从苏-27到苏-33，看“苏”式战机舰载化（转）

苏-33是俄罗斯海军航空母舰装备的主力舰载作战飞机，在美国海军的F-14战斗机退役后，苏-33将成为目前世界上装备的惟一的一种重型舰载战斗机。作为俄罗斯海军最先进的舰载作战飞机，苏-33竭力维护着实力已经严重萎缩的俄罗斯海军航空兵最后的尊严。

在上世纪70年代，面对美国航空母舰战斗群咄咄逼人的进攻态势，苏联海军在国家与美国争夺全球霸权的需求下，开始装备“基辅”级中型航空母舰和“雅克”-38垂直起降战斗机，同时又提出了研制大型多用途航空母舰的计划。新发展的航空母舰计划装备采用弹射起飞和拦阻着陆的舰载作战飞机，并为此对“米格”-23战斗机进行了舰载化的改进。为了进一步提高海军舰载作战飞机的技术和战术性能，苏霍伊设计局在1973年提出了在研制中的T-10（苏-27）的基础上设计更为先进的舰载作战飞机的计划。由于后来苏联在发展航空母舰弹射器的过程中遇到了很大的技术困难，短期内无法制造出可以实际应用的弹射器。在弹射器的研制进度严重落后于航空母舰舰体的建造进度的情况下，苏联海军被迫在第1批生产的使用常规舰载机的航空母舰上取消了弹射器设计。苏霍伊设计局根据技术条件发生的变化，开始研究苏-27采用滑跃甲板起飞的可行性。在苏-27生产型1981年4月首飞1年后的1982年，随即开始用T-10-3原型机进行地面滑跃甲板起飞和拦阻着陆的试验。



为了进行舰载机从滑跃甲板起飞的试验，苏联在黑海克里木半岛的新费得罗夫卡机场建设了被称为“银针”的地面模拟甲板试验系统。“银针”系统完全模拟航空母舰的甲板制造，由起飞滑跃甲板、“斯维特兰娜”2拦阻系统和“电阻”无线电着舰引导系统组成。苏-27上舰前的地面试验工作都是通过“银针”的地面模拟甲板试验系统来完成。
1982年8月21日，米高扬设计局的“米格”-29K首飞成功，T-10-3在8月27号也从牵引系统上起飞成功，并于8月28号完成从滑跃甲板起飞的试验。首飞的滑跑距离不超过230米，起飞时速达到了232千米，起飞重量为18200千克，如果遇到航空母舰上甲板风的作用，T-10-3可以在142米的距离内完成起飞。这时期的T-10-3与普通的苏-27在外形上基本相同，当新生产的T-10-25号原型机在1984年开始投入试验工作后，苏-27舰载型的型号名称也正式被确定为苏-27K。



1983年，“库兹涅佐夫”号航空母舰开始建造，T-10舰载机的试验工作进一步加快。1986年开始正式使用带前翼的T-10-24和双座型T-10-Y2进行工厂试验。
T-10-24除了进行从滑跃甲板起飞的试验外，还初步进行了弹射器的试验，为后续采用弹射起飞方式进行了前期准备。在1989年9月“库兹涅佐夫”号航空母舰开始试航前，苏-27K已经基本上完成了全部的设计和试验工作，并对飞机起飞、着舰、空中加油和机翼折叠等技术进行了相当充分的试验。1989年11月，苏-27K首次在航空母舰上着舰，被命名为苏-33型舰载战斗机。1993年开始交付的首批苏-33舰载战斗机，组建了俄罗斯海军第一支先进舰载机作战部队，使俄罗斯海军首次具有了可以和美国海军舰载机在质量和战斗力上相抗衡的海上空中作战力量。



从预研到产品定型交付部队，苏俄用了20年的时间，十年后的今天，以苏-33为基础的舰载机改进仍在继续，这从另一个方面体现了苏/俄强大的国防工业科研和制造体系。



结构特点和重量



苏-33的结构和苏-27S基本相同，为了改善飞机的升力特性，提高短距离起飞性能，对苏-33专门进行了改进设计。



该机的机身结构与苏-27基本相同，都由前机身、中央翼和后机身组成。为了满足舰载机采用拦阻方式着舰时所需要承受的5g纵向过载，对苏-33机身主要承力结构进行了加强。前起落架支柱直接与机身主承力结构联接，加强了前起落架的结构强度，并且改用了双前轮。主起落架直接联接在机身侧面的尾梁上，通过加强的结构和液压减振系统，使主起落架可以承受在舰上拦阻着陆时6～7米/秒的下沉率。尾钩组件安装在强化的中央桁梁上，为保证飞机在大迎角状态下在舰上起、降的安全性，缩短了尾锥的长度，用电子设备代替了苏-27尾锥中的减速伞，尾钩连杆设置在尾锥的下方。



机翼部分改动比较大，苏-33增加了主翼的面积，并且把苏-27后缘半翼展的整体式襟副翼改为机翼内侧的2块双开缝增升襟翼，在机翼靠近翼尖部分设置有副翼。通过增加的双开缝增升襟翼，提高了苏-33的机翼升力。在外翼内侧的2块双开缝增升襟翼之间的位置上安装有机翼折叠机构，通过折叠机构把外翼分为固定翼段和可折叠机翼2部分，通过布置在机翼折叠机构开缝处后段的液压做动筒控制机翼的打开和折叠。



当初试验时，采用与苏-27相同气动外形的T-10-3虽然可以在航空母舰上降落，但是由于加强飞机的结构和改进了防腐蚀措施，使飞机的结构重量比苏-27增加了11％左右。这样造成虽然T-10-3在航空母舰上的最大起飞重量有22吨，但除了飞机本身的重量外，燃料和弹药的装载重量只有4吨，这样是根本无法进行作战的。如果要提高有效负荷就必须增加滑跑距离。为了在航空母舰起飞甲板距离有限的情况下解决这个矛盾，必须采取相应的技术措施来提高苏-27舰载型的整体升力。



苏-33从后期的原型机开始就增加了可动的前翼结构，苏-33新增加的前翼设计十分出色，前翼的偏转角度为＋7°~-70°，只能同向偏转而不能差动，前翼与主翼安装在相同平面上。通过加装的前翼和使用数字化电传操纵系统，使苏-33的纵向安定度放宽到15%平均气动弦长，比苏-27的5％有了很大程度的提高。小型的前翼与边条共同作用可以形成一个可控涡系，提高飞机的俯仰操纵性能。通过增加的前翼形成的可控涡流的作用，把苏-33的升力系数在苏-275的基础上又增加了近0.2（意味着短距起降能力有所提高）。
与瑞典“萨伯”-39以及类似的采用鸭式布局的战机相比，苏-33的前翼设计并不具备鸭式布局飞机的气动特点，只能同向偏转的前翼所起到的是可控边条的作用。苏-33的边条翼面积较大，并且提高了翼身融合度。为了充分利用前翼和边条共同作用所形成的有利于扰，苏-33在设计中对前翼的位置和控制方式都进行了长时间的试验。



苏-33的垂直安定面高度比苏-27略有增加，提高了飞机的方向安定性，使苏-33在侧风条件下的起降性能有所提高。水平尾翼布置位置和结构与苏-27相同，为了保证舰上使用对空间的限制，水平尾翼在与主翼折叠处相同的位置也设置有折叠机构，可以在舰上与主翼一起折叠起来，主翼和尾翼折叠后的宽度相同，减少了苏-33在航空母舰甲板上所占的面积，相应增加了甲板上的战机容量。大家知道，受航母甲板面积的限制，不可能将全部战机都停放在飞行甲板上，大部分战机被停放在舰体内，一旦需要，这些停放在舰体内的战机可通过升降机提升到飞行甲板，但这需要很长的时间。所以，对舰载机采用折叠机翼可在甲板上尽可能多的布置战机数量，有利于紧急战备情况下有更多的飞机能够升空作战。另外，必要时苏-33的机头雷达罩也可以进行折叠。



航母甲板的起飞距离有限，因此对舰载机的发动机提出了更高的要求，苏-33采用了和苏-27相同的，在陆基使用的发动机的基础上增加了推力，使苏-33单台发动机的最大加力推力达到12800千克。采取这些措施后，苏-33在舰上起飞的最大重量达到26吨，最大有效载荷达到8000千克左右，地面起飞的最大重量达到33吨。



虽然相对而言，苏-33的机动性能较好，但因为飞机结构重量的增加，苏-33在飞行速度、升限和最大过载值上与苏-27相比，均有所降低，尤其在垂直机动性上与苏-27相比有一定的差距。但是通过数字式电传系统的使用，苏-33在飞行灵活性和水平面机动性能上有明显的改善，综合机动性能基本保持了苏-27的性能水平。在目前装备的舰载作战飞机中，苏-33的机动性能与法国的“阵风”M相当，超过了美国的F/A-18E／F。苏-33装备俄罗斯海军航空母舰后，使俄罗斯海军作战飞机在性能上达到了可以对抗美国海军舰载机的要求。



　　为了避免在航空母舰上使用时，海上高湿和盐雾等环境对苏-33的结构造成不利的影响，苏-33在保持苏-27良好的外场维护性能的同时，进一步对机上的结构进行了加固，蒙皮和口盖也进行了以防腐蚀和防水为目的的改进设计，对飞机蒙皮接缝处进行了干涉铆接，对机身表面的接口和口盖进行涂胶密封。


美国“雄猫”光荣的退役后，苏-33将成为全世界唯一的重型舰载战斗机
苏-33是俄罗斯海军航空母舰装备的主力舰载作战飞机，在美国海军的F-14战斗机退役后，苏-33将成为目前世界上装备的惟一的一种重型舰载战斗机。作为俄罗斯海军最先进的舰载作战飞机，苏-33竭力维护着实力已经严重萎缩的俄罗斯海军航空兵最后的尊严。

在上世纪70年代，面对美国航空母舰战斗群咄咄逼人的进攻态势，苏联海军在国家与美国争夺全球霸权的需求下，开始装备“基辅”级中型航空母舰和“雅克”-38垂直起降战斗机，同时又提出了研制大型多用途航空母舰的计划。新发展的航空母舰计划装备采用弹射起飞和拦阻着陆的舰载作战飞机，并为此对“米格”-23战斗机进行了舰载化的改进。为了进一步提高海军舰载作战飞机的技术和战术性能，苏霍伊设计局在1973年提出了在研制中的T-10（苏-27）的基础上设计更为先进的舰载作战飞机的计划。由于后来苏联在发展航空母舰弹射器的过程中遇到了很大的技术困难，短期内无法制造出可以实际应用的弹射器。在弹射器的研制进度严重落后于航空母舰舰体的建造进度的情况下，苏联海军被迫在第1批生产的使用常规舰载机的航空母舰上取消了弹射器设计。苏霍伊设计局根据技术条件发生的变化，开始研究苏-27采用滑跃甲板起飞的可行性。在苏-27生产型1981年4月首飞1年后的1982年，随即开始用T-10-3原型机进行地面滑跃甲板起飞和拦阻着陆的试验。



为了进行舰载机从滑跃甲板起飞的试验，苏联在黑海克里木半岛的新费得罗夫卡机场建设了被称为“银针”的地面模拟甲板试验系统。“银针”系统完全模拟航空母舰的甲板制造，由起飞滑跃甲板、“斯维特兰娜”2拦阻系统和“电阻”无线电着舰引导系统组成。苏-27上舰前的地面试验工作都是通过“银针”的地面模拟甲板试验系统来完成。
1982年8月21日，米高扬设计局的“米格”-29K首飞成功，T-10-3在8月27号也从牵引系统上起飞成功，并于8月28号完成从滑跃甲板起飞的试验。首飞的滑跑距离不超过230米，起飞时速达到了232千米，起飞重量为18200千克，如果遇到航空母舰上甲板风的作用，T-10-3可以在142米的距离内完成起飞。这时期的T-10-3与普通的苏-27在外形上基本相同，当新生产的T-10-25号原型机在1984年开始投入试验工作后，苏-27舰载型的型号名称也正式被确定为苏-27K。



1983年，“库兹涅佐夫”号航空母舰开始建造，T-10舰载机的试验工作进一步加快。1986年开始正式使用带前翼的T-10-24和双座型T-10-Y2进行工厂试验。
T-10-24除了进行从滑跃甲板起飞的试验外，还初步进行了弹射器的试验，为后续采用弹射起飞方式进行了前期准备。在1989年9月“库兹涅佐夫”号航空母舰开始试航前，苏-27K已经基本上完成了全部的设计和试验工作，并对飞机起飞、着舰、空中加油和机翼折叠等技术进行了相当充分的试验。1989年11月，苏-27K首次在航空母舰上着舰，被命名为苏-33型舰载战斗机。1993年开始交付的首批苏-33舰载战斗机，组建了俄罗斯海军第一支先进舰载机作战部队，使俄罗斯海军首次具有了可以和美国海军舰载机在质量和战斗力上相抗衡的海上空中作战力量。



从预研到产品定型交付部队，苏俄用了20年的时间，十年后的今天，以苏-33为基础的舰载机改进仍在继续，这从另一个方面体现了苏/俄强大的国防工业科研和制造体系。



结构特点和重量



苏-33的结构和苏-27S基本相同，为了改善飞机的升力特性，提高短距离起飞性能，对苏-33专门进行了改进设计。



该机的机身结构与苏-27基本相同，都由前机身、中央翼和后机身组成。为了满足舰载机采用拦阻方式着舰时所需要承受的5g纵向过载，对苏-33机身主要承力结构进行了加强。前起落架支柱直接与机身主承力结构联接，加强了前起落架的结构强度，并且改用了双前轮。主起落架直接联接在机身侧面的尾梁上，通过加强的结构和液压减振系统，使主起落架可以承受在舰上拦阻着陆时6～7米/秒的下沉率。尾钩组件安装在强化的中央桁梁上，为保证飞机在大迎角状态下在舰上起、降的安全性，缩短了尾锥的长度，用电子设备代替了苏-27尾锥中的减速伞，尾钩连杆设置在尾锥的下方。



机翼部分改动比较大，苏-33增加了主翼的面积，并且把苏-27后缘半翼展的整体式襟副翼改为机翼内侧的2块双开缝增升襟翼，在机翼靠近翼尖部分设置有副翼。通过增加的双开缝增升襟翼，提高了苏-33的机翼升力。在外翼内侧的2块双开缝增升襟翼之间的位置上安装有机翼折叠机构，通过折叠机构把外翼分为固定翼段和可折叠机翼2部分，通过布置在机翼折叠机构开缝处后段的液压做动筒控制机翼的打开和折叠。



当初试验时，采用与苏-27相同气动外形的T-10-3虽然可以在航空母舰上降落，但是由于加强飞机的结构和改进了防腐蚀措施，使飞机的结构重量比苏-27增加了11％左右。这样造成虽然T-10-3在航空母舰上的最大起飞重量有22吨，但除了飞机本身的重量外，燃料和弹药的装载重量只有4吨，这样是根本无法进行作战的。如果要提高有效负荷就必须增加滑跑距离。为了在航空母舰起飞甲板距离有限的情况下解决这个矛盾，必须采取相应的技术措施来提高苏-27舰载型的整体升力。



苏-33从后期的原型机开始就增加了可动的前翼结构，苏-33新增加的前翼设计十分出色，前翼的偏转角度为＋7°~-70°，只能同向偏转而不能差动，前翼与主翼安装在相同平面上。通过加装的前翼和使用数字化电传操纵系统，使苏-33的纵向安定度放宽到15%平均气动弦长，比苏-27的5％有了很大程度的提高。小型的前翼与边条共同作用可以形成一个可控涡系，提高飞机的俯仰操纵性能。通过增加的前翼形成的可控涡流的作用，把苏-33的升力系数在苏-275的基础上又增加了近0.2（意味着短距起降能力有所提高）。
与瑞典“萨伯”-39以及类似的采用鸭式布局的战机相比，苏-33的前翼设计并不具备鸭式布局飞机的气动特点，只能同向偏转的前翼所起到的是可控边条的作用。苏-33的边条翼面积较大，并且提高了翼身融合度。为了充分利用前翼和边条共同作用所形成的有利于扰，苏-33在设计中对前翼的位置和控制方式都进行了长时间的试验。



苏-33的垂直安定面高度比苏-27略有增加，提高了飞机的方向安定性，使苏-33在侧风条件下的起降性能有所提高。水平尾翼布置位置和结构与苏-27相同，为了保证舰上使用对空间的限制，水平尾翼在与主翼折叠处相同的位置也设置有折叠机构，可以在舰上与主翼一起折叠起来，主翼和尾翼折叠后的宽度相同，减少了苏-33在航空母舰甲板上所占的面积，相应增加了甲板上的战机容量。大家知道，受航母甲板面积的限制，不可能将全部战机都停放在飞行甲板上，大部分战机被停放在舰体内，一旦需要，这些停放在舰体内的战机可通过升降机提升到飞行甲板，但这需要很长的时间。所以，对舰载机采用折叠机翼可在甲板上尽可能多的布置战机数量，有利于紧急战备情况下有更多的飞机能够升空作战。另外，必要时苏-33的机头雷达罩也可以进行折叠。



航母甲板的起飞距离有限，因此对舰载机的发动机提出了更高的要求，苏-33采用了和苏-27相同的，在陆基使用的发动机的基础上增加了推力，使苏-33单台发动机的最大加力推力达到12800千克。采取这些措施后，苏-33在舰上起飞的最大重量达到26吨，最大有效载荷达到8000千克左右，地面起飞的最大重量达到33吨。



虽然相对而言，苏-33的机动性能较好，但因为飞机结构重量的增加，苏-33在飞行速度、升限和最大过载值上与苏-27相比，均有所降低，尤其在垂直机动性上与苏-27相比有一定的差距。但是通过数字式电传系统的使用，苏-33在飞行灵活性和水平面机动性能上有明显的改善，综合机动性能基本保持了苏-27的性能水平。在目前装备的舰载作战飞机中，苏-33的机动性能与法国的“阵风”M相当，超过了美国的F/A-18E／F。苏-33装备俄罗斯海军航空母舰后，使俄罗斯海军作战飞机在性能上达到了可以对抗美国海军舰载机的要求。



　　为了避免在航空母舰上使用时，海上高湿和盐雾等环境对苏-33的结构造成不利的影响，苏-33在保持苏-27良好的外场维护性能的同时，进一步对机上的结构进行了加固，蒙皮和口盖也进行了以防腐蚀和防水为目的的改进设计，对飞机蒙皮接缝处进行了干涉铆接，对机身表面的接口和口盖进行涂胶密封。


美国“雄猫”光荣的退役后，苏-33将成为全世界唯一的重型舰载战斗机