[优秀文章推荐】"Flanker”侧卫传奇——苏27系家族列 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/23 16:04:11
【KFC军机处】“Flanker”侧卫传奇——苏27系家族列传及全谱系科普之一  



  “高加索在我的脚下。
高山之上踏着悬崖边的积雪我昂然独立;
一只雄鹰从远处的高峰上腾起,
就在我的身前气定神凝地滑翔”
                         ——普希金《高加索》

从巴伦支海的断翼P-3C下划过,在巴黎航展上惊艳的眼镜蛇一跃,苏27之名曾经与F15一样响彻我们的天空。在热爱它的人眼里,它是某个红色帝国最后的辉煌,也是双头鹰战斗机家族里最为经典的传奇;在厌恶它的人眼里,它是第聂伯河上空令人生厌的集权战斗机器,它是盘旋于黑海沿岸的原始粗糙苏联设计典型。
但无论厌恶还是喜好,苏27永远都是这个世界上最为经典的三代机样本之一,本文试图以粗糙的文字为诸位勾勒出这一款著名战机的发展之路,并简单介绍它诸多的延伸设计型号们,主要参考内容及图片来自于相关网络/杂志/书籍信息的收集整理,如有纰漏,欢迎诸位指出修正。

【源起:苏维埃上空的阴影】

自1946的《铁幕演说》以来,两个不同阵营的对峙——“冷战”已经成为二战后的新时代主题。在威胁面前,人类的军事科技在不断的高速发展。
随着核武器小型化、多载具化的变革,空基核力量渐渐因为其灵活机动的特点,成为诸多国家严重最大的威胁;而随着喷气式战斗机技术与空空导弹的发展,人们认为未来的空战将越来越强调高空与高速特性,机动性与敏捷性并不重要,未来的空战将是在远距离的导弹对射,未来的战机最重要的防御任务是拦截那些高空高速的远程轰炸机们。
基于上述的背景考量,以F4、米格21为代表的二代机家族都朝着高空高速的方向而努力,纷纷强调全天候条件下对高速飞行目标的截击。


(图为典型二代机设计的米格21鱼窝战斗机)

然而在越南战争的经验中,美国率先发现了这种对未来空战的设想严重脱离现实。在诸多防空导弹的威胁面前,战斗机的作战空域不是扩大的,而是被缩小的,大部分的战斗都发生在7000米以下的中低空;在地面杂波的影响下,机载雷达的视距被严重压缩,大量战斗都是在目视范围内进行,而典型的3点到9点互相咬尾的狗斗恰恰需要战斗机在机动性与敏捷性方面具备优异的飞行特性。


(2.图为外挂SUU-16/A航炮吊舱的F4C战斗机,由于迷信空空导弹的威力,F4原始型号设计之初没有内置航炮设计,在越战中空空导弹的表现让美国人无奈的为F4C加挂了外置式航炮吊舱)

吸取了越战的教训,美国于1965年开始了新的重型战斗机研制计划,包括麦道、北美航空、诺斯罗普在内的一批航空企业参与竞标,最终麦道公司的方案获胜,这就是后世所看到的F15鹰式战斗机。1974年,首批生产完毕的F15量产服役使用,而也在这一时期,由于F15的造价过高问题,以“高低搭配”为原则,F-16与F-18也开始分别在空军与海军进行服役。
从F86 VS Mig15到F4 VS Mig21,原本能够与北约相互制衡的苏联空中力量突然发现,自YF15研制计划启动时开始,欧洲上空的空中力量均衡逐渐有了朝着北约方向倾斜的趋势。作为回应,苏联开始启动针对性的PFI研制计划(Perspektywnyi Frontowoy Istryebytyel/Perspective Frontal Fighter)——未来前线战斗机研制计划,由于其主要目标就是超越F15,所以又有一个简称的别名“ANTI-F15”反F15计划。

【竞标:苏霍伊T-10方案的亮相】
1969年开始,苏联三大战斗机设计局——米高扬、苏霍伊、雅克夫列夫全部开始投入PFI计划的预研工作。
1970年2月,苏霍伊设计局完成了第一份设计草图,其特点主要包括以下几点:
1.机身升力体设计
(蛋总注:早期战斗机的设计升力来源主要是机翼,机身升力体设计将机身也作为提供升力的重要构件,能够大大提高战斗机的升力特性)
2.电传操纵系统
(蛋总注:早期战斗机的操纵构件采用液压操纵,电传操纵采用电信号及小型伺服电机取代液压操纵部件,在响应速度、灵敏度、系统冗余度等方面要优秀于传统机械式操纵系统)
3.翼身融合体设计
(蛋总注:传统飞机设计上,机翼与机身有大的折角,这样会提高阻力,采用圆滑过渡的翼身融合设计可以减小气动阻力)
4.放宽静不稳定布局
(蛋总注:苏27在亚音速状态下,重心在升力中心之后。
飞机通过机翼等升力面获得升力,不同飞行速度下,升力中心会发生变化。升力中心与飞机自身重量的重心通常不在同一个位置,任何飞行阶段,重心均在升力中心之前的布局称为静稳定布局;任何飞行阶段,重心均在升力中心之后的布局称为静不稳定布局;升力中心接近重心,接近重合,某些飞行状态下甚至超越重心的布局称为放宽静稳定布局。一般来说,放宽静稳定布局相比静稳定布局能提高战机敏捷性与机动性方面的表现。
关于静稳定/静不稳定,未来有空写个专题吧)


(3.图为T10第一种布局方案的设计模型)

1970年T-10模型开始进入中央流体研究院进行吹风试验,试验的结果令苏霍伊设计局十分喜悦,T-10布局由于采用了多种先进的气动布局设计,升阻比高达12.6。(蛋总注:升阻比,是指在一定迎角下飞机的升力与阻力之比,通常跨音速战斗机的升阻比在10-12左右,苏27的升阻比值十分优异,说明其气动力效率很高)
然而苏27采用的先进气动布局在当时看来是十分超前的,中央流体研究院鉴于此,建议T-10不要采用新型布局,而是参考对手F15采用传统布局。于是苏霍伊设计局又设计出T10的第二种布局方案。


(4.图为T10的第二种布局方案草图)

第二种布局采用常规机身,上单翼,侧面进气道,双发并排在机尾,然而经过风洞试验表明,第二种布局相比第一套方案不具备任何优势。
一面是性能先进,但研发可能存在诸多风险,一面是性能保守,但研发过程更为稳妥,如何选择?(写这段突然想到我朝的J10战斗机,鸭式布局的第一次正式应用想来也必是一路坎坷)
这时候,总设计师帕维尔.奥西波维奇.苏霍伊站出来了,他旗帜鲜明的支持第一套布局方案,他认为只有采用新技术才能研发出一流飞机。未来的实践证明。他是对的。


(5. 帕维尔.奥西波维奇.苏霍伊,苏联最伟大的飞机设计师之一,著名的苏霍伊设计局就是以他命名,很遗憾的是,1975年他因病去世,没能见到自己大力支持的苏27飞上蓝天。)

1972年,苏联航空工业部与空军成立联合科技委员会,审定新一代战斗机计划的设计方案。苏霍伊设计局的T10布局方案、米高扬设计局的Mig29方案、雅克设计局的雅克45、雅克47方案开始进入讨论比较阶段。


(6.图为米格29最早的设计概念,与现在常见的MIG29量产型不同,原型机更接近单座型的Mig31,两侧装有Mig25式的进气道,机翼翼尖呈圆弧形,尾喷口延伸出装有垂直安定面与水平尾翼的尾撑)

(7.图为雅克45的设计草图,双发三角翼布局,激波锥进气道,发动机设置在机翼下,雅克47与其类似,是45的放大版)

经过讨论比较,第二次PFI会议上,雅克45/47型设计由于将发动机布置在机冀上、容易因发动机故障导致飞机失事而被淘汰。
在本次会议上,PFI计划发生了一次重要的改变,早期PFI计划提出的要求中,要求PFI机型能同时实现远距离范围制空权的争夺与近距离前线制空权的获取两个目标。远程遮断任务要求机型具备长航程、完备的航电、优秀的加速/爬升特性等指标,前线制空任务则要求机型具备高敏捷性、推重比、大速度特点。在当时,两种指标很难在同一机型身上得到统一。
也就是在这次会议上,米高扬设计局提出将PFI项目分解成两个独立的项目,即同时发展苏-27 那样的多任务重型故术战斗机(Tyazholyi PFI,重型PFI计划),和米格-29那样的轻型战术战斗机(Lyogkyi PFI,轻型PFI计划),它们将使用统一的主要设备和武器。
自此PFI计划尘埃落定,1972年苏联航空工业部发布命令,由Mig-29D(米格29原型机调整后的中型双发方案)及苏27同时作为新一代战斗机的选定方案,继续完成研制任务。

【研发:一路坎坷的T10设计之路】
1972年下半年开始,苏霍伊设计局根据航空工业设计部的指令,开始苏27工程方案的设计。
从模型到工程型原型机,这其中还需要做各种尝试与调整。1970年到1975年期间,苏霍伊设计局挑选了大量的模型,以试图找到起落架和进气道的最佳结构。



(8.9 图为并列双发的T10工程机模型,后被淘汰)



(10.11 图为激波锥进气道方案的T10工程机模型,后被淘汰)

1973年,苏联军方又提出新的要求,希望苏27能够配装先进的“剑”型雷达及P-27中距导弹,这又对苏27的机体重量控制问题提出了严峻的要求,为设计工作带来了更大难度。
(蛋总注:“剑”型雷达是在Sapfir-23MR基础上研发的新型号,更大的功率与增加新型中距导弹的中段照射功能,这意味着雷达重量的提高,而前机鼻重量提高又将带来重心前移,参考上面解说的静不稳定布局概念,重心前移将导致放宽静稳定布局被破坏)
除了这些方面的困难,与中国研发新一代战机所遭遇的障碍类似,T10原型机在研发的过程中也一直遭遇发动机问题的困扰。
按预定指标,苏27需要采用一款先进的带加力涡扇发动机AL-31F,该发动机的加力推力必须超过当时普遍装备的AL-21F-3型发动机达12%。为了满足动力方面的苛刻要求,苏联必须在当时的涡扇桨叶上采用单晶结构设计,然而从苏联航空材料制造厂来的消息表明,首批制造的叶片在热试验时无法满足强度要求,这导致AL-31-F的进度无法满足T10试飞的要求。原型机只能先使用AL-21F-3型发动机进行试飞,在后机身设计时也只能预留空间而无法进行针对性的优化设计。
设计方案于1975年完成后,第一台原型机开始总装,然而此刻的T10也留下了一道后来的隐患,西伯利亚航空气动研究所 SibNIA 的风洞研究发现了一些问题,不稳定气流有可能使机体脱体涡提前破裂,导致颤振问题。迎角只有 10 度的时候,就可能产生气流分离。全尺寸模型风洞试验在 1975 年开始展开,试验也表明 T-10 的气动控制性能不好,有横滚和方向安定性问题。苏霍伊已经签发设计图纸制造样机,此时也只能继续前进了。


(12 图为原型机早期使用的AL-21F-3型发动机)


(13 图为1976年正在总装中的T-10-1型原型机)

经历了种种的困难,1977年年初,第一台T-10-1型原型机终于完成总装工作。当年5月22日,苏联英雄、空军少将伊留申驾驶T-10-1顺利完成首飞。(蛋总注:伊留申可谓是福将,T-10系列原型机发生过多起试飞员牺牲的事故,伊留申的首飞却总是安然无恙,即使T-10-7试飞过程中发生坠毁事故,他依然能跳伞逃生)
第一台问世的T-10-1配装AL-21F-3型发动机,火控与雷达系统并未配装,主要用来验证飞机的稳定性与操纵性。


(14 图为T-10-1的三视图)


(15 图为停放在机库中的T-10-1)

1978年,第二台原型机T-10-2型投入试飞,第二台原型机在机身结构、总体布局、气动方面与T-10-1基本类似,但局部进行了一些改进,譬如修直了机翼前缘,垂直位置改为向外倾斜等。


(16 图为T-10-1、T-10-2与Su27IB型的侧视图对比)

在T-10-1与T-10-2原型机生产阶段,未来生产苏27系列机型最多的阿穆尔共青城加加林飞机制造厂(KNAAPO)就已经开始介入,两台原型机包括机翼与尾翼在内,都是由KnAAP0完成制造。遗憾的是,T-10-2在1978年的试飞中发生了事故,试飞员索洛维耶夫遇难,根据事后的调查,原因是电传操纵系统故障,飞机瞬时的巨大负过载(8G)导致坠机。
1979年,姗姗来迟的AL-31F终于可以正式投入试飞工作,第一台装备AL-31F的T-10-3原型机总装完毕。当年8月份,伊留申再次驾驶T-10-3试飞成功,同年,“剑”型雷达的原型型号也装备在T-10-4上,并在10月31日完成相应的试飞,这一年其他五架预生产型也纷纷开始总装并装备下线(T-10-5、T-10-6、T-10-9、T-10-10和T-10-11,不过都未装备AL-31F)。似乎一切都预示着,苏27量产计划即将可以开始展开。


(17 图为加装AL-31F的T-10-3原型机)

就在1979年,来自某些渠道的F15信息开始大量涌入(通说是认为当时波兰间谍马里安.佐查斯基所获得的数据,该间谍在1981年被抓获,后在2010年的美俄间谍交换中被释放)。
根据T10机型的试飞数据,苏霍伊设计局将该机型与F15进行了计算机的模拟,模拟结果表示,T10的水准大致与F15相同,某些方面甚至还存在落后之处。
同时试验数据也表示,T10在很多方面没有办法达到研发之初的指标,之前风洞测试的结论是正确的,现有设计存在多种问题:
第一:雷达电子设备超重问题严重,由于雷达超重问题,将可能导致苏27的重心前移,进而丧失放宽静不稳定布局的本身优势。
第二:发动机燃油消耗率问题,空气动力上的某些难点使得阻力比原先预期的要大,使得燃油消耗率高于预期。
第三:操纵方面的问题,由于新布局的应用属于苏联的首次尝试,诸如偏转副翼导致的尾翼震动等,短时间难以解决且严重影响操纵效率。
改变这些缺陷又要保留原始设计指标的性能,这几乎意味着要重新设计一台飞机。这是一个艰难的选择,而接任的总设计师西蒙诺夫接受了这一选择。苏霍伊局开始在T-10型的基础上,进行了几乎是全新飞机的研发设计。
设计局对T-10-7和T-10-12两架飞机进行了全新的制造设计,新型号被命名为T-10S(蛋总备注:某些资料里描述为T-10C,俄文C与S同音,实际上是同一个),两架战机分别被命名为T-10S-1和T-10S-2。


(18 图为T-10S型号的三视图)

相比T10型,T-10S发生了明显的特征改变。T10S的机翼进行了重新的设计,后掠角减小,翼刀数量减少。机翼面积由59.4平方米增加到62平方米。原先特色的卵型翼尖也被方型翼尖所代替,并增加翼尖导弹发射导轨。早先经常出现问题的外缘副翼被取消,改为单块襟副翼。
机头轮廓也进行了修改,减小了机头的阻力面积,垂直安定面安装位置被调整,尾椎修改为圆柱形,用于容纳干扰弹投放器。
通过大改,飞机的最大截面积减小15%,跨音速和超音速阻力减少了20%,飞行性能获得了大幅的改善。


(19 图为T-10-1、T-10S-1和量产型苏27S的对比)

1980年底,第一架T-10S-1总装完毕。
1981年4月20日,试飞员伊留申驾驶T-10S-1飞上蓝天。
不过此时的T-10S型显然不太可靠,1981年9月3日因燃油系统故障T-10S-1坠毁,伊留申死里逃生;随后生产的T-10S-2更好不到哪里去,1981年T-10S-2由于前缘襟翼故障坠毁,试飞员科马罗夫不幸牺牲。
1982年,在T-10S-1的基础上,最新型号的T-10-17出厂了,虽然首飞阶段就发生了外翼破裂的事故,但通过这次事故,苏霍伊成功找到了机型目前存在的缺陷,并着手进行了解决。


(20 图为T-10-17,也就是T-10S-1的改进型)

1982年第一台苏27终于成功投入生产,1982年11月,第一台生产型苏27出场完毕,但由于雷达提供缓慢的原因,最终苏27交付服役的时间还是被推迟到了1985年。
就这样,从1969年研发到1985正式服役,苏27一共花了16年时间,而美国F15从研发到服役仅仅用了5年。苏维埃的天空直到这一刻才真正迎来的他的守护者。
PS:T10和T10S存在不同,因此北约将T10称为侧卫A,T10S称为侧卫B。


(21 图为苏27早期型的三视图)

【教练型:T-10U——北约眼里的“侧卫C”】
总所周知,苏27系是一个巨大的战机家族,各种型号、改进、军售版本满目繁杂到令人无从分辨。然而追根述源,所有的苏27家族都来自于T-10S单座型号与T-10U双座型号。
描述T-10U的故事有助于我们进一步理清这个庞大家族的传奇。
在T10研制阶段,苏联就已经提出了对SU27双座型的要求,但是因为单座原型机的研发进度问题,导致双座型的研发进度十分缓慢,随着单座型的研发成功,双座型T10U的设计工作也很快提上日程。
为了解决增加飞行员与座舱面积带来的侧面积增加、重心改变等问题,T10U经过一系列的小改进,在1985年总装完毕,并在1985年上天成功。


(22 图为T-10U-1第一台原型机)
1989年,正式生产型号双座教练型——苏27UB开始服役。

【苏27S家族——苏维埃最早的侧卫们】
至此,最早的一批苏27家族就全部出现了,在苏联的编号规则中,这批苏27全部被称为苏27S。
与大部分人的误解不同,苏27S实际上不是某一款苏27的称呼,而是苏27早期型整个大家族的称号,S的意思是量产型,它共包括三款量产型号:
苏27P、苏27PD、苏27UB

型号A:苏27P
苏27P是苏27的防空截击机型,这是KnAAPO共青城厂为国土防空军生产的基本生产型,也是最为原始的单座苏27型号。


(23 图为编号898的苏27P防空截击机型)

型号B:苏27PD
苏27PD是苏27P的升级型号,1985年苏霍伊设计局开始苏27型号的空中加/受油系统的研究,其基本思路是安装标准加油吊舱,形成加油能力;在座舱左前方安装可伸缩的空中受油管。
以该标准改装的单座型号称为SU27PD.


(24 图为共青城厂展示的苏27PD型单座战斗机)

型号C:苏27UB
参考前文说明,苏27UB是苏27系的双座训练型号,与单座型不同,双座型号的UB机型全部在远东的伊尔库茨克飞机厂生产,这也是著名的苏-27“双城记”典故由来。


(25 图为编号为66的苏27UB型)

自此苏27家族的鼻祖们已经全部亮相。
未来T10S单座型基础上发展出诸如苏27SK、苏27SMK在内的诸多型号;
在T10U双座型基础上发展出包括苏30、苏34在内的庞大家族;
基于T10家族的T-10-24三翼面尝试,发展出包括苏33在内的K系列舰载机家族、包括苏35在内的M系列多用途家族;
在苏27UB型号基础上改装的推力矢量验证机也为苏37与苏30MKI的设计制造奠定了基础。
T10S型与T10U的基础之上,苏27这个大家族的诸多型号即将开始不断出现……


原文链接:


第一期链接《Flanker侧卫传奇——苏27系家族列传及全谱系科普之一》
h t t p://bbs.hupu.com/4633969.html
描述苏27的研发历史,涉及机型:
1.T-10
2.T-10S
3.SU-27P
4.Su-27UB
5.Su-27PD

第二期链接《“Flanker”侧卫传奇——苏27系家族列传及全谱系科普之二》
h t t p://bbs.hupu.com/4724698.html
介绍常规布局的苏27以及部分教练机型,涉及机型包括:
1.Su-27SK
2.Su-27UBK
3.Su-27SMK
4.Su-30KI
5.Su-27SM
6.Su-27SKM
7.Su-27UBM
8.Su-27UBM-1
9.Su-27UBM-2
10.Su-27SM2/Su35BM
11.Su-27SM3
12.Su-35S

第三期链接《“Flanker”侧卫传奇——苏27系家族列传及全谱系科普之三》
h t t p://bbs.hupu.com/5081134.html
介绍三翼面布局的M系列战斗机,涉及机型包括:
1.Su-35
2.Su-37

磨磨蹭蹭这么久,终于写好第三篇,望大家见谅,顺便祝各位新年快乐,新的一年里,开放区会继续努力,带给各位一些有深度、有内容的信息与文章,春节快乐!【KFC军机处】“Flanker”侧卫传奇——苏27系家族列传及全谱系科普之一  



  “高加索在我的脚下。
高山之上踏着悬崖边的积雪我昂然独立;
一只雄鹰从远处的高峰上腾起,
就在我的身前气定神凝地滑翔”
                         ——普希金《高加索》

从巴伦支海的断翼P-3C下划过,在巴黎航展上惊艳的眼镜蛇一跃,苏27之名曾经与F15一样响彻我们的天空。在热爱它的人眼里,它是某个红色帝国最后的辉煌,也是双头鹰战斗机家族里最为经典的传奇;在厌恶它的人眼里,它是第聂伯河上空令人生厌的集权战斗机器,它是盘旋于黑海沿岸的原始粗糙苏联设计典型。
但无论厌恶还是喜好,苏27永远都是这个世界上最为经典的三代机样本之一,本文试图以粗糙的文字为诸位勾勒出这一款著名战机的发展之路,并简单介绍它诸多的延伸设计型号们,主要参考内容及图片来自于相关网络/杂志/书籍信息的收集整理,如有纰漏,欢迎诸位指出修正。

【源起:苏维埃上空的阴影】

自1946的《铁幕演说》以来,两个不同阵营的对峙——“冷战”已经成为二战后的新时代主题。在威胁面前,人类的军事科技在不断的高速发展。
随着核武器小型化、多载具化的变革,空基核力量渐渐因为其灵活机动的特点,成为诸多国家严重最大的威胁;而随着喷气式战斗机技术与空空导弹的发展,人们认为未来的空战将越来越强调高空与高速特性,机动性与敏捷性并不重要,未来的空战将是在远距离的导弹对射,未来的战机最重要的防御任务是拦截那些高空高速的远程轰炸机们。
基于上述的背景考量,以F4、米格21为代表的二代机家族都朝着高空高速的方向而努力,纷纷强调全天候条件下对高速飞行目标的截击。


(图为典型二代机设计的米格21鱼窝战斗机)

然而在越南战争的经验中,美国率先发现了这种对未来空战的设想严重脱离现实。在诸多防空导弹的威胁面前,战斗机的作战空域不是扩大的,而是被缩小的,大部分的战斗都发生在7000米以下的中低空;在地面杂波的影响下,机载雷达的视距被严重压缩,大量战斗都是在目视范围内进行,而典型的3点到9点互相咬尾的狗斗恰恰需要战斗机在机动性与敏捷性方面具备优异的飞行特性。


(2.图为外挂SUU-16/A航炮吊舱的F4C战斗机,由于迷信空空导弹的威力,F4原始型号设计之初没有内置航炮设计,在越战中空空导弹的表现让美国人无奈的为F4C加挂了外置式航炮吊舱)

吸取了越战的教训,美国于1965年开始了新的重型战斗机研制计划,包括麦道、北美航空、诺斯罗普在内的一批航空企业参与竞标,最终麦道公司的方案获胜,这就是后世所看到的F15鹰式战斗机。1974年,首批生产完毕的F15量产服役使用,而也在这一时期,由于F15的造价过高问题,以“高低搭配”为原则,F-16与F-18也开始分别在空军与海军进行服役。
从F86 VS Mig15到F4 VS Mig21,原本能够与北约相互制衡的苏联空中力量突然发现,自YF15研制计划启动时开始,欧洲上空的空中力量均衡逐渐有了朝着北约方向倾斜的趋势。作为回应,苏联开始启动针对性的PFI研制计划(Perspektywnyi Frontowoy Istryebytyel/Perspective Frontal Fighter)——未来前线战斗机研制计划,由于其主要目标就是超越F15,所以又有一个简称的别名“ANTI-F15”反F15计划。

【竞标:苏霍伊T-10方案的亮相】
1969年开始,苏联三大战斗机设计局——米高扬、苏霍伊、雅克夫列夫全部开始投入PFI计划的预研工作。
1970年2月,苏霍伊设计局完成了第一份设计草图,其特点主要包括以下几点:
1.机身升力体设计
(蛋总注:早期战斗机的设计升力来源主要是机翼,机身升力体设计将机身也作为提供升力的重要构件,能够大大提高战斗机的升力特性)
2.电传操纵系统
(蛋总注:早期战斗机的操纵构件采用液压操纵,电传操纵采用电信号及小型伺服电机取代液压操纵部件,在响应速度、灵敏度、系统冗余度等方面要优秀于传统机械式操纵系统)
3.翼身融合体设计
(蛋总注:传统飞机设计上,机翼与机身有大的折角,这样会提高阻力,采用圆滑过渡的翼身融合设计可以减小气动阻力)
4.放宽静不稳定布局
(蛋总注:苏27在亚音速状态下,重心在升力中心之后。
飞机通过机翼等升力面获得升力,不同飞行速度下,升力中心会发生变化。升力中心与飞机自身重量的重心通常不在同一个位置,任何飞行阶段,重心均在升力中心之前的布局称为静稳定布局;任何飞行阶段,重心均在升力中心之后的布局称为静不稳定布局;升力中心接近重心,接近重合,某些飞行状态下甚至超越重心的布局称为放宽静稳定布局。一般来说,放宽静稳定布局相比静稳定布局能提高战机敏捷性与机动性方面的表现。
关于静稳定/静不稳定,未来有空写个专题吧)


(3.图为T10第一种布局方案的设计模型)

1970年T-10模型开始进入中央流体研究院进行吹风试验,试验的结果令苏霍伊设计局十分喜悦,T-10布局由于采用了多种先进的气动布局设计,升阻比高达12.6。(蛋总注:升阻比,是指在一定迎角下飞机的升力与阻力之比,通常跨音速战斗机的升阻比在10-12左右,苏27的升阻比值十分优异,说明其气动力效率很高)
然而苏27采用的先进气动布局在当时看来是十分超前的,中央流体研究院鉴于此,建议T-10不要采用新型布局,而是参考对手F15采用传统布局。于是苏霍伊设计局又设计出T10的第二种布局方案。


(4.图为T10的第二种布局方案草图)

第二种布局采用常规机身,上单翼,侧面进气道,双发并排在机尾,然而经过风洞试验表明,第二种布局相比第一套方案不具备任何优势。
一面是性能先进,但研发可能存在诸多风险,一面是性能保守,但研发过程更为稳妥,如何选择?(写这段突然想到我朝的J10战斗机,鸭式布局的第一次正式应用想来也必是一路坎坷)
这时候,总设计师帕维尔.奥西波维奇.苏霍伊站出来了,他旗帜鲜明的支持第一套布局方案,他认为只有采用新技术才能研发出一流飞机。未来的实践证明。他是对的。


(5. 帕维尔.奥西波维奇.苏霍伊,苏联最伟大的飞机设计师之一,著名的苏霍伊设计局就是以他命名,很遗憾的是,1975年他因病去世,没能见到自己大力支持的苏27飞上蓝天。)

1972年,苏联航空工业部与空军成立联合科技委员会,审定新一代战斗机计划的设计方案。苏霍伊设计局的T10布局方案、米高扬设计局的Mig29方案、雅克设计局的雅克45、雅克47方案开始进入讨论比较阶段。


(6.图为米格29最早的设计概念,与现在常见的MIG29量产型不同,原型机更接近单座型的Mig31,两侧装有Mig25式的进气道,机翼翼尖呈圆弧形,尾喷口延伸出装有垂直安定面与水平尾翼的尾撑)

(7.图为雅克45的设计草图,双发三角翼布局,激波锥进气道,发动机设置在机翼下,雅克47与其类似,是45的放大版)

经过讨论比较,第二次PFI会议上,雅克45/47型设计由于将发动机布置在机冀上、容易因发动机故障导致飞机失事而被淘汰。
在本次会议上,PFI计划发生了一次重要的改变,早期PFI计划提出的要求中,要求PFI机型能同时实现远距离范围制空权的争夺与近距离前线制空权的获取两个目标。远程遮断任务要求机型具备长航程、完备的航电、优秀的加速/爬升特性等指标,前线制空任务则要求机型具备高敏捷性、推重比、大速度特点。在当时,两种指标很难在同一机型身上得到统一。
也就是在这次会议上,米高扬设计局提出将PFI项目分解成两个独立的项目,即同时发展苏-27 那样的多任务重型故术战斗机(Tyazholyi PFI,重型PFI计划),和米格-29那样的轻型战术战斗机(Lyogkyi PFI,轻型PFI计划),它们将使用统一的主要设备和武器。
自此PFI计划尘埃落定,1972年苏联航空工业部发布命令,由Mig-29D(米格29原型机调整后的中型双发方案)及苏27同时作为新一代战斗机的选定方案,继续完成研制任务。

【研发:一路坎坷的T10设计之路】
1972年下半年开始,苏霍伊设计局根据航空工业设计部的指令,开始苏27工程方案的设计。
从模型到工程型原型机,这其中还需要做各种尝试与调整。1970年到1975年期间,苏霍伊设计局挑选了大量的模型,以试图找到起落架和进气道的最佳结构。



(8.9 图为并列双发的T10工程机模型,后被淘汰)



(10.11 图为激波锥进气道方案的T10工程机模型,后被淘汰)

1973年,苏联军方又提出新的要求,希望苏27能够配装先进的“剑”型雷达及P-27中距导弹,这又对苏27的机体重量控制问题提出了严峻的要求,为设计工作带来了更大难度。
(蛋总注:“剑”型雷达是在Sapfir-23MR基础上研发的新型号,更大的功率与增加新型中距导弹的中段照射功能,这意味着雷达重量的提高,而前机鼻重量提高又将带来重心前移,参考上面解说的静不稳定布局概念,重心前移将导致放宽静稳定布局被破坏)
除了这些方面的困难,与中国研发新一代战机所遭遇的障碍类似,T10原型机在研发的过程中也一直遭遇发动机问题的困扰。
按预定指标,苏27需要采用一款先进的带加力涡扇发动机AL-31F,该发动机的加力推力必须超过当时普遍装备的AL-21F-3型发动机达12%。为了满足动力方面的苛刻要求,苏联必须在当时的涡扇桨叶上采用单晶结构设计,然而从苏联航空材料制造厂来的消息表明,首批制造的叶片在热试验时无法满足强度要求,这导致AL-31-F的进度无法满足T10试飞的要求。原型机只能先使用AL-21F-3型发动机进行试飞,在后机身设计时也只能预留空间而无法进行针对性的优化设计。
设计方案于1975年完成后,第一台原型机开始总装,然而此刻的T10也留下了一道后来的隐患,西伯利亚航空气动研究所 SibNIA 的风洞研究发现了一些问题,不稳定气流有可能使机体脱体涡提前破裂,导致颤振问题。迎角只有 10 度的时候,就可能产生气流分离。全尺寸模型风洞试验在 1975 年开始展开,试验也表明 T-10 的气动控制性能不好,有横滚和方向安定性问题。苏霍伊已经签发设计图纸制造样机,此时也只能继续前进了。


(12 图为原型机早期使用的AL-21F-3型发动机)


(13 图为1976年正在总装中的T-10-1型原型机)

经历了种种的困难,1977年年初,第一台T-10-1型原型机终于完成总装工作。当年5月22日,苏联英雄、空军少将伊留申驾驶T-10-1顺利完成首飞。(蛋总注:伊留申可谓是福将,T-10系列原型机发生过多起试飞员牺牲的事故,伊留申的首飞却总是安然无恙,即使T-10-7试飞过程中发生坠毁事故,他依然能跳伞逃生)
第一台问世的T-10-1配装AL-21F-3型发动机,火控与雷达系统并未配装,主要用来验证飞机的稳定性与操纵性。


(14 图为T-10-1的三视图)


(15 图为停放在机库中的T-10-1)

1978年,第二台原型机T-10-2型投入试飞,第二台原型机在机身结构、总体布局、气动方面与T-10-1基本类似,但局部进行了一些改进,譬如修直了机翼前缘,垂直位置改为向外倾斜等。


(16 图为T-10-1、T-10-2与Su27IB型的侧视图对比)

在T-10-1与T-10-2原型机生产阶段,未来生产苏27系列机型最多的阿穆尔共青城加加林飞机制造厂(KNAAPO)就已经开始介入,两台原型机包括机翼与尾翼在内,都是由KnAAP0完成制造。遗憾的是,T-10-2在1978年的试飞中发生了事故,试飞员索洛维耶夫遇难,根据事后的调查,原因是电传操纵系统故障,飞机瞬时的巨大负过载(8G)导致坠机。
1979年,姗姗来迟的AL-31F终于可以正式投入试飞工作,第一台装备AL-31F的T-10-3原型机总装完毕。当年8月份,伊留申再次驾驶T-10-3试飞成功,同年,“剑”型雷达的原型型号也装备在T-10-4上,并在10月31日完成相应的试飞,这一年其他五架预生产型也纷纷开始总装并装备下线(T-10-5、T-10-6、T-10-9、T-10-10和T-10-11,不过都未装备AL-31F)。似乎一切都预示着,苏27量产计划即将可以开始展开。


(17 图为加装AL-31F的T-10-3原型机)

就在1979年,来自某些渠道的F15信息开始大量涌入(通说是认为当时波兰间谍马里安.佐查斯基所获得的数据,该间谍在1981年被抓获,后在2010年的美俄间谍交换中被释放)。
根据T10机型的试飞数据,苏霍伊设计局将该机型与F15进行了计算机的模拟,模拟结果表示,T10的水准大致与F15相同,某些方面甚至还存在落后之处。
同时试验数据也表示,T10在很多方面没有办法达到研发之初的指标,之前风洞测试的结论是正确的,现有设计存在多种问题:
第一:雷达电子设备超重问题严重,由于雷达超重问题,将可能导致苏27的重心前移,进而丧失放宽静不稳定布局的本身优势。
第二:发动机燃油消耗率问题,空气动力上的某些难点使得阻力比原先预期的要大,使得燃油消耗率高于预期。
第三:操纵方面的问题,由于新布局的应用属于苏联的首次尝试,诸如偏转副翼导致的尾翼震动等,短时间难以解决且严重影响操纵效率。
改变这些缺陷又要保留原始设计指标的性能,这几乎意味着要重新设计一台飞机。这是一个艰难的选择,而接任的总设计师西蒙诺夫接受了这一选择。苏霍伊局开始在T-10型的基础上,进行了几乎是全新飞机的研发设计。
设计局对T-10-7和T-10-12两架飞机进行了全新的制造设计,新型号被命名为T-10S(蛋总备注:某些资料里描述为T-10C,俄文C与S同音,实际上是同一个),两架战机分别被命名为T-10S-1和T-10S-2。


(18 图为T-10S型号的三视图)

相比T10型,T-10S发生了明显的特征改变。T10S的机翼进行了重新的设计,后掠角减小,翼刀数量减少。机翼面积由59.4平方米增加到62平方米。原先特色的卵型翼尖也被方型翼尖所代替,并增加翼尖导弹发射导轨。早先经常出现问题的外缘副翼被取消,改为单块襟副翼。
机头轮廓也进行了修改,减小了机头的阻力面积,垂直安定面安装位置被调整,尾椎修改为圆柱形,用于容纳干扰弹投放器。
通过大改,飞机的最大截面积减小15%,跨音速和超音速阻力减少了20%,飞行性能获得了大幅的改善。


(19 图为T-10-1、T-10S-1和量产型苏27S的对比)

1980年底,第一架T-10S-1总装完毕。
1981年4月20日,试飞员伊留申驾驶T-10S-1飞上蓝天。
不过此时的T-10S型显然不太可靠,1981年9月3日因燃油系统故障T-10S-1坠毁,伊留申死里逃生;随后生产的T-10S-2更好不到哪里去,1981年T-10S-2由于前缘襟翼故障坠毁,试飞员科马罗夫不幸牺牲。
1982年,在T-10S-1的基础上,最新型号的T-10-17出厂了,虽然首飞阶段就发生了外翼破裂的事故,但通过这次事故,苏霍伊成功找到了机型目前存在的缺陷,并着手进行了解决。


(20 图为T-10-17,也就是T-10S-1的改进型)

1982年第一台苏27终于成功投入生产,1982年11月,第一台生产型苏27出场完毕,但由于雷达提供缓慢的原因,最终苏27交付服役的时间还是被推迟到了1985年。
就这样,从1969年研发到1985正式服役,苏27一共花了16年时间,而美国F15从研发到服役仅仅用了5年。苏维埃的天空直到这一刻才真正迎来的他的守护者。
PS:T10和T10S存在不同,因此北约将T10称为侧卫A,T10S称为侧卫B。


(21 图为苏27早期型的三视图)

【教练型:T-10U——北约眼里的“侧卫C”】
总所周知,苏27系是一个巨大的战机家族,各种型号、改进、军售版本满目繁杂到令人无从分辨。然而追根述源,所有的苏27家族都来自于T-10S单座型号与T-10U双座型号。
描述T-10U的故事有助于我们进一步理清这个庞大家族的传奇。
在T10研制阶段,苏联就已经提出了对SU27双座型的要求,但是因为单座原型机的研发进度问题,导致双座型的研发进度十分缓慢,随着单座型的研发成功,双座型T10U的设计工作也很快提上日程。
为了解决增加飞行员与座舱面积带来的侧面积增加、重心改变等问题,T10U经过一系列的小改进,在1985年总装完毕,并在1985年上天成功。


(22 图为T-10U-1第一台原型机)
1989年,正式生产型号双座教练型——苏27UB开始服役。

【苏27S家族——苏维埃最早的侧卫们】
至此,最早的一批苏27家族就全部出现了,在苏联的编号规则中,这批苏27全部被称为苏27S。
与大部分人的误解不同,苏27S实际上不是某一款苏27的称呼,而是苏27早期型整个大家族的称号,S的意思是量产型,它共包括三款量产型号:
苏27P、苏27PD、苏27UB

型号A:苏27P
苏27P是苏27的防空截击机型,这是KnAAPO共青城厂为国土防空军生产的基本生产型,也是最为原始的单座苏27型号。


(23 图为编号898的苏27P防空截击机型)

型号B:苏27PD
苏27PD是苏27P的升级型号,1985年苏霍伊设计局开始苏27型号的空中加/受油系统的研究,其基本思路是安装标准加油吊舱,形成加油能力;在座舱左前方安装可伸缩的空中受油管。
以该标准改装的单座型号称为SU27PD.


(24 图为共青城厂展示的苏27PD型单座战斗机)

型号C:苏27UB
参考前文说明,苏27UB是苏27系的双座训练型号,与单座型不同,双座型号的UB机型全部在远东的伊尔库茨克飞机厂生产,这也是著名的苏-27“双城记”典故由来。


(25 图为编号为66的苏27UB型)

自此苏27家族的鼻祖们已经全部亮相。
未来T10S单座型基础上发展出诸如苏27SK、苏27SMK在内的诸多型号;
在T10U双座型基础上发展出包括苏30、苏34在内的庞大家族;
基于T10家族的T-10-24三翼面尝试,发展出包括苏33在内的K系列舰载机家族、包括苏35在内的M系列多用途家族;
在苏27UB型号基础上改装的推力矢量验证机也为苏37与苏30MKI的设计制造奠定了基础。
T10S型与T10U的基础之上,苏27这个大家族的诸多型号即将开始不断出现……


原文链接:


第一期链接《Flanker侧卫传奇——苏27系家族列传及全谱系科普之一》
h t t p://bbs.hupu.com/4633969.html
描述苏27的研发历史,涉及机型:
1.T-10
2.T-10S
3.SU-27P
4.Su-27UB
5.Su-27PD

第二期链接《“Flanker”侧卫传奇——苏27系家族列传及全谱系科普之二》
h t t p://bbs.hupu.com/4724698.html
介绍常规布局的苏27以及部分教练机型,涉及机型包括:
1.Su-27SK
2.Su-27UBK
3.Su-27SMK
4.Su-30KI
5.Su-27SM
6.Su-27SKM
7.Su-27UBM
8.Su-27UBM-1
9.Su-27UBM-2
10.Su-27SM2/Su35BM
11.Su-27SM3
12.Su-35S

第三期链接《“Flanker”侧卫传奇——苏27系家族列传及全谱系科普之三》
h t t p://bbs.hupu.com/5081134.html
介绍三翼面布局的M系列战斗机,涉及机型包括:
1.Su-35
2.Su-37

磨磨蹭蹭这么久,终于写好第三篇,望大家见谅,顺便祝各位新年快乐,新的一年里,开放区会继续努力,带给各位一些有深度、有内容的信息与文章,春节快乐!