俄国航空：1942年——火箭拦截机 BI-1

苏联火箭拦截机 BI-1

“简要说明：苏联 BI-1 战斗机——波尔霍维季诺夫设计局研发的世界上第一款批量生产的喷气式战斗机。该飞机的图纸、性能参数、改进型号及实战应用”

装着雪橇式起落架的 BI-1。不管怎么说——这真是一架漂亮的飞机。

BI-1 拦截机的研制历史

在 20 世纪 30 年代末至 40 年代初，苏联航空工业迎来了前所未有的蓬勃发展——雅克-1（Yak-1）和米格-3（MiG-3）等最新的高速战斗机接连列装部队。然而，尽管活塞式飞机的潜力尚未完全耗尽，设计师们的目光却已投向了更遥远的未来。到 1940 年春天，搭载冲压发动机的量产型伊-153（I-153）战斗机，以及搭载液体火箭发动机的试验型火箭滑翔机 RP-318-1 均已成功完成测试。

一切都在顺理成章地走向必然的结果——打造一款战斗型喷气式（火箭）飞机。由于火箭发动机重量轻、推力大，不仅能提供 800–850 公里/小时左右的最大水平飞行速度，还具备极高的爬升率（几乎是当时最优秀的活塞式战斗机的 10 倍），因此这款前沿飞机的定位只能是战斗拦截机。此外，火箭发动机的主要缺点——飞行时间短，也起到了不小的决定性作用。但对于拦截机而言，这一缺点并不致命。

尽管苏联所有顶尖的航空设计师都对这种全新概念的飞机表现出了兴趣，但最先付诸行动的单位之一，是维克多·费奥多罗夫奇·波尔霍维季诺夫（Viktor Fyodorovich Bolkhovitinov）的实验设计局（КБ）。该设计局设立于第 293 工厂，由茹科夫斯基军事航空工程学院倡议成立，专门从事全新类型飞行器的设计。

在未来火箭飞机的各项要求刚一明确，该设计局的两名设计师——空气动力学者 A. Y. 贝雷兹尼亚克（A. Y. Bereznyak）和发动机专家 A. M. 伊萨耶夫（A. M. Isayev）便主动展开了研发工作。他们拟定的战斗拦截机方案采用了列昂尼德·斯捷潘诺维奇·杜什金（Leonid Stepanovich Dushkin）设计的发动机，杜什金当时在第三科学研究所（НИИ-3，更为人熟知的名称是火箭科学研究所 РНИИ）领导“液体火箭发动机小组”。在他们提出的方案中，最新且最为简化的一个项目获得了总设计师的批准，并于 1941 年 4 月作为选修/选研项目列入工作计划。

研发小组获得了独立的办公场地，项目本身也获得了官方代号“BI”——取自设计师贝雷兹尼亚克（Bereznyak）和伊萨耶夫（Isayev）姓氏的首字母。

BI-1 喷气式战斗机总体布局图

BI-1 拦截机的结构设计

BI-1 喷气式拦截机为单座悬臂式低单翼飞机，机身为半硬壳式结构，主要采用木质结构打造。BI 飞机的梯形不可拆卸机翼采用了箱形（Кессон）结构。箱形主梁由 10 根独立的翼梁组成，这些翼梁沿着上下理论外廓、覆盖整个翼展方向，通过蒙皮贴片胶合连接在一起。

为了降低着陆速度，在机身侧壁与约占机翼三分之一长度的小型副翼之间的机翼后缘，安装了偏转角可达 50 度的施伦克（Schrenk）着陆襟翼。副翼、舵面和襟翼则采用了金属骨架加帆布蒙皮的结构。

尾翼为常规布局，但具备三个显著特点：

垂直尾翼、水平尾翼与机身之间安装了张线；

水平尾翼两端装有圆形的垂直端板（端板端翼）；

机腹下方设有下垂腹鳍，飞机的尾轮支柱可收纳于其中。

飞行员座舱配备了防护装甲，包括前装甲板、厚度为 5.5 毫米的靠背装甲以及防弹玻璃。在座舱前方机身上部的木质炮架上，在可拆卸（带锁扣）的罩盖下方，安装了两门 20 毫米口径的 ShVAK（施瓦克）机炮，每门备弹 45 发。

在机身前部下方内部，排列着两个空气瓶和两个煤油罐。座舱后方则放置着硝酸瓶和高压空气瓶。

机尾安装了一台 ZhRD D-1-A-1100 液体火箭发动机。燃料采用拖拉机煤油，氧化剂则采用浓度高达 96%–98% 的发烟硝酸，两者在机载气瓶的高压空气挤压下供给至发动机（每 1 公斤煤油消耗 4.2 公斤氧化剂）。发动机在最大推力下，每秒消耗高达 6 公斤的煤油与硝酸。全机共搭载 705 公斤的燃料/氧化剂总量，可供发动机在最大推力下持续工作近 4 分钟。

BI-1（BI、BI-VS）性能参数表

国家： 苏联

类型： 火箭截击机

首飞/研制年份： 1942年

乘员： 1人

发动机：1台 ЖРДД-1-А-100 液体火箭发动机（推力1100公斤力）

最大速度：海平面：800公里/小时、7000米高度：1020公里/小时

实用升限： 暂无资料

航程： 暂无资料

空重： 790公斤

最大起飞重量： 1650公斤

翼展： 6.48米

机长： 6.40米

机高： 2.06米

机翼面积： 7平方米

武器装备：2门20毫米ShVAK（史瓦克）机炮，每门备弹45发。

BI-1 拦截机的测试与试飞

1941 年 6 月 22 日，维克多·费奥多罗夫奇·波尔霍维季诺夫（V. F. Bolkhovitinov）正式向苏联航空工业人民委员部递交了研制“BI”火箭动力战斗拦截机的申请。自那一刻起，设计局暂停了所有其他项目，因为前线急需能尽快投入实战的战机，而 BI 方案看起来最具前景。

方案草图仅用 12 天便告完成。1941 年 7 月 9 日，由 7 名项目参与者（设计者与工程师）联合签署的详细报告被呈送至国防委员会（GKO）。1942 年 8 月 1 日，在接见研发团队后，国防委员会发布专项决议，命令波尔霍维季诺夫制造并测试这款喷气式拦截机。航空工业人民委员 A. I. 沙胡林与其负责实验飞机制造的副手 A. S. 雅夫列夫签发了详细命令：即便在缺少完整图纸的情况下，也仅给出了 35 天的时间来建造用于飞行测试的机体。然而仅延期了 5 天，即 1941 年 9 月 15 日，首架“BI-1”原型机的滑翔机体便已制造完毕并送往中央空气流体力学研究院（TsAGI）进行风洞测试。

BI-1 所采用的发动机与火箭飞机的概念本身一样具有革命性。与早期设计相比，它的功率提升了整整十倍，代号为“D-1-A-1100”（即“第一款硝酸液体火箭发动机，额定推力 1100 公斤力”）。其结构采用气压挤压式供油，燃料为硝酸与煤油；发动机具备宽幅的推力调节范围，最重要的是可以多次重复使用。

该机滑翔版本的测试（由佩-2/Pe-2 轰炸机牵引升空）取得了圆满成功。当时战争已全面爆发，“火箭飞机小组”中的绝大多数试飞员都被调往前线，但深受测试成果鼓舞的军方指挥部与航空工业部开始紧急将他们召回。眼看离成功仅一步之遥……1941 年 10 月 16 日，莫斯科周边工厂与设计局的大撤退赫然拉开序幕。

装着雪橇式起落架的 BI-1（正视图）

设计局搬迁至距离斯维尔德洛夫斯克 60 公里的比利姆拜镇（Bilimbay）。起初，团队不得不将精力放在如何加热这间分给他们的废弃铸造厂车间上，而非飞机本身。严寒与物资的极大匮乏严重拖慢了动力系统的调试工作。然而克服重重困难后，到了 1942 年 1 月末，研发工作终于重新启动。截至 1942 年 4 月，D-1-A-1100 发动机调整到了工作状态，并成功装上了飞机。

1942 年 4 月 25 日，BI-1 被运抵科尔佐沃（Koltsovo）机场。4 月 27 日完成了首次机上发动机试车。4 月 30 日起，试飞员格里戈里·巴赫奇瓦吉（G. Y. Bakhchivandzhi）与 A. V. 帕洛（A. V. Pallo）开始在座舱内进行发动机启动试验。1942 年 5 月 15 日中午 12 时，BI-1 迎来了历史性的首次动力飞行。

战机腾空而起，在完成预定飞行科目后，历时 3 分 09 秒再次出现在跑道上方。由于着陆较为猛烈，落地时其中一根起落架支柱断裂，但 BI-1 的首次动力飞行依然取得了圆满成功。

正如首次飞行国家测试委员会主席 V. S. 普什诺夫（V. S. Pyshnov）在总结测试成果时所言：这次飞行开启了喷气式航空的新时代。BI-1 确实是世界上第一架完全通过国家级测试的液体火箭动力战斗机。相比之下，当时国外的同类实验仍停留在试验阶段（尽管 Me-262 在时间节点上看似比 BI-1 更早，但在 1942 年时其发动机甚至尚未研制完毕）——国外的这些前沿机型大多未装备武器，且进行严肃的实战测试尚为时过早。

试飞员在试飞报告中指出：

“与普通机型相比，驾驶‘BI-1’飞行的体验极其舒适：飞行员前方没有螺旋桨和发动机，听不到噪音，废气也不会渗入座舱；飞行员坐在机头位置，拥有完整的上半球视野，且后半球视野也远优于普通飞机；仪表与控制杆布局合理、清晰易读，座舱毫无拥挤感；就操纵轻便性而言，该机超越了当时所有的现役战斗机。”

BI-1 战斗机模型

BI-1 拦截机的服役与运营

然而，一切并非如此顺利。一方面，这款新型飞机在空中的操控特性与传统的活塞式战斗机截然不同，对飞行员的技术有着极高的要求；另一方面，受硝酸蒸气的腐蚀以及多次损伤影响，首架原型机的机体很快便报废损坏。

为了开展后续测试，设计局建造了第二和第三架原型机，它们与首架机的区别在于换装了雪橇式起落架。与此同时，官方决定开始小批量生产一批用于部队实战测试的机型，被命名为 BI-VS（“部队系列”）。

与 BI-1 相比，BI-VS 增加了额外的武器装备：除了 2 门 20 毫米 ShVAK 机炮外，在飞行员座舱前方的机腹下还安装了一个带流线型罩盖的弹舱，内部装载单枚重约 2.5 公斤的小型炸弹。按照设想，拦截机将从轰炸机编队上方穿过，投下的炸弹将利用冲击波和碎片对敌机进行杀伤。

从第 4 架原型机一直到第 9 架，所有的 BI 项目飞机均配备了这一套武器组合。

第二架喷气式战斗机的飞行测试直到 1943 年 1 月 10 日才进行，仍由 G. Y. 巴赫奇瓦吉（G. Y. Bakhchivandzhi）执飞。因编号不同，该机代号为 BI-2。随后又成功进行了几次测试飞行（尽管有一次着陆时掉落了一块雪橇板），试飞员康斯坦丁·阿法纳西耶维奇·格鲁兹德夫（Konstantin Afanasyevich Gruzdev）中校用一句精妙的比喻总结了试飞感受：

“又快，又吓人，而且屁股后面火冒三丈。就像骑在扫帚上的魔鬼一样。”

试飞中创下了多项纪录：最大速度达到 675 公里/小时，垂直爬升率 82 米/秒，飞行高度 4000 米，飞行时间 6 分 22 秒。然而，在第七次飞行（由第三架原型机 BI-3 执行）中，却不幸酿成惨剧，导致试飞员牺牲。

调查委员会当时未能查明事故原因。直到中央空气流体力学研究院（TsAGI）的 T-106 高速风洞投入使用后，人们才明白当时飞行员根本毫无生还可能：BI-3 的坠毁是由于设计时未考虑到直线翼和尾翼在近音速状态下的气流特性，导致飞机在高速下产生了无法控制的“俯冲吸入（затягивание в пикирование）”现象。

BI-1 战斗机座舱后部的内部结构：(2, 3) 硝酸与煤油瓶，(5) 压缩空气瓶

巧合的是，大约在同一时期，存放 BI-VS 系列全部飞机的工厂车间发生火灾，将已建好和刚铺设龙骨的近 60 架飞机全部付之一炬。首席试飞员的牺牲与准备交由部队测试的飞机全毁，构成了致命打击。尽管项目仍在继续，但以往的热情已不复存在。

后来，设计局继续对 BI 的结构进行了改进，相继推出了：在翼尖加装冲压发动机的 BI-6、改变翼根过渡区（zaliz）形状的 BI-7，以及带有密封座舱的 BI 改进型。然而在 1945 年，BI-7 因起落架支柱断裂险些再次酿成事故，这成为了苏联首款“火箭”战斗机的终点。在此次事件后，“BI”项目被彻底终止。

苏联首款大规模量产的喷气式战斗机直到 1946 年才问世，即米格-9（MiG-9）。

总结整个历程，BI 战斗机在航空史上留下了不可磨灭的浓重一笔。正如与它们相关的两句著名名言所表达的：

“朋友们，感谢你们做的一切，感谢你们的工作和祝福。但我知道——我会在驾驶这架飞机时牺牲！我清醒地思考，并对自己的话负责。我们正处于技术决战的最前沿，牺牲是在所难免的。我是带着对职责的完全觉悟走向这一步的。”
—— 格里戈里·亚科夫列维奇·巴赫奇瓦吉（试飞员，在驾驶 BI-3 时牺牲）
“如果没有格里戈里·巴赫奇瓦吉的飞行，也许就不会有 1961 年 4 月 12 日（人类首次进入太空）。”
—— 尤里·加加林（地球第一位宇航员）