米格-31 捕狐犬 战斗机 发展历程 (Mig-31 Foxhound)
原计划1995年开始研制并在1999年开始服役的米格-31SM由于苏联解体而搁置。为保持空军的战斗力,俄罗斯将米格一31再次被列入俄空军改良装备的名单。 改进工作开始后不久的1996年6月1日,俄罗斯以米高扬设计局为基础,将研制航空发动机的克里莫夫设计局、生产机载雷达的良赞国营仪器厂生产直升机的卡莫夫股份公司及莫斯科航空生产组织等近10家著名军工单位,联合组成了莫斯科航空军工联合体。第一阶段改进内容包括机载电子系统和武器系统。在第一阶段改进基础上,莫斯科航空军工综合体还将对米格-31SM进行第二阶段改进,以使其在未来的10~15年内仍能保持较高的作战能力。第二阶段改进内容主要包括进一步提高航程、加装新式机载设备和武器以及进一步降低维护费用等几个方面。
2007年11月,俄罗斯“空军30中央科学研究所”所长尤里·巴雷科宣布,武器系统更新将能够使米格-31重型歼击机打击高超音速飞行器。俄罗斯航空武器完善的基础是制定和实施长期的国家计划,其中包括研制新一代“空-空”制导导弹。经现代化改造的米格-31将能够配备远距“空-空”制导导弹。其打击隐形飞机、巡航导弹以及未来高超音速飞行器的能力将会增长。与基础型飞机相比,其作战效率大体上能够提高50%至4倍。
前苏联曾装备过可执行反卫星任务的米格-31D,具体数据不详。
1972年,米高扬设计局开始研制与米格-25P/PD)截击机型号不同的飞机——Ye-155MP(服役时指定编号为米格-25MP)。冇许多设计布局的方案可供选择。在这个阶段,新截击机得到一个机构内部识别产品代号项目83——有趣的是这比米格-25P的(项目84)代号还要低。尽管在最大速度和实用升限上要比米格-25P/PD)低,但新飞机能满足国土空军(PVO)更多、更全面的对先进截击机的更高要求。
米格-31 Y3-155MP 三视图
Ye-155MP被设计成装两个索洛维也夫D-30F加力燃烧室涡轮风扇发动机的双发飞机。像D-30F是D-30商业涡轮风扇发动机的派生物,并在D-30基础上作了大量改进,D-30是由彼尔姆基地的OKB-19在1963年为图-134大型短程运输客机研制的。但Ye-155MP用的这款发动机并在基本型D-30SrsI的基础上增加一个加力燃烧室和一个轴对称缩放喷嘴;D-30F还有许多设计的变化和改进。对新的发动机的研制开始于1972年,飞机动力的研制几乎与飞机本身的研制同时进行。
D-30F的特征是高涡轮温度和高的发动机总压力比(EPK),这保证了(飞机)在超音速模式下无论在高空还是低空都提髙了燃料利用率。D-30F在两个项目99发动机测试平台上完成它的进度——米格-25代号为“蓝色991”(项目991号,c/n990001)和“蓝色992”(c/n990002)。后者退役拆解时,被剪掉一部分机身作为教学用,用在莫斯科航空学院,直到现在。
这款新的截击机的特征是一个全新的武器系统包括构成“盾牌”系统的相控阵雷达,这款雷达胜过现存的任何火控宙达。加上第二个机组成员(武器系统操作员、驾驶员、领航员),不仅方便了更复杂的武器系统的操作,同时也减轻了飞行员在远程巡逻任务中的心理压力,特別是跨越水域飞行,飞行员不再感觉“在海上总是孤独的”。此外,在后面的驾驶座舱内有一个可伸缩的驾驶操纵杆和一个向前弹出的视觉潜塑镜,排除了专门研制教练机型号的必要。
细节的设计阶段持续了几年;米高扬设计局的总设计师罗斯蒂斯拉夫•阿波洛舍维奇•贝利亚科夫对Ye-155MP项目进行了全面指挥。这些工作造就了一款能力无可匹敌的飞机。尽管它与米格-25P/PD有明显的相似之处,但是新型飞机实质上在许多方面都是与米格-25P/PD)根本不同的,比如,空气动力学结构设汁、发动机、火力或电子设备。
Ye-l55MP截击机是一个双座飞机,与米格-25相比增强了操作能力。它的使命是在正面迎击模式和追击模式下以高音速飞行,截击高空和低空飞行的目标(包括那些超低空飞行的目标)。无论白天黑夜,无论任何气象(包括相当恶劣的天气环境下),也不管敌人采取的是主动的还是被动的电子对抗措施,这款飞机都有能力出色完成截击任务。
Ye-l55MP机身和空气进气口的设汁有利于飞机大仰角爬升,在几种飞行模式下,这种有效性能达到50%,相对薄的后掠机翼呈弧形,以带有小的边条翼为特征。米格-25的测试和服役使用期间显示出的机翼扭转硬度不足的问题,Ye-l55MP重新设计的机体结构,引进了第三个横梁,空气动力学的曲度弧推迟了飞机在亚音速高攻角模式下的失速状态的出现,提高了横向稳定性。边条翼有一个70°掠角,加强在高空大仰角攻击(AOAs)下的可操作性。机翼带有四片前缘副翼(襟翼),用于在执行任务巡航模式下提高爬升能力;尾部边缘山两片副翼(襟翼)占据,最大角30。副翼偏转角限制是正负20°。为了亚音速巡航下提高升阻比,采用了一个特別的构造,前缘(LE)和后缘(TE)副翼(襟翼)的角度分别设定为13°和5°,同时副翼下垂了5°。只有后缘副翼(襟翼)(在满30°偏角时)用于起飞和着陆。
三轮车式起落架的特征是带有双轮转向架的双轮前起落架(不像米格-25那样,是后缩进而不是向前的)采用前缩进,而后轮采用一种非传统的交错的—前一后设计,前轮安在内侧的oleo缓冲器(估计是液压缓冲器)上,后轮则安装在外侧的。这种设计使转向架在缩回时翻筋斗,在起落架收起前端上扬的过程中,转向架可以旋转,目的是占据最小的空间;另一个好处是明显减轻了飞机跑道的承重,这可以使截击机从烂泥和冰、雪跑道中起飞。主轮架被一前一后的挡板密封,前铰链和前扇形体双双作为空气制动器。在超音速飞行的情况下空气制动器可以在高空中使用,但是由于动力压力和结构强度的限制在低空中不行。
为了努力达到最大可能的爬升率,米高扬设计局起初在Ye-155MP原型机的主起落架舱门(也就是前扇形门(附带也是空气制动器)只有在起落架放下时才能打开)用一个叫做“芝麻开门”(knock-knock-come-on in)的系统。通过它设汁者试图减少飞机的阻力,从而减少起飞要求的时间。后来,这个设计特征被抛弃,所有的起落架舱门当起落架放下时都开着。
机组人员逃生系统是久经考验的星星设计局的K-36DM“零零”弹射坐椅。K-36DM采用一个机械的起动发射装置;之所以没有用电子发射装置是因为它不可靠。
在研制飞机的同时,还研制它的发动机和雷达。设计者不得不克服许多技术难题以及官僚政治束缚,所有这些都使原型机建造时间推迟了。1975年在一次国土防空军的高官员会议上指出,尽管33(!)政府指令对米格-25MP限定了期限,那款飞机仍然不能服役。
在莫斯科米高扬设计局的产品试验部MMZ155号研究室建造两架原型机。同时,要求高尔基第21号飞机制造厂,制造一种廉价的初级产品(LRIP),即一批米格-25MP,目的是为了在实验项目中使用。相应的代号是“蓝色831” (即项目83第1号,或者是项目83/1,设计局的内部编号),第一款原型机出场并准备在1975年中期测试。它缺少雷达(由测试设备替代)、其他一些电子产品和航炮。像起初制造和试飞的老飞机——米格-25RB那样,机翼的特征是一个尖的前缘不带前缘副翼(襟翼),也不带边条翼。后来原型机的机翼重新设计,得到理想的带有前缘设备和下垂副翼的机翼。
不像后来的量产型米格-31,米格-25MP前面的主起落架舱门/空气制动器是飞机底部和机身的组成部分,这些对称的舱门向外/向下打开时与飞机的面成40°夹角。驾驶员座舱没有采用星星K-36DM弹射坐椅,安装的是机构内部自己设计的KM-1M坐椅。进气口的前部很容易拆开,为了方便维护机身内部设备。
1975年8月,米高扬设计局的管理部门指定了设计局的首席试飞行员苏联英雄亚历山大·V·费多托夫作为米格-25MP的项目试飞员,任命S.G.玻利雅可夫(S.G.Polyakov)作为负责测试的工程师、V.N.季切夫(V.N.Kichev)作为飞机的机械师。在同一年的9月16日,“蓝色831”成功地进行了它的第一次试飞,由费多托夫操作,弗拉基米尔•S•扎伊采夫在后面座位上。制造厂的飞行测试阶段开始了。
米高扬设计局的试飞员皮奥特•M•奥斯塔朋科、鲍里斯•A•奥洛夫(Boris A.Orlov)、阿维亚德•G•法斯托维兹(Aviard G.Fastovets)、瓦列里•Ye•莫尼特斯基(Valerity Ye Menitskiy)和托克塔尔•O•奧巴吉洛夫(Toktar O.Aubakirov)加入飞行测试项目。第二款米格-25MP原型机,“蓝色832”(项目83/2)带有完全的电子设备,包括带有Model B1.01型相控阵天线的雷达,以及一个完整的火力系统。这款飞机在1976年5月由皮奥特•M•奥斯塔朋科操纵完成了首飞;在这一年年底它被转交给了在阿赫图宾斯克(Akhtoobinsk)的“红旗”苏联空军研究院(GNIKI VVS)接受国家验收的测试。
大约在1979年,第一款米格-25MP原型机(“蓝色831”)被转交给飞行研究院(LH),它将作为一个发动机测试平台,帮助界定D30F-6发动机的生产标准。最后这款飞机在苏联的一个空军飞行学院的基地作为一个地面教学机,可能在陶格夫皮尔斯(Daugavpils)或立陶宛。
Ye-155MP在航程、火力和电子设备的能力上,无疑优于那时苏联国土防空军中服役的所有截击机。因此,在1974年早期,已经持续几年的实验仍继续进行的同时,决定要大规模生产新式截击机。生产厂指定为位于高尔基的以谢尔盖•奥尔忠尼启则(Sergo Ordzhonikidze)命名的第21号飞机制造厂——那个工厂曾经以前制造过米格-25飞机(在苏联时期,它变成下诺夫哥罗德的“Sokol”(“猎鹰”)飞机制造厂)。米格-25MP定型后得到一个新的服役指定编号——米格-31。
在对设计图纸进行改动(在早期实验结果的基础上)和对量产型修改的同时也进行Ye-155MP原型机的测试。在1976年,应飞机工业部的命令,高尔基飞机制造厂组建了自己的设计局,这在该厂的历史上是第二个,它是以Ye.l.明德洛夫(Ye.I.Mindrov)首席设计师为领导。
米格-31 捕狐犬 战斗机 挂弹飞行
米格-31在高尔基集中下线,在工厂内部编号为项目01,以后的产品型号不同于这两款原型机。(以后的产品)后缘副翼(襟翼)翼展被增加了,而水平尾翼面积减少了,尾翼上一种所谓“小刀”(柔性平稳襟)的东西被剪除,它位于全动水平尾翼(平尾翼)的延展边缘上。同时水平尾翼轴与机体轴线之间的角度和全动水平尾翼的调整角度也变小了。通过移动安定翼/方向舵集中的尾部,垂直的设计,因此空气制动器变小了,但是开放的角度更大了,在主起落架舱门后的那两个移动的垂直面也对称平行。
苏联/俄国量产型飞机正式以或多或少的批量组织生产。第一批米格-31包括两架飞机——上面提到的第一批量产型飞机。1973年后,苏联飞机的典型——米格-31实际生产的数量(根据制造的一系列流水号)据说并不是很多,以c/n结尾的电脑生成的11位数字中的5位连续的数字没有任何意义,这样做是为了避免暴露生产的数量。飞机有一个并存的采用四位数字的机身编号(生产线编号)方法,这个方法在机构内部应用。编号内容包括批次编号和在批次中飞机的编号。因此,第一架量产型米格-31被工厂在1977年春末解密为编号“蓝色011”(f/n 0101)。第二架飞机(“蓝色012”)在1977年秋天制造完成(内部编号是f/n 0102)。“蓝色011”是第一架以空气动力量产标准为特征的米格-31。像第一架原型机那样,它没有雷达,用于稳定/操作、金属疲劳和结构强度(动力强度)的测试。为了检验空中截击武器系统的整体能力,第二架飞机已经装备了所有系统。
第二批由三架飞机组成,编号从“蓝色201”到“蓝色203” (f/ns 0201、0202和0203);第三批包括五架飞机(从“蓝色301”到“蓝色305”,f7nS从0301到0305)。这八架飞机也是为了测试和研制的目的。这些飞机都是白边的蓝色编号。
米格-31国家联合验收实验A阶段,即由设计局主要承担的制造厂的飞行测试,从1977年5月开始。在这个阶段,第二批量产型飞机和第三批中的大多数(f/ns从0201到0203以及从0301到0303)先后加入这个项目,它们被生产厂先后解密。米高扬设计局的工程师L.I.斯维杰尔斯基(L.I.Sviderskiy)和E.K.科斯特罗伯斯基(E.K.Kostmohskiy)曾经是负责米格-25MP的工程师,他们也参加了国家验收试验。对设计局方面的整体技术监管由S.G.玻利雅可夫(科斯特罗伯斯基)、A.B.阿诺索维奇(A.B.Anosovich)、A.M.切拉斯莫夫(A.M.Gherasimov)、I.I.科斯特尤克维奇(I.I.Koslyukovich)、V.S.叶戈洛夫(V.S.Yegorov)、S.A.鲍德科维奇(S.A.Boodkevich)、B.M.查可(B.M.Chak)和A.M.切拉斯门科(A.M.Gherasimenko)作为负责的工程师;设计局的工程师V.A.博托奥伦科(V.A.Fotoorenko)、B.A.克拉斯洛夫(B.A.Krasnov)、B.S.罗塞夫(B.S.Losev),专家V.I.季切夫(V.I.Kichev)、V.M.斯特罗科夫(V.M.Slroochkov)、V.Ye.斯塔罗斯京(V.Ye.Staroslin)、V.V.彼利皮斯特索夫(V.V.Fripistsov)、Yu.I.彼特罗奥克金(Yu.I.Petrookhin)、V.N•帕斯图克赫夫(V.N.Paslukhov)、V.S•托马什维奇(V.S.Tomashevich),还有其他人也在项目的后期参与进来。
加人测试组的专家不仅有米高扬设计局的,还有转包商们以及来MAP、MRP以及MOP这些公司分支企业的,以及来自苏联空军调研机构的人员,他们是为飞机做准备工作的,也参与试验。
作出特别贡献的是仪器仪表研究院(NIIP)的专家,他们负责调试“盾牌”武器控制系统。实际上米高扬设计局的全体飞行测试人员都参与了米格-31的测试。
米格-31成品起初的测试并不是很轻松,尤其发动机特別令人担忧,需要对它不断修改和完善。有一次“蓝色011”的发动机停止工作,鲍里斯·A·奥洛夫儿乎不能使损坏的飞机着陆。制造者和测试组人员当明白发生了什么的时候都吓呆了。发动机的碎片撞到了一个液压系统和许多其他的装配部件——奧洛夫特別幸运地开着它回到了基地。
A阶段在1978年12月完成,“红旗”苏联空军研究院确定了一个所谓的初步结论,明确同意Ye-155MP大规模投产,并称作米格-31。成品在1979年真正投产。那一年工厂解密了最后的第三批飞机,“蓝色305”(c/nN69700104801,f/n0305),这是第一架米格-31,特征是打算列装的K-36DM弹射坐椅已经装备该机,而所有以前的飞机都装备的是老式的KM-1M坐椅。(注:在米格-31 sans suffixe c/ns中,697是第21飞机制造厂的代号(后来变成384),001意味着项目01(额外加一个0是为保持正常的、用于制造编号上的位数产品编号模式)其余的是“著名的最后五个”,什么意义都没有;前两个和最后三个数字都是独立的,c/n被刻在机鼻轮舱的左壁上。)“蓝色305”在1979年4月27日在索尔莫沃(Somiovo)机场进行了离开工厂的第一次试飞。
除了Ye-155MP(米格-25MP)原型机和第一架米格-31的成品机之外,实验项目还包括几种电子设备和武器测试平台,特別是为测试“盾牌”雷达在1970和1972年对两架图-104客机进行了修改。一架米格-21和第10架米格-25P截击机(米格-25P-10)也为了测试K-33空空导弹的需要,分別在1970年和1973年进行了改进。1975年,一架米格-25PU双座教练机被用于验证SAU-155MP自动飞行控制系统以及KN-25导航设备。最后,两台项目99发动机测试平台在1976年被改装。
国家联合验收试验的B阶段在1979年春天开始,包括测试武器系统的整体性(主要是武器控制系统以及其他武器装备)。在阿赫阁宾斯克(在弗拉基米尔罗夫卡空军基地)的“红旗”苏联空军研究院进行。国家委员会任命空军元帅叶夫根尼•亚科夫列维奇•萨维茨基为米格-31的试验主席,他是那时国土防空军战斗机部队的司令,曾经是伟大的卫国战争中的战斗机飞行员。
渐渐的,更多的米高扬设计局的飞行员——A•科洛奧托夫(A.Kroolov)、阿那托里亚•N•科沃库尔(Anatoliy N.Kvochur)、罗曼•塔斯卡耶夫(Roman P.Taskayev),还有其他人,开始了米格-31的测试飞行,那时米格-31已经进入大规模生产阶段。尽管各种问题此起彼伏,但总体上测试进行得令人满意。有一次当飞机被A•科洛奥托夫操纵以2.6马赫的速度爬升到15000米高空并进行回转达到5GS时,机身出现破裂。在另一个测试任务中(目标是测试飞机的结构强度极限),当米格-31在超音速模式下低空飞行时,两个发动机喷嘴的花瓣状叶片出现故障。所有这些失败和缺陷都被认真地分析,并采取了修正措施。
第一架量产型米格-31是不幸的,在A阶段的试验就九死一生,在B阶段它就没那么走运了。1979年9月的第20次试验中,“蓝色011”从弗拉基米尔罗夫卡空军基地(VladimirovkaAB)起飞,进行‘测试任务,飞行员是皮奥特•M•奥斯塔朋科以及武器/导航系统军官列奥尼德•S•波波夫(Leonid S.Popov)(把“631”作为呼号)。这架飞机在起飞之后不久,RI-65自动报警系统(飞行员给它起了个“Rita”的外号)就警告机组人员,左边的发动机着火了。通报指挥塔的同时,奧斯塔朋科关闭了受影响的发动机,返回基地。飞机满载燃料以1000千米/小时的速度在7300米的高空飞行,由于满载重量太高了,不能紧急着陆,但是在不知道真正燃烧的是什么以及在什么地方燃烧的情况下,草率决定放掉燃料至少可以说是不明智的。在大燃料负载和一个发动机坏掉的情况下,米格-31只能在加力燃烧模式下保持水平飞行。由于一个发动机着火飞机开始失去高度。20秒钟后事情变得更糟,“Rita”的扬声器提示另外一个发动机也着火了。飞行员重新启动左侧发动机,关闭了右侧发动机,但是后者传送的推动力不超过80%,涡轮的温度开始逐步上升。飞行员为了使左舷的发动机有一个冷却下来的机会,决定重新启动右侧发动机。飞行高度变得特别低,并且右侧发动机也开始过热。很明显这时候他们没法使飞机回到基地,也没有机会去找到一个成功的着陆点。机组人员在350米高度离开了弹射坐椅,这是可能的最小高度。紧急情况持续了6分54秒;后来评价说机组人员的行为是完全正确的。
红旗苏联空军研究院的试飞员在1977年加入测试。“盾牌”武器控制系统的毛病比正常情况下应该有的要多。至于其他方面,在阿赫阁宾斯克基地的工作人员不得不重新安装测试航程的设备,在正面迎击的模式下,截击机与目标的初始距离(最远距离)将超过200千米。为了实现跟踪(敌我)两架飞机,经常飞得距离很近,这就不得不掌握新的遥测技术以及安装航迹测量系统;必须小心防止空中碰撞,因为实验项目包括评估目标跟踪的最小距离,这就意味着目标和截击机之间的距离可能小到1千米。
在测试“盾牌”武器控制系统时,面临的一个主要问题是需要测试系统在多目标环境下的性能。几个目标迎面而来,保持规定的编队距离;这时要求选择的距离能保证目标一直在雷达可探测的范围内,特別是当雷达电波正在向下倾斜时,在“下视/下射”模式下具备这样的能力。所有武器控制系统(WCS)整合起来进行一次合并测试,包括同时检测雷达的几个参数。在目标被成功摧毁以后,甚至经验很丰富的飞行员都惊叹新截击机的能力。上校V.N.坎道洛夫(V.N.Kandaurov)(“优秀试飞员”称号及苏联英雄的获得者)在他的书《和生命一样长的跑道》中叙述了他测试米格-31飞行时的那些日子:
你可能会问在一个武器测试任务中是如何真正摧毁四个目标飞机的呢?我坐在座舱里,由于疲倦,打着哈欠,不知道该做些什么。我们以最大速度和最大高度飞行,已经跟踪一个正前方090度的目标大约半个小时了。在我们面前的某个地方、在50千米宽度内出现了估计有4架无人驾驶飞机,并不是空中的幽灵;你的感觉是你在无垠的天空中完全孤独了……最后我再也不能忍受了,按下了内部通话装置的按钮。
“科里亚,我厌倦了睡觉。你后面怎样?你在干什么呢?”
“我睡着了,”我的导航员沃尔加戈
诺夫(N.Volkogonov)低卢说。
“噢,我可一点都没睡。”我不能掩饰我的惊奇。“我们都睡觉了,那么谁工作呢?”
“‘盾牌,以自动模式工作。到目前为止我们不得不坐着等待。”
我又看了一次武器选择器仪表盘。一切都武装好了,导弹正在准条发射。接下来的五分钟是在沉默中度过的。忽然一个目标“(在雷达屏幕显示出的)物体光点”出现在抬头显示器显示屏上,之后足一个攻击标志以及一个射程范。“目标一,最大优先威胁,在11点方向。干掉他,长官,”我听到我的导航员说。
我改变路线把我的瞄准器放到目标上.,立即发现自己达到了有效射程。Tally-ho!发射导弹!
导弹刚一离开发射轨道,第二个目标就沿着右边突然出现。我作了一个大的转弯,使飞机进人正常飞行状态把瞄准器放到目标上。目标距离40千米(24.8英里),最大发射距离是30千米(18.6英里)。还剩七八秒钟,我还有时间检查发动机。“那么,这就意味着下两个将是更低优先威胁的目标,我有时间进行谋划了,”在我发射第二个导弹的同时,我冷静地想。20秒后一切都结朿了。
“长官,四个坏小子全部完蛋了,我们回去吧。我们在这儿没什么可做的了,”尼古拉得意的声音从耳机中传来。
“好的,”我回答说,“目标很容易让人厌烦。”
但是,“盾牌”武器控制系统总体上的操作(特別是雷达)是国土防空军(PV0)抱怨声最大的。据说,为了解决这个问题,国家航空系统研究院(GosNII AS)负责B阶段的试验以及调试“盾牌”武器控制系统的第13部门发挥了主要作用。为了在阿赫图宾斯克评估试验的结果,一个由国家航空系统研究院成员和设计局人员组成的负责系统部件的特别分析小组建立了。它由V.S.兹尼奇领导,V.S.兹尼奇在新式武器系统的所有研制阶段做了大量的研究工作。第13部门直接参与了S-155空中截击武器系统的研制工作,其参与可以追溯到1974年,那时它负责分析图-104LL电子设备测试平台的测试结果。阁-104LL电子设备测试平台的主要作用是测试“盾牌”武器控制系统的部件。
国家委员会主席、空军元帅叶夫根尼•亚科夫列维奇•萨维茨基不止一次地访问分析小组,并经常到测试平台所在的基地去检查进展情况。在主要设计师V.K.格里申做出榜样之后(只要有机会他就驾驶阁-104LL飞行),国家航空系统研究院第13部门的几个成员和I.B.塔科汗诺夫实验室的(曾经是第2部门机构的组成部分)成员也要求允许他们驾驶测试平台飞行。为了实现这个目的,他们需要获得来自飞行研究院(LII)的特许,需要做全面的医疗检査,通过理论训练课程的考试,而且至少在理论上还有一个跳伞训练课程,万一他们遇到不得不跳伞的时候用得着。只有一半的申请者合格通过了体检;另一方面,他们避免了跳伞的麻烦。
1975年,在米格-31进人国家验收试验阶段前,一些国家航空系统研究院的成员就开始研制M-6000数字计算机上的数据处理设计软件。起初,只能通过穿孔机的方式处理程序和数据并被输入到M-6000,尽管花费了许多时间,但工作效率非常低。在1976年,由于第13部门的努力,复杂数据自动输入并能自动进行飞行数据处理的K60-42磁效飞行数据记录器在阿赫宾斯克首先研制成功。辅助数据处理/数字分析运算软件则在YeS-1022计算机上完成。
部长会议发布的一个命令要求红旗苏联空军研究院应该研制一个复杂的测试平台(BTC),支持测试和完善S-155武器系统。复杂的测试平台(BTC)还用于以下几个方面:
•任务前和任务后模拟,具体制定和完善任务规划以及进行飞行测试结果的定性分析。
•训练参加实验的飞行员,主要的目的是教他们在座舱内用数据来显示/操纵环境,在真正的实战之前练习各种任务规划,模拟特殊故障以及解决它们的方法。
•执行特别的任务,为S-155武器系统(这是飞行测试项目的一部分)的研制进行系统模拟。
•验证系统的内置数据记录设备。该设备用于听取报告或者事故调查。
•保持一个系统的电子部件和各模块的“热储备”(即使它们处于工作状态,不管它们是否用于模拟目的)。
1976年末,在阿赫阁宾斯克建立一个大规模复杂测试平台(BTC)的工作全面展开。这个平台的特征主要是米格-31的全部电子设备升级。因为任务复杂,所以完成起来特别麻烦(包括在各种模式下的雷达测试项目、测试座舱显示系统、导航设备和数据链系统、系统整合、训练、任务前和任务后模拟等),由一个国家航空系统研究院的特别小组全面负责BTC。
1977年早期,BTC成功运转。S-3-800地面测试平台被恰当地、精确地组装起来,使评估雷达电波稳定性的工作进人正轨。到1978年,各个方面都取得了很大的成功。复杂的测试平台运行时间的30%被用于雷达项目测试,21%用于整合任务模拟;20%的时间用于硬件修理时的停工期;还有17%用于探测雷达甚高频发射。
演示BTC时最棘手的任务之一是在任务前同步追踪四个目标,并发射四枚K-33导弹的模拟;复杂性的原因之一是要求四枚导弹同时被引导。作为额外的好处,这种复杂的设计使它有可能完成多个独立的任务,例如能对优先威胁目标进行选择处理,并能在进攻时改变目标摧毁顺序而不花费额外的时间。
“盾牌”武器控制系统大型计算机的特征是有一个“常驻的”电子模拟目标,这使雷达操作以及导弹引导模式在地面就能得到测试。除了空中(雷达辅助)目标搜索模式,BTC使它可以模拟把截击机引向目标的其他方法,这是在不用Vozdookh-1M(天空-1M)自动地面控制截击系统(GCI)的情况下实现的。飞机的机组人员参加了所有阶段的工作。
为了使编队飞机的行动协调得到验证,APD-518数据链系统被应用到BTC的结构中。通过一个外部天线系统与飞机测试任务保持联系。在单线数据联结模式下,飞机中转给BTC的方位会在战场环境显示器上标明。这种模式使它有可能检验APD-518的性能以及验证在没有第二架飞机的情况下群组操作的复杂技术。BTC也用来测试数据链系统的电子对抗,使测试项目的数目明显减少。国家航空系统研究院第13部门负责的S-155空中截击武器系统飞行测试行动,持续贯穿国家验收试验项目的始终。
1978年2月15日,一次特別的飞行试验成功地在阿赫阁宾斯克举行,包括探测和追踪10个空中目标(图-16和伊尔-28轰炸机),这些目标当时在一个大约150千米宽的条状空域内以不同高度飞行。1978年8月28日,一架米格-31用四个导弹齐射,摧毁了四架遥控的无人驾驶飞机。
在B阶段的最后,一个由四架米格-31组成的编队演示了群组行动的可能性,这个行动是反击一个对伏尔加格勒的假设空袭。10架无线电控制的无人驾驶飞机“攻击”这个城市,在100千米宽正面分散扑来;10个目标全被打下来了。
B阶段也包括检测导航设备在北部高纬度的操作性能。在此之前,导航设备已经装到一个由鲍里斯·A·奥洛夫和列奥尼德·S·波波夫驾驶的改进了的双座米格-25教练机上。这架飞机从北极圈内的国土防空军空军基地起飞,由图-128“大提琴手”截击机护航,后者是从位于阿德马(Amdfirma)和Nar'yan-niar的战机团起飞的,这么做是为了万一导航设备试验失败时,作为保险措施。这个任务以1978年7月17日的灾难结束——两架护航的图-128在半空中相撞了。一架“大提琴手”回到了Nai`yati-mar,另一架失去了控制,掉进了离岸边60千米的北冰洋,但机组人员安全弹射,被苏联船只成功营救。
1978年10月,一颗美国侦查卫星监测到一架低空飞行的无人驾驶飞机(靶标)被苏联新式截击机成功摧毁的过程。五角大厦的国务卿发言人汤姆斯•罗斯曾在个月之前发表声明说,“没有证据表明苏联有能力打下巡航导弹或者拥有能模拟这样巡航导弹的无人驾驶飞机(靶标)”,现在看来,这样的论断已经失效了。
对米格-31截击机、“盾牌”武器控制系统以及K-33空空导弹的国家联合验收试验准时在1980年12月完成。新的发明还包括导弹,如R-33或者项目410,同时,制造厂(三角旗设计局)开始了对导弹升级的计划,这项计划一直持续到20世纪80年代末。1981年5月6日苏联部长会议正式发表官方声明:新的空中截击武器系统服役。
量产的米格-31的武器控制系统根据试验结果进行了升级;它包括一个MFBU-410多功能导弹控制单元(410指K-33的产品代号),这是在I·阿卡伯阳(I.Akopyan)的监管下设计的。发动机也与原型机有很大不同,产品型号被指定为D30F-6S。
那些制造米格-31的工作努力并不是没有回报。稳向加速器公司的主要设计师V.格里申得到“劳动英雄”的称号——在国内相当于“苏联英雄”的荣誉称号——因为他研制了“盾牌”火控雷达;企业本身得到“劳动红旗”勋章,一个非常高的荣誉。仪器仪表研究院(NIIP)研制S-155空中截击武器系统的贡献也得到了丰厚的奖励,400个因为这个项目得到政府奖励的飞机工业雇员中,有184人是仪器仪表研究院(NHP)的雇员。同时,国家航空系统研究院的几个专家因为参加了K-33(R-33)导弹的制造工作而受到了政府的嘉奖,A.S.斯尼停赛被授予“十月革命”勋章。
米格-31把许多人推向更髙的位置,并赋予他们更高的责任。在截击机的第一次6行过后不久,格.Ye.洛吉诺洛金斯基成为闪电科技生产联合体(NPO Molniya)的领导。1976年,康斯坦丁·K·瓦西尔琴科被提升为米格-31工程的主要负责人,并在1985成为飞行研究院(LII)的局长,这个位置先是传给阿耶托里亚•A·别洛斯维特,之后是爱德华·K·科斯特罗伯斯基(Eduard K Koslroohskiy)。
在1980年早期,有少量米格-31被转交给一个国土防空作战部队进行评估。大规模移交是在1982年开始的,在是一线部队中被新式截击机代替的第一种飞机。第一批接收米格-31的部队把它们部署在克斯科空军防御区,以及北部高纬度地区和苏联远东。
新型飞机服役后,发生的事故给其带来了不好的影响,这些事故既有致命的也有非致命的。起初发动机和燃料系统都有问题。在一次事故中由瓦列里•莫尼特斯基驾驶的米格-31“蓝色303”(f/n 0303)燃料线路失效,油管在接缝处爆裂(这个连接管是用于在地面助跑时监控燃料压力而安装的)。油料在压力下涌人发动机的隔间,出现一个大约80毫米(3英寸)直径的裂口。只是因为D30F-6在巡航模式下拥有更低的运行温度(与米格-25的R15B-300相比)才阻止了更大范围的起火。看到燃料供应迅速减少,机组人员决定紧急启动。在飞行员回到基地就要着陆之前,飞机的燃料耗尽了,发动机停转了。莫尼特斯基命令他的武器/导航系统军官V.V.瑞恩丁(V.V.Ryndin)弹射,但是瑞恩丁冋答说,他只有在别无选择的情况下才会那样做,然后和飞行员一起留在了飞机上。幸运的是,他们没有到别无选择的时候;莫尼特斯基找到一个安全的着陆地,这地方离基地不远。
检査第三批飞机的其他四架,表明它们都在燃料系统方面存在相同的问题。在这次危险的着陆之后,国土防空军司令空军元帅叶夫根尼•亚科夫列维奇•萨维茨基给共产党中央委员会写了一个报告,要求授予莫尼特斯基“苏联英雄”称号。然而,由于米高扬设计局希望对这次事故保密,莫尼特斯基没有受到奖励。由于它是由于设计失误引起的,这对米高扬设计局的工程师来说是应该被惩罚的事情。哎!一些人的英雄事迹归功于其他人的疏忽也是真的……
尽管如此,九死一生的“蓝色303”使米高扬设计局解决了许多问题,这些问题对一线部队的米格-31机组人员的生命构成了潜在的威胁。在其他方面,对燃料系统的重新设计也在进行。并在第三代量产型米格-31“蓝色201”(f/n 0201)检验了这些变化,那时这架飞机已经飞行无数次了,里程表上已经记录了很多小时。使用陈旧的飞机的决定会导致灾难;1984年4月4日改进的米格-31坠毁了,米高扬设计局首席试飞行员亚历山大.V.费多托夫和弗拉基米尔.S.扎伊采夫都遇难了。
这是第一批改进后的飞机中的一架,这次飞行任务是检验油料消耗次序,在起飞两分钟内显示仪器上油料报警灯亮了,表明左舷机翼下的油罐空了。报警30秒钟后“右舷机翼油罐也显示是空的”。飞行三分钟后第5号机身油箱也报警,五分钟后垂直尾翼扭转盒子油箱同样报警。飞行员选择采取紧急着陆,他认为发动机前面的某处燃料管线破裂了。随着飞机完成顺风路径着陆模式,飞机控制军官告诉飞行员飞机没有燃料可流了(这意味着所有的燃料都没了)。飞行14分钟后,飞机以700千米/小时的速度在1200米高度飞行,到了采取最后解决措施的时候了,1、2和6号机身油箱警告灯同时亮了。持续不断的低油料警告更加确认了飞行员的判断——油料正在以大约每分钟1000千克的速度外漏。当油料控制系统表明可用油料降到2200千克时,飞行员相信这个数量对着陆来说是不够的,决定抄近路。在他以550千米/小时的速度转弯时,米格-31突然失速螺旋下降。没有足够的高度恢复,飞行员启动弹射装置,但是太晚了。飞机猛地撞到地面上,座舱罩掉下去了,弹射枪没有时间点火。
在这次坠毁后,米高扬设计局开始了一系列测试来探究米格-31在危险飞行模式下的行为。特别的,设计局测试飞行员鲍里斯•A·奥洛夫、阿维亚德•G·法斯托维兹(Aviard G.Fastovets) 和瓦列里•莫尼特斯基执行了一个螺旋试验项目。结果是,许多人对于让这样一个又大又笨的飞机进行特技飞行作战提出了许多建议。米格-31是为了超视距(BVR)交战而设计的,而不是为了近距离格斗。所以它起初既没有安装警报系统,也没有安装大迎角示功器,这些有用的部件在之后的米格-31B上安装了。
在费多托夫死后,瓦列里•莫尼特斯基被认命为米高扬设计局的新试飞员。他做了许多工作,使米格-31在国土防空军推广使用时尽可能顺利。
大部分米格-31都装备K-36DM弹射坐椅。不像KM-1M,K-36DM拥有完全的零一零功能。第一个安装它的飞机就是“蓝色305”,它此时正在经历一次大规模动力加强测试项目,想弄明内机身怎样承受操作负载。通过这么做,机翼、空气进气口和发动机防火墙在飞机上都得到加强。安装一个新的制动降落伞舱和在发动机隔间安装一个新的整流片,为给测试设备腾空间雷达也被卸掉。携带着R-33模拟导弹,这架米格-31“蓝色305”成为大规模生产型飞机的样板机。至于机体,则在茹可夫斯基和阿赫阁宾斯克进行测试。最大速度和最大过载负荷由瓦列里•莫尼特斯基、伊格尔•P·福尔科(Igor R Volk)和其他飞行员的飞行中得到。然而最后,这架飞机也坠毁了,以P•戈拉德科夫(P.Gladkov)为机长的机组人员成功弹射。
米格-31的弱点之一是其相对很高的着陆速度。着陆重量是26600千克,速度接近285千米/小时,如果飞机携带许多剩余的燃料和没用完的武器,速度会超过300千米/小时。
在高尔基制造厂,对新式截击机的大规模生产始于1979年。尽管起初的飞机出现几次坠毁,米格-31仍然被认为是在作战服役时相当可靠的飞机。在试验过程中几乎很少有发动机起火事件,正常的工作归功于与R15B-300相比更低的工作温度。
这款飞机作为一种截击机的能力很独特。米格-31是世界上第一架拥有相控阵雷达的量产截击机。这种雷达有能力全天候、全气象在50-28000米高空侦测目标;它能在迎面和追击模式下交战,在水上和陆地上空都拥有下视/下射能力。雷达能同时在±70°方位角以及70°/-60°俯仰角的扇形区域跟踪10个目标,同时引导导弹攻击其中四个威胁最大的目标。红外搜索和跟踪设备能秘密跟踪目标,使用了红外寻的引导导弹。在驾驶员座舱中能显示战术情况,使机组人员有实战环境意识。特别的电子支持设条(ESM)保护截击机免受敌人电子对抗设备(ECM)的探测。
主要的火力武器包括四个带有初始惯性制导的R-33远程空空导弹,它具有中程航向修正能力和末端主动雷达制导能力。这种制导运行系统堪称“世界第一”。导弹在机身中部缩放架上采用半嵌人式方法携带。其他可供选择的武器包括两个R-40TD)(或R-40T)中程红外制导空空导弹或者四个R-60M的短程红外格斗空空导弹,所有这些都挂在机翼下面的挂架上。
一个独特的武器控制系统保证了任务的成功。米格-31的航电设备使它可以作为空中指挥机,或者如果需要的话,是“微型的空中预警和指挥系统”。一次出动四架米格-31飞机,飞行领机作为一个ABCP,能共享800千米(496英里)宽范围内探测到的目标信息。飞行中编队内的飞机能在它们之间分配多个,目标或者向其他截击机的长机传递目标信息;所有的数据交换都是通过保密信道以自动模式进行的。三架米格-31在指定区域徘徊可以提供全天候的360度的覆盖范围。米格-31能在雷达不开机、不暴露自己位置的情况下,引导3架米格-23P、米格-25PD、米格-29或者苏霍伊苏-27战斗机攻击它们的目标。
截击机执行各种任务时机组人员不能少于两人。增加第二个机组人员的主要原因是需要有效地使用相对复杂的武器控制系统。驾驶员(机长)负责作出决定,同时导航/武器系统军官在后座舱内进行数据处理系统的控制,做好所有必需的作战准备。他规划飞机的航线,如果有必要可以纠正航线;处理目标信息;在战场环境显示器上勘察飞机周围的空域,选择目标的优先顺序;如果有必要也可以使用伸缩控制杆和方向舵踏板驾驶飞机。
米格-31能通过飞机的群组半自动化操作向飞机提供关于目标的持续不间断的信息或者只是单个通告,这在苏联第一次成为可能。这使在防空雷达覆盖少的地区使用新的空中截击武器系统成为可能(如在北部高纬度地区)。国土防空军装备的型号具有利用自动数据交换系统组织具体行动的能力;最大作战半径离基地达到720千米。与它的前辈相比,米格-31在亚音特别是在水上飞行或者离开基地很远的时候。然而截击机也有许多弱点;例如,如果一个发动机坏了的话,航程会锐减。
苏联解体以及政治和经济的混乱使米格-31无法继续生产,因为苏联国防部没有资金订购更多的飞机。飞机总产量一共是505架,其中300架以上为俄国空军效力。现在由于俄国空军(由先前分离的空军和防空军合并的)重组,许多这样的飞机被列人后备部队,许多部队被裁减。大约43架米格-31被哈萨克斯坦空军部队接收。
米格-31不断努力地进行改进。在实际操作中暴露的缺陷之一是航程明显不足(特别是在高纬度地区)。在科拉半岛的姆岑斯克基地的截击机使西方的侦察机和反潜战斗机相形见绌,其离基地最远时达到1000千米。但是国土防空军想要更大的航程,最后成米格-31的一种型号,其特征是具备空中受油(IFK)能力,使用插头与锥管系统。
可收回的L形空中受油管被安装在座舱风挡玻璃的前面偏左的位置。除了和加油机对接时,它都被折叠收藏着。它只是要求额外加装了一个非常小的整流罩,几乎没有影响飞机的整体气动。
空中受油系统在几款飞机上进行了长时间的试验,包括两架一次性改进的“狐蝠”——米格-25PDZ(“蓝色45”)和米格-25HBVDZ(代号“68”)。DZ后缀加到原指定代号后面是补给燃料的意思(dozaprahvka)。米高扬设计局选择把加油管安装在前面之前,也做过把它分别安装在左舷和右舷的试验。
第一架安装空中受油管的“猎狐犬”是米格-31 f/n3603(相当可能的代号是“红色77”,适用于电子照相侦察);它实际上是一个模拟的装置,因为受油管不能与油料系统连上,油料传输也是不可能的。这架飞机用于测试受油管驱动装置和用于燃料补给加油机的“演习”。两架米格-25空军受油系统测试平台的特征是一个微型节流系统,它使用的小型发动机更适应受油管与加油机漏斗形软管接头方便的连接。起初的测试表明,米格-31的空中受油能力并不需要这个系统,因为标准的节流阀已经使连接没有任何闲难。然而,微型节流系统加强了飞行的安全,使飞行员感到更舒服。
V.S.叶戈格夫(V.S.Yegorov)被任命为负责这项测试的工程师。这项测试项目的大部分是由米高扬设计局在茹可夫斯基的飞行员执行的,紧接着,进一步测试在阿赫阁宾斯克由红旗苏联空军研究院的飞行员执行。
下一架研制的飞机是另一个36批次的米格-31“蓝色368” (f/n3608)。这架飞机的特征是一个全功能的空中受油管和油料传输系统;然而,它缺乏能自动监控油料传输数量的系统。
要想执行远程任务,飞行中进行空中加油和使用远程无线电导航设备(LORAN)必不可少。因此第一个全部安装这些设备的样机是米格-31“蓝色592”(f/n5902)。这架飞机安装了一个新的燃料仪表系统,米高扬设汁局和部队测试人员共同承担支持了这个测试项目。设计局的测试飞行员罗曼•塔斯卡耶夫和托克塔尔•O•奥巴吉洛夫(Toktar O Aubakimv)以及测试导航员列奥尼德波波夫进行了一系列测试,在高纬度的北部地区进行超远程的飞行。1987年7月30日,塔斯卡耶夫和波波夫驾驶截击机进行了第一次穿越北极的飞行,两次消耗光了一架伊留申的伊尔-78加油机的燃料;他们的路线是从在姆岑斯克(摩尔婪斯克地区)的战斗机基地起飞,飞向北极,然后飞向在楚克特卡(Chukotka)半岛的阿纳德尔(Anadyr')机场,在几乎没有导航协助和没有地面标志的情况下,他们飞越海洋。飞机在空中飞行6小时26分,飞行员使用远程无线电导航设备(LORAN)进行导航。
另一次超过8000千米的著名飞行是在自导航模式下进行的,进行两次空中加油,耗时8小时40分钟。在这种情况下,两个模拟目标被截击,包括在北极上空的一个。飞机的系统功能是完美的。空中受油能力对飞机持久飞行只受限于机组人员的生理极限。
在训练飞行中,米格-31的空中受油能力在离基地2200千米的距离上截击目标时特别有效。在其他方面,机组人员托克塔尔•O.货巴吉洛夫(Toktar O Aubakirov)在特別往北的高纬度——存在各种自然磁件反常现象的地方测试导航设备。