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为了战胜F—15

2018-06-14兵器船厂

兵器 2018年7期
关键词:设计局米格战斗机

兵器船厂

提到苏27,很多人会想起苏军体系中与之“高低搭配”的米格29。然而您知道么?作为战斗机的苏27,与其研制最为相关的机型并不是米格29,而是它的战场对手——F-15。虽然苏27是针对F-15研制的,但实际上两者除了双垂尾固定翼布局外,几乎没有任何相同之处。这是为什么呢?

我们不妨先从苏27的研制说起。

PFI项目

1968年,美国通过情报手段得知了苏联在研的米格25战斗机(实为截击机,但当时美国人对此浑然不知)的相关情况,并且误判了米格25对苏军战术飞机装备体系的影响。这起著名的情报误判事件使得美国加速了三代战斗机F-X项目及相关装备的换代-研发速度,带来了军事科技领域的多项技术变革。

然而仅仅一年之后,F-X计划也反过来“吓到了”苏联。

通过情报手段,苏联认为美国在研的F-X项目战斗机将是一种彻底超越米格23与米格21战斗机的机型。不过此时的苏联人已经知道,美军的F-X项目应当不是一种类似F-109计划那样的大型高超音速截击机。

为了对抗这型迟早要到来的“对手”,苏联在1969年上马了PFI项目。这个项目的中文语义大致是“先进前线战斗机”。PFI项目初期的战技指标要求与大洋彼岸美国的F-X项目有很多相似之处,总体来说都没有放弃高空高速性能以及超视距空战性能,并模糊的指出新一代战斗机应该具备较强的格斗机动性。

后来,随着PFI项目论证与预研的进度情况,苏联军事工业部门逐渐对PFI在未来苏军战术体系中的“角色”有了较为明晰的设计。那就是PFI会是一种可以执行护航与对空打击任务的大型战斗机。

除了担负科研论证的中央空气动力研究院,参与PFI项目研制的主要是苏霍伊设计局、米高扬设计局和雅克夫列夫设计局。这三家单位分别在1970年前后拿出了自身对PFI的布局构想。不过这时三家单位拿出的方案还都很初步。

苏27项目的最大难关——留里卡设计局的AL-31F涡扇发动机

苏27的总设计师西蒙诺夫

苏27的驾驶舱特写,可以看到中置操纵杆和近年加装的液晶导航显示器。

经过筛选与进一步论证,1971年苏联决策部门决定将PFI项目拆分为二。其中传统的轻型前线战斗机的角色称为轻型先进前线战斗机(LPFI),担负纵深空中打击护航,甚至分担一部分截击机职能的重型战斗机被称为重型先进前线战斗机(TPFI)。LPFI被安排交给研制过米格25截击机的米高扬设计局。这个方案经过多年攻关最后成为了米格29。而TPFI被交给了研制过苏15截击机的苏霍伊设计局。方案同样经过艰苦的攻关,最终形成了后来的苏27。

必须突破的难关

1971年,接获PFI设计任务的苏霍伊设计局为该项目提出的是一个名为“T-10”的设计方案,这就是后来的苏27。在这个方案中,PFI将是一种大型双垂尾双发战斗机。T-10有一个微升级方案,就是后来著名的T-10-1。这个方案除了使用機腹进气的双发双垂尾布局外,还有两个重要的特征。其一是它采用类似同时代美国海军正在试验的VFX项目战斗机(即F-14)的发动机舱布置方式,两具发动机所在结构是在翼身融合型机身下部轮廓之外的。其二是它拥有类似于后来YF-17的独特边条。这使得T-10-1的翼身融合型机身构成了独特的升力体结构。

除了以上两个特征,T-10-1还初步确定了未来T-10飞机将要使用留里卡设计局(今天的“土星”局)在研的AL-31F涡扇发动机,而不是继续沿用苏24上使用的AL-21F涡喷发动机。武备方面讲采用与米格23类似的“中距+近距”的搭配方式。

然而风洞测试的计算结果却是令苏霍伊设计局失望的。经过吹风,设计人员发现T-10方案在设计的空重下无法实现项目要求的空速、航程等性能。为此,苏霍伊设计局迅速调整了飞机的细节设计与重量分配方案,并且修改了武器挂载的方式。然而围绕着空速与灵活性、航程与武器挂载能力的矛盾,伴随着研制难度较大的AL-31F发动机研制进度,始终让T-10的初期研制困难重重。

1977年5月,T-10-1的首架样机终于实现了首飞。这时的T-10-1安装的还是苏24使用的AL-21F涡喷发动机,配用的火控系统也没有开发完成。不过从T-10-1上天,设计人员看到了T-10项目完成的曙光。

1978年7月,T-10-2原型机由于操纵系统的缺陷坠毁,试飞员牺牲。之后生产的T-10-3/4两架样机终于在1979年下半年实现了AL-31发动机试生产型的装机试飞,并且开始试验火控系统。不过这时,T-10项目已经显然落后于平行发展的LPFI项目,美国的F-15已经开始发展为成熟的第二批次型号F-15C。

此时整个苏27研制过程中真正的难关到来了。随着F-15出现在叙利亚,身居叙利亚的苏联军事顾问敏锐地发觉,苏军开始PFI项目时,对F-15的性能估计还是“保守了一些”。随着苏联通过情报手段获取了更多F-15的信息,苏军发觉在研的T-10与米格29都无法对F-15形成性能优势。于是进一步修改设计,甚至推倒重来都是势在必行的。

蘇27的发动机舱与武器挂点布局经过了数轮设计优化,最终的方案显得间距较大。

“库兹涅佐夫”号航母上的苏33,该机在研制阶段被称为苏27K。

与苏27S编队飞行的苏30双座战斗机(上)。

T-10-1系列设计与F-15之间的差距何在呢?无外乎还是飞机的动力不足或是飞机的风阻过高以及航电火控系统不够先进,导弹性能不足这几点。可对采用全新气动布局的T-10而言,减低风阻绝不是一件容易的事情。于是设计人员再次陷入到战斗机设计的经典困局——保持翼载和减低风阻的苦旅中。

这时站出来承担重任的,就是为苏霍伊设计局奠定了未来三十年“地位”的西蒙诺夫。他领导设计团队彻底研究了T-10-1系列机既有的升级空间,最终拿出了一套涉及多处的修改方案。这个方案就是后来的T-10S。

相比T-10-1,T-10S虽然外观与之相似,但后者的机翼经过重新设计,前缘后掠角有所减小,面积增大,并去除了翼刀,加装了F-15没有采用的前缘襟翼。这么做加强了飞机在亚音速段的水平机动性。同时,西蒙诺夫的团队还修改了发动机舱的间距,发动机的摆放方式,优化了头锥与尾椎的相对位置、尺寸等数据。这么一改,T-10的垂尾更加靠外,移动到了机身边缘的位置。这个修改也是判断T-10-1系列样机与后来T-10S乃至苏27生产型最直接的特征。直观的说,T-10S是一架加大加长的T-10-1。

当然,如此重大的修改,导致了苏27项目的交付又往后推了不止1年,也迎来了不少的细节问题。T-10S批次的首架验证机T-10-7于1981年4月首飞,当年9月坠毁。第2架T-10S(T-10-12)则于1981年12月坠毁。而T-10S形成稳定的设计并开始以苏27的型号交付苏联空军,则是1985年之后了。这时距离PFI项目启动,已经过去了16年。不过修改基础设计,倒是从客观上为AL-31F发动机形成稳定工况留了些时间。

西蒙诺夫的大改日后被事实证明是正确的。修改后的苏27从气动性能上基本全面超越了F-15,并且为后来携带R-27、R-73空空导弹以及该机多用途改进留下了相对充足的余地。

苏27的技术特征

苏27是一型布局比较特殊的双垂尾双发重型战斗机。它的机翼与F-15类似采用切尖三角翼形,但是前后缘都有可动面。如果仔细观察,您会发现苏27的主翼其实有2度左右的下反角。与F-15相比,苏27也采用半硬壳结构,不过饥身结构的钛合金比例较高。

为了减低风阻,苏27最终采取了修长的布局设计。

苏27共有10个挂点,其中机腹位置用于挂载重型弹药。

苏27的两视图。该机主翼前后缘采用了不同的后掠角度。请注意左右进气口内防尘隔板的状态。

苏27座舱所在的机头直径较大而修长,为较大直径的雷达天线的安装留下了余地。苏27前期批次使用的是由费佐顿厂生产的“甲虫”系列雷达。与F-15的AN/APG-63雷达类似,“甲虫”也是一种工作在X波段的脉冲多普勒雷达,它具备边跟踪边扫描能力,对5平方米反射特征的目标探测距离为90千米。不过,前期型的“甲虫”只能为半主动制导导弹照射两个目标,跟踪10个目标。它本是为米格23战斗机中期升级而研制的,经过改进至今仍在服役。

座舱所在的头锥后方隆起与两侧边条所在的结构,将苏27的前部机背形成了令人过目难忘的流线外形。在右侧边条结构内固定装有一门GSh-30型30毫米单管机炮,该炮射速超过1500发/分钟。

在机背隆起线条的后部,是可以向上开启的减速板,再往后机背上两部发动机所在结构逐渐明显。随着视觉向后部挪移,两具发动机的检修舱口,往往带有烧蚀效果的发动机舱蒙皮与后部的喷口清晰可见。在两具发动机之间的尾部,一根长长的尾椎超越喷口所在位置向后伸出,其中装有电子战天线与自卫用的诱饵以及减速伞。在发动机的外侧,是高耸的不全动垂尾。在垂尾下方是可以差动的全动平尾。

苏27的发动机舱布置方式是机身底面最大的特征。该机选用类似F-14“雄猫”战斗机的发动机舱对称布置方式。两具发动机舱和前方的方形进气道形成了两道修长的“前方后圆”结构。苏27使用留里卡设计局著名的AL-31F涡扇发动机。该发动机的加力推力可以达到122千牛以上,推重比可以达到8。不过多年以来,关于此发动机的加力工况表现可说是褒贬不一。在理想条件下,使用AL-31F的苏27可以实现1.2左右的推重比。

苏27的进气道内部安装有可调的防尘隔板,必要时可以放下遮住进气道。这种设计是苏联前线战斗机的特征之一,目的是让战斗机适应环境条件较差的前线机场。在与苏27同期研制的米格29上,这个结构则被设计成隔板关闭翼下进气道,打开机背上方的进气格栅。

苏27使用前三点起落架布局。相比原型机阶段的T-10-1,后来定型的苏27还特别将前起落架向后挪移,目的是减小前起落架轮胎接地时卷起的异物对发动机工作的影响。

苏27共有10个挂点。其中翼尖的挂点也是T-10s批次后才出现的。该机主要使用R-27中距空空导弹和R-73近距格斗导弹。这两种导弹原本都是为米格23中期改进而研制的,但后来都改进成为了苏联三代战斗机的经典武器。

苏27的翼尖挂架可以携带支援吊舱。尾椎两侧格栅是干扰弹仓。

苏联空军使用的苏27S战斗机侧视图。

R-73空空导弹除舵面外,尾喷口还有可动挡焰板。

苏联的R-27中距导弹,它有使用不同制导体制的子型号。

总体来说,苏27是不愧于苏联最先进的战斗机这一评价。它的飞行性能全面超越了F-15,具体性能与F-15相比互有优劣。整个苏27所在的武器系统在创新的同时较好地接入了苏军既有的作战体系,并带动了苏联在多个领域的装备现代化进程。

值得一提的是,与F-15影响了几乎全部的三代战斗机设计相对应。苏27的设计与改造还进一步推进了三代机在亚洲的发展,更直接开启了四代机出现的帷幕。

苏27的发展系谱

西方情报机关早在T-10-1系列样机试飞期间就得知了苏27的存在。不过该型飞机直到上世纪80年代后期才在空中被北约军机遇见。北约给苏27取的绰号是“侧卫”。

虽然R-27导弹尺寸不小,但挂在苏27上后却并未严重增加风阻。

虽然苏27成军于冷战最后期,但“侧卫”的家族依旧比较庞大。这里简单为读者梳理其中一些比较经典的型号。

T-10是苏27的最早原型机代号,北约将其称为“侧卫A”。

苏27S是苏27在苏联空军的早期服役型号,主要由阿穆尔河畔共青城飞机制造厂生产。这是一种具备无制导炸弹与火箭弹使用能力的重型战斗机。它与苏联防空军使用的无对地能力型苏27P一起,被北约称为“侧卫B”。

苏27UB是苏27的战斗教练型,它由伊尔库茨克飞机制造厂生产,原型机阶段称为T-10U。北约称其为“侧卫C”。

苏27K是苏27的舰载型,这个型号随着苏联航母工程的发展,最终成为了279团使用的苏33舰载战斗机。它的原型机代号是T-10K系列,北约称其为“侧32D”。

苏27PU最早是苏霍伊设计局应苏联防空军的要求研制的一种双座多用途战斗机。最终它发展成为了苏30。

苏27IP是由苏2 7KB发展而来的一种战斗轰炸机,它的原型机是T-10V。后来该机先是被命名为苏32,最后发展成为了今天的苏34。

苏27SM是苏27战斗机型在俄罗斯空军时代的现代化改进型。至今已经发展了数个批次,北约依旧将其称为“侧卫B”,但是名称后会加注“MOD1/2/3”等。不同型号的苏27SM间各有区别,他们的改进主要显现在航电系统的现代化,搭载武器的多样化等方面。

苏27M是苏27的现代化改进型。这个型號经过复杂发展最后成为了今天的苏35,北约称其为“侧卫E/F”系列。

苏27SK/UBK则是苏27S/UB的出口型。这批飞机主要销售到了中国。

撞击后,红色36号苏27涂上了一个P-3B型的战绩标识。

时至今日,俄罗斯空军的苏27S依旧在拦截北约军机。

西方航空画家绘制的“巴伦支海手术刀“苏27战斗机两视图。

苏27的服役故事

相比于F-15,苏27入役时间较晚,且有个共同的缺点,就是价格较高。所以苏27在实战中露面的机会并不多。但由于冷战后世界局势变化,苏27/30系列战斗机成为了俄罗斯军火贸易的经典产品,在21世纪初不断取得销售成绩。

巴伦支海手术刀

1987年9月1 3日上午,一架挪威空军的P-3B侦察机正在巴伦支海上空苏联控制空域边缘上飞行。P-3B的任务是进行电子侦察和反潜探测。这里已经距离苏联北方舰队的驻地不远,飞机下方更是苏联潜艇经过的水域。10时许,一架苏联空军的大型战斗机从远处飞来,不一会便放低速度飞到P-3B的侧面。

这时两机的距离已经非常近了!在能看清苏联飞行员愤怒的眼神之外,挪威飞行员更意识到这是一架之前从没见过的新型战斗机。该机使用双垂尾,机身修长漂亮,高高的尾翼上苏联军徽下方的羽翼图案,机头后方的红色36号机号都吸引着P-3B机组的观察人员。

这时苏联飞机一边按照交战法则使用无线电呼叫这架螺旋桨侦察机离开,一边抖动机翼“亮出”了翼下携带的两种空空导弹。

“没什么大不了的。”挪威飞行员认为。因为这种“擦边”侦察时常发生,大不了飞远点就好了。只要不进入苏联领空就没事。于是双方不断的改变相对位置,苏联战斗机多次占领P-3B的航向前方,但P-3B就是不返回。

这时,红色36号双垂尾战斗机一个桶滚滚到P-3B的左下侧,然后迅速拉杆向右上方拉起,窜入了P-3B的航向内驾驶舱下方盲区。不等挪威飞行员反应,一声巨响传来,P-3B顿时陷入不受控制的震荡中,机舱漏气了!

惊慌的挪威机组马上遁着机舱失压引起的气流向机身右侧望去,只见P-3B的右侧靠外的发动机被苏联飞机撞到了!两机相撞产生的残片击穿了P-3B的机身!突然的推力变化与飞机形变以及失压,导致挪威飞行员只能顺势俯冲并尝试稳定飞机。

而那架红色36号战斗机则只是蹭掉了一侧垂尾的尖端部分,而后默默的返航了。

挪威飞机没有坠毁,返航后P-3B乘员冲印出了那架红色36号战斗机的照片,并被新闻媒体大肆报道。外界给这架飞机起了一个响亮的绰号“巴伦支海手术刀”。而看过报道世人这才知道,原来这就是苏27,这就是苏联空军。

眼镜蛇机动与勇士表演队

很多人对苏27这型战斗机的“初见”,都是航展。因为在很长一段时间里,苏27始终是各大航展上的明星。为它赢得“地位”的原因,“眼镜蛇”机动估计不能不提。

1989年的巴黎航展上,苏联代表团带来了新锐的苏27战斗机参展。在飞行展示中,由功勋试飞员普加乔夫驾驶的苏27突然在世人面前由平飞改为大角度抬头,随着抬头的角度不断增大,飞机不断的减速,就在人们认为飞机即将失去控制时,飞机还是在保持大迎角受控状态。70度,80度,90度,100度!普加乔夫驾驶的苏27最终将机头向后仰了过来,然而苏27依旧在向轴向前方慢慢漂行,活像一只抬起头部的眼镜蛇!

勇士表演队的苏27系列战斗机正在表演释放干扰弹

“眼镜蛇”机动过程示意图

就在人们屏息注视着苏27,以为它即将失控坠毁时,普加乔夫一个推杆,然后加力。飞机改回向前指向,稍微掉了一點高度,然后继续开始平飞了!

参展的媒体沸腾了,国际媒体纷纷以“普加乔夫眼镜蛇”为名报道这种惊世骇俗的表演。并纷纷称赞苏霍伊设计局的精湛的设计能力。自此,“眼镜蛇”机动就成为了苏27参加航展的招牌动作,更成为了日后俄罗斯空军成立的勇士飞行表演队的保留节目。

功勋试飞员普加乔夫

然而对于大多数国内的军迷,第一次听说或是看见“眼镜蛇”,还是上世纪90年代末开始的珠海航展。当时俄罗斯空军的勇士飞行表演队多次参展,每次表演均会上演“眼镜蛇”和尾冲动作。国内的媒体也会重点报道勇士表演队的演出。每到勇士表演队的苏27升空时,那些心系蓝天的老中青少航空迷,总会坐在电视机前或者站在跑道边,等着红白蓝色的涂装的苏27战斗机飞过,期待着“眼镜蛇”出现。

时至今日,由西蒙诺夫等人领导设计的苏27依旧飞行在全球十数个国家的上空。它与自己的老对手F-15、老搭档米格29一起,继续上演着三代机在航空装备史上的传奇。

苏27使用的R27与R73导弹

R-27是由苏联三角旗设计局设计的一型中距空空导弹,北约编号是AA-10“白杨”。它最大的外观特征就是弹体中部的醒目倒置梯形可动弹翼。R-27导弹共有三组弹翼,其中中间的一组是控制面,前部鸭翼是用于抵消超音速时舵面反转作用的。该导弹有4类主要型号:红外制导的R-27T/ET、半主动雷达制导的R-27R/ER、反辐射型R 27P/EP以及主动雷达制导的R 27EA。区别早期型R-27导弹的主要方式是观察导弹的头锥,钝头的是红外制导型,尖头是雷达制导型。R-27导弹在入役时是苏联最先进的中距空空导弹,其实战射程均达到了40千米级别。不过随着冷战结束,美国掌握了该导弹的全部技术情报,该导弹迅速落伍。

使用雷达导引头的R-27中距导弹

R-73导弹也是三角旗设计局研制的一型经典格斗空空导弹,北约编号AA-11“射手”。R-73是作为已经广泛装备米格23战斗机的R-60(AA8“蚜虫”)导弹的换代装备研制的,采用红外制导体制。该弹也是最早的几种应用矢量控制技术转向的格斗导弹之一。它同样拥有3组弹翼,第二组鸭翼用于主要转向和俯仰,尾翼上有辅助舵面用于大角度机动。R-73最具特点的设计就是尾喷口周围有用于矢量控制的可动挡焰板,它赋予了导弹了更强的机动性。R-73导弹还是世界上最早的几种可以向后发射的格斗导弹,由于弹重较大,其射程比AIM-9响尾蛇的中期批次稍远。该弹可以瞄准离轴45度范围内的目标,其瞄准程序被集成到了苏27的头盔瞄准具中。是一种至今仍在服役的经典格斗导弹。

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