蘇俄空軍的驕傲:蘇-27戰鬥機

蘇俄空軍的驕傲:蘇-27戰鬥機[24P]

蘇-27戰鬥機(英語:Su-27 fighter,北約代號:Flanker,譯文:側衛)簡稱su-27,是前蘇聯蘇霍伊設計局研製的單座雙發全天候空中優勢第三代重型戰鬥機,主要任務是國土防空、護航、海上巡邏等。

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基本介紹

蘇-27戰鬥機於1969年開始研製,1977年5月20日首飛,1979年投入批生產,1985年進入部隊服役。該機採用翼身融合體技術,懸壁式中單翼,翼根外有光滑彎曲前伸的邊條翼,雙垂尾正常式佈局,楔型進氣道位於翼身融合體的前下方,有很好的氣動性能,進氣道底部及側壁有柵型輔助門,以防起落時吸入異物。全金屬半硬殼式機身,機頭略向下垂,大量採用鈦合金,傳統三梁式機翼。4餘度電傳操縱系統,無機械備份,安靜不穩定設計。

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研製背景

60年代的戰鬥機設計師們認為:最大的飛行速度、最高的飛行高度是戰鬥機取勝的法寶,在未來的空戰中,遠程導彈的使用將使近距離格鬥成為歷史。因此,能夠攜帶遠程空對空導彈將比飛機的機動性更加重要。但在越南戰場上,具備這些特點的美國F-4"鬼怪"戰鬥機卻屢屢被“落後”的米格-21甚至米格-17擊落。美國開始反思這種設計思想,並於1965年開始設計遠距離截擊與近距離空戰能力並重的F-15,從1965年開始相繼開始了YF-15重型戰鬥機(發展成F-15)計劃和YF-16(後來的F-16)輕型戰鬥機計劃,形成“高低搭配”的概念。海軍也有了從YF-17衍生出的主力艦載機F/A-18“大黃蜂”(Hornet)。到1974年,第一架F-15A和TF-15A(後改編號為F-15B)正式進入美國空軍服役。

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F-15戰鬥機

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F-16戰鬥機

蘇聯一直在關注著美國的研究。作為回應,前蘇聯於1969年開始進行有針對性的PFI(PerspectiveFrontalFighter,PFI)未來前線戰鬥機計劃,其主要目標就是超越F-15。

蘇聯在1969-1970年間將設計任務下達給蘇霍伊、米高揚和雅可夫列夫三個著名的飛機設計局。1971年,蘇聯國防部要求未來新型戰鬥機(PFI)的性能必須相當於美國的F-15,軍方對PFI的設計指標是非常苛刻的。另外,PFI項目還提出了詳細的任務與武器要求。總之,未來的新型戰鬥機在性能上達到美國F-15和尚在設計的F-16的水平。

蘇霍伊設計局經過一番精心的設計,在1971年早期時候提出了T-10方案,該方案的設計編號為蘇-27,不過這一編號在當時是嚴格保密的。鑑於T-10的方案採用了較為獨特的腹部進氣式佈局。為了減小競爭風險,蘇霍伊設計局同時還提出了“備份”版的T-10方案,該方案的側面非常類似美國的F-14,原來的T-10被稱為T-10-1。巧合的是,同樣參與競爭的雅可夫列夫設計局也搞了兩種方案,只是其中的一種是另一種的放大型罷了。儘管如此,蘇霍伊設計局認為T-10-1的氣動性能潛力非常大,因此把它作為重點發展項目,總設計師帕雷爾.蘇霍伊親自領導該方案的選型與發展。

1972年,空軍召開了第一次與PFI有關的設計局會議。在會議上,各設計局都提出了自己的方案,如蘇-27(當然還有“備份”版的T-10),米格-29(當時該機採用高單翼,兩側進氣和單髮結構,此時的米格-29還不是我們印象中的那種米格-29)和雅克-45輕型戰鬥機、雅克-47重型戰鬥機。兩個月後,召開了第二次PFI會議,米高揚設計局展示了新設計的米格-29,並且起飛重量為12800千克。而雅可夫列夫設計局的方案由於將發動機佈置在機翼上、容易因發動機故障導致飛機失事而被淘汰。但真正有關PFI的決定在第三次會議上公佈。米高揚設計局在此次會議後,提出了一個意見:將PFI項目分解成兩個獨立的項目,LPFI(LyogkyiPFI,輕型PFI)及TPFI(TyazholyiPFI,重型PFI)。即同時發展蘇-27那樣的多任務重型戰術戰鬥機,米格-29那樣的輕型戰術戰鬥機,它們使用統一的主要設備和武器。這是自1971年以來的,蘇聯空軍和飛機制造工業首次面臨這樣一種情況:80年代的蘇聯空軍戰鬥機群由兩種飛機組成,就象美國空軍計劃的那樣。

美國空軍在YF-15開始試飛後,就認為F-15過於昂貴,不可能經受得住大規模戰爭中的大量消耗,因此必須有另外一種飛機與之配合;簡而言之就是由重型的F-15擔負爭奪和掌握制空權的任務,而由另一種便宜的戰鬥機與敵方戰鬥機進行空中格鬥。這種輕型戰鬥機的武裝不必很強,只要能帶兩枚近距導彈和機炮就行了,但它的機動性要好。1972年1月,美國的“輕重量戰鬥機”計劃開始實施,這就是後來的F-16。事實上,蘇軍的多次研究也表明:截擊任務要求飛機能夠保持與地面指揮所之間得通訊聯繫、同時必須具備高性能的爬升率和加速性,另外還必須裝備有可以上視和下視的大功率雷達;如果是掩護任務,就要求飛機有較大的航程;而在近距離格鬥空戰中,高敏捷性、推重比、大速度才是最重要的。在當時,這些高性能要求很難在同一種飛機上有效地結合起來。從另一方面講,也沒有什麼限制說空軍只能裝備一種戰鬥機。於是,事情就這樣決定了:空軍未來的主力戰鬥機由兩種機型構成,一種是多任務的重型戰鬥機,它必須有能力控制敵方防線後戰役縱深(250-300千米)範圍地區的制空權---這個指標與美國空軍給F-15的指標一樣;另一種是輕型的戰術戰鬥機,它的作戰範圍主要在敵我交戰的前線或敵後戰術地域(100-150千米)爭奪制空權---這個指標也同F-16一樣。

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多用途重型戰鬥機有很大的燃料攜帶量,並且要增加遠程導彈的數量(增加到4枚)、可數據上傳的導航系統,先進的通訊和自衛系統;同時它還必須能執行截擊。而輕型戰術戰鬥機則必須容易製造和操作,如果沒有什麼特別問題的話,稍加地面訓練的飛行員也能操作它,它的武器只需要2枚遠程導彈和相應的近距格鬥武器。在生產花費上,生產1架重型戰鬥機的資源可以生產2架輕型戰鬥機,由這兩種戰鬥機組成的戰鬥機群(輕型戰鬥機與重型戰鬥機的組成比率大約為7:3)得到最大的效費比。在1972年末,蘇霍伊和米高揚設計局都得到了各自的合同,以發展蘇聯空軍未來的下一代戰鬥機---蘇-27和米格-29。

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米格-29戰鬥機

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原型製造

根據國防部的命令,蘇霍伊設計局又開始了T-10原型機方案的起草工作。首先要從大量的、不同的(不完整的)外形結構中選出一種理想的機體。在1970-1975年間,蘇霍伊設計局挑選了大量的模型,以試圖找到起落架和進氣道的最佳結構。最後採用了一種三輪車式的起落架結構,這種設計很穩固,起接架的各個系統全部由液壓系統來控制。進氣道和發動機艙的組合也很讓人頭疼,經過大量的試驗和計算,還是採用了將二波系進氣道分開佈置在機身邊條翼下的佈局。另一個大麻煩是蘇-27的重量限制問題,注意的焦點都集中在如何減少飛機的重量上。經過精心安排,實際起飛重量僅增加9千克!這種重量上的“斤斤計較”使飛機的飛行性能沒有發生行什麼明顯的變化。

根據空軍的要求,新型戰鬥機必須具備大航程,並且蘇-27的航程必須比對手大10%。這樣,美國的F-15在沒有外掛油箱時航程為2300千米,蘇-27至少要達到2500千米,這使蘇-27至少要攜帶5.5噸燃料。但根據蘇聯的有關強度標準的要求,任何飛機都必須攜帶達自身燃料重量的80%的備份燃料,這就使飛機重量又增加了3.5噸之多。其實蘇霍伊設計局並沒有打算讓蘇-27多飛1500千米,但有關規定使蘇-27不帶副油箱便可以飛行4000千米。

當時前蘇聯在先進材料技術(尤其是鈦金屬)方面和電傳操縱系統方面(已在蘇霍伊T-4上試驗成功)具有一定優勢,這對後來蘇-27的發展起了很大作用。不過據傳,老蘇霍伊認為靠那時候蘇聯的科技水平尤其是航空電子方面,要造出比F-15好的飛機幾乎是不可能的。但到後來前蘇聯科技人員忘我的工作熱情與輝煌的成果使他對自己的項目充滿了信心。只可惜他自己沒能撐到蘇-27上天的哪一刻,帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊於1975年9月15日與世長辭。在這之後由米哈伊爾·西蒙諾夫擔任主設計師之職。

到了1975年,蘇-27的初期設計工作終於結束了,蘇-27戰鬥機的空氣動力結構、機體設計已經完成,基本設計思路也已經找到,是製造原型機的時候了。在長長的挑鼻內是雷達艙。座艙及風擋內可以看到360度全向視野,另外還有一個後設備艙。前起落架被安裝在座艙下、紅外傳感瞄準系統安裝在座艙正前方的機身下沿中軸線上。兩臺發動機被安裝在機身下沿中軸線對稱佈置的發動機艙內,發動機艙之間的空間可以用來掛載空對空導彈。為了能讓發動機在各種速度和高度上都能在最好的狀態下工作,進氣道被裝在機冀邊條冀下,並安有進氣導流板,以控制在各種角度上的進氣量。飛機總共有8個武器掛架:機身下發動機艙之間有2個、進氣道下各有1個,每邊主翼下各有2個,除了主翼下最外側的掛架只能攜帶100千克級的近距格鬥導彈外,其他掛架都可以掛載250-300千克級的遠程空空導彈。

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試飛定型

由於AL-31F發動機尚未完成,T-10-1只能使用AL-21F-3渦噴發動機,這種發動機比AL-31F更加笨重、功率更小、效率更低。但這並不影響T-10-1在1977年進行首飛,1978-1979年,AL-31F投入大批量生產後,T-10才使用了新的發動機。試飛工作在試飛組嚴格監督下開始了。在通過了地面測試和高速滑行測試之後,試飛組給予了試飛許可。

1977年5月20日,在蘇霍伊設計局首席試飛員、蘇聯英雄瓦拉米爾·伊留申的駕駛下,T-10-1(機頭號10)首次衝入了藍天。隨後,試驗了新型戰鬥機的操控系統。當時,T-10-1還沒有安裝火控系統。在以後的8個月中,T-10-1進行了38次飛行。到了1985年,T-10-1圓滿地完成了它所有的飛行任務,被送到莫斯科附近的莫尼諾空軍博物館保存。1978年,蘇霍伊設計局製造了另一架原型機T-10-2,它的飛行測試由耶夫格尼·索諾約夫進行。1978年7月7日,索諾約夫駕駛它進行中、高空飛行項目的測試,當他在11000米和5000米飛行時,一切都很正常,但當他下降到1000米高度準備測試一下1000千米/小時速度下的性能時,飛機的過載一下子高得超出了他的預料。飛行員立即向前推杆試圖保持飛機的平衡,這使飛機的過載立即變為-8G。這些無意義的努力沒能挽救他,飛機的動能損失之快超出了飛行員的想象,飛機墜毀在地面上.這次事故促使蘇霍伊設計局為蘇-27加裝了線傳飛控系統。

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蘇霍伊設計局又開始製造第二批的兩架T-10-3和T-10-4。與此同時,留裡卡發動機設計局也加緊為T-10-3、T-10-4製造AL-31F發動機,不過,發動機還不是正式的生產型,而是AL-31FN。等到T-10-3、T-10-4製造出來,AL-31FN也完成了,並被迅速地安裝在T-10-3、T-10-4上。1979年3月,T-10-3的組裝完成,試飛員還是瓦拉米爾·伊留申。但完成了地面測試之後,試飛組和試飛員都不批准它上天,因為運來的AL-31FN存在缺陷。最後,大家的結論是必須將發動機送回去改進。留裡卡設計局立即展開改進工作,改進了這些缺陷。1979年8月23日,伊留申完成了T-10-3的首次飛行。1個月後,裝有雷達的T-10-4也被運到機場,用於雷達系統的測試。

至此,已經有4架原型機參加試飛計劃,第一批預生產型也即將投產,似乎一切都按計劃進行著。在1979年11月發生敘利亞6架米格-23與2架以色列的F-15A對抗事件,結果是米格機大敗。空戰過程分析出來後讓蘇聯大為吃驚,F-15的空戰性能遠超過原來估計。

另外,通過由波蘭間諜馬裡安·佐查斯基搞來的F-15性能資料對比,設計師發現T-10還不能與它的競爭對手相比,很多地方仍處下風。這無疑對花了10年時間費盡心思的蘇聯人來說是個沉痛打擊。究竟是把中等水平的飛機推向生產線,還是繼續改進呢?擔任項目總設計師的西蒙諾夫堅決反對將現有佈局的飛機批生產,他認為現有方案存在著不可原諒的缺陷。由於發動機和機載航電設備需要進一步改進,而改進後的設備重量將增加幾百千克,使總重量超重,並使飛機重心前移,從而喪失靜不穩定佈局的優勢。計算和模擬空戰也表明,現行狀態下的飛機與美國同類飛機相比沒有優勢。可是改變這些缺陷談何容易,幾乎等於重新設計一種飛機。儘管遭到大多數人的反對,但西蒙諾夫顯示出非凡的勇氣,他說:“如果沒有戰爭,誰也不知道它的平庸,但我們的武器應該擁有最高的水平”。西蒙諾夫冒險採取措施,對飛機結構進行了大改,但不久他卻被調離原來崗位。西蒙諾夫頂住來自工廠、研究所內部外部、政府領導層的壓力,為了設計出最完美的飛機下令從頭來過,幾乎重新設計蘇-27。實踐證明他是正確的。按新要求製造的T-10S,與T-10有較大的差別。

按新要求製造的T-10-7和T-10-12被命名為T-10S-1和T-10S-2。T-10S與T-10相比改進很多,主要是飛機氣動佈局做了重新設計:加大機翼面積、減小後略角、除去翼刀、將弧性的翼梢改為方形並加導彈發射軌、後緣襟翼和副翼改為單一的襟副翼並增加了計算機控制的前緣襟翼、減速板從機身下方改為與F-15一樣的機背減速板;

進氣道改進:為了避免引擎吸入跑道上的雜物,前起落架向後移到兩個進氣道之間,進氣道內也加裝防雜物吸入的網狀隔板;發動機艙重新設計:機匣由發動機底部移到了上部,這樣雙垂尾也得挪個地方而放置到兩個發動機外側,而尾噴口也變為可調式;以上幾處改進使得飛機的橫截面面積大幅減小,綜合提高了蘇-27的機動性、速度、航程。其他諸如機頭、機尾、座艙、起落架等許多地方也作了明顯的改進。

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改進工作與原型機試飛工作是同時進行的。當T-10-1試飛成功時,全新改型機也開始組裝。1981年進行了飛行試驗,由於改動太大,原來準備批量生產的設備均無法用於改型飛機,一直等到1982年初,在共青城才結束了結構加強型的蘇-27批量裝配準備工作。而米格-29已經於1983年開始交付部隊使用。各種壓力下,蘇-27面臨可能流產境地。

總設計師仔細研究米格-29與F-15後得出結論,米格-29並沒有全面超過F-15。所以認為蘇-27還是有希望的。軍方內的狂熱支持者也對蘇-27繼續投產起了幫助。他們的目標非常簡單明確:蘇聯必須擁有超過F-15的第一流戰鬥機。

第一架T-10S-1於1980年出廠,1981年4月20日首飛,試飛員還是伊留申。然而此時的T-10S顯然不夠可靠:1981年9月3日因燃油系統故障T-10S-1(T-10-7)墜毀,伊留申死裡逃生;隨後生產的T-10S-2(T-10-12)更好不到哪裡去,1981年12月23日由於前緣襟翼故障墜毀,試飛員亞力山大·科馬諾夫不幸犧牲。

1982年,測試基地又增加了幾名新成員:T-10-14/15/16/17,其中T-10-14被用於地面靜力測試。

1982年6月2日,試飛員伊沙科夫駕駛著蘇-27的正式生產型T-10-17完成了試飛。接著,共青城飛機制造廠又造出了9架:T-10-18~T-10-27。這些飛機加入試飛後,讓設計局進一步掌握了飛機的特性。針對飛行測試中出現的各種事故,蘇霍伊設計局不斷地改進和完善飛機。終於在1985年,第一批蘇-27截擊機開始在蘇聯空軍中服役。年底,大批蘇-27交付給空軍和防空軍。之後,又根據作戰需要,為蘇27加裝了通訊、協同作戰控制系統。當整個系統調試完畢後,1990年8月23日,蘇聯國防部長批准將蘇-27作為蘇聯空軍和國土防空軍的標準戰鬥機,至此,經過近20年的研製和發展,蘇-27終於成為了蘇聯空軍戰鬥機群的主力。

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武器裝備

固定武器為一門30mmGSh-30-1機炮,掛架下可掛載AA-8、AA-9、AA-10、AA-11等空空導彈,各型空地導彈,各種炸彈以及火箭發射巢。

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蘇霍伊設計局的蘇-27系列主要由3大製造廠生產:1、阿穆爾河畔共青城飛機生產聯合體(KnAAPO)——是蘇-27系列產量最大的製造廠,主要生產單座型(但蘇-30MKK/MK2、蘇-35BM是例外);2、伊爾庫茨克飛機生產聯合體(IAPO)——主要生產雙座型;3、新西伯利亞飛機制造廠——主要生產蘇-27IB/蘇-34/蘇-32FN攻擊機。

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總的來說,蘇-27是一款機動性,作戰半徑優越的戰機,蘇-27系列戰鬥機已經成為俄羅斯軍機中最成功的機型,一方面用來保持俄羅斯空中力量的重要基礎之一;另一方面,出口到眾多國家,獲得巨大經濟利益。俄羅斯決定開始第四代先進戰鬥機的開發,蘇-37可能是蘇-27系列的最後一種改進型戰鬥機。

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“空中手術刀”事件

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P-3B型反潛巡邏機機組人員拍攝的肇事蘇-27戰鬥機

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P-3B型反潛巡邏機

1987年9月13日,波羅的海巴倫支海上空,挪威空軍第333飛行中隊的揚·塞爾維森機組駕駛的P-3B型反潛巡邏機,正在蘇聯沿岸執行偵察任務。10時39分,該機與一架過去從未見過的蘇聯新式戰機遭遇,遭受這架蘇軍戰機2次驅逐後,10時56分,在距蘇聯海岸線48海里處,這架蘇軍戰機第3次逼近P-3B,在稍加調整位置和方向後,猛然加力,從P-3B的右翼下方高速掠過,它的垂尾尖端撞上了P-3B右側外側引擎的螺旋槳葉片,損壞的槳葉中一條11釐米的碎片在強大的慣性下被甩出去擊穿了P-3B機身,碎片像手術刀那樣將P-3B右翼外側的發動機割開一個大口子,導致P-3B機艙內失壓,P-3B的飛行高度在一分鐘內掉了3000多米,在墜海前的最後一刻才僥倖改平,勉強返航。這就是冷戰時期著名的“巴倫支海上空手術刀”事件,那架首次出現的神秘的蘇聯戰機,就是日後大名鼎鼎的蘇-27,而這次衝突,被作為最著名的蘇軍空中撞擊戰例載入史冊。

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“眼鏡蛇”機動

蘇聯軍事工業執行嚴格的保密制度,在Т-10-1首飛前,西方世界對蘇-27一無所知。1977年夏,美國偵察衛星拍攝到了兩架蘇聯新型戰鬥機的照片,照片很模糊,美國國防部給這兩架飛機起的臨時代號是拉明-K和拉明-L,其中拉明-K是蘇-27,拉明-L是米格-29。直到1983年,美國情報部門才掌握了關於蘇-27的部分信息,拉明-K被北約正式命名為“側衛”(Flanker),從此,“側衛”就成了蘇-27的綽號,逐漸為人們所接受。

蘇-27的秘密被徹底揭開,是在1989年6月的巴黎國際航展上。蘇聯派兩架蘇-27飛機參加了航展,單座機由普加喬夫駕駛,雙座機由弗羅洛夫駕駛。普加喬夫駕駛飛機完成了一組高難度的複雜特技,給在場觀眾留下了深刻印象。其中後來被命名為“普加喬夫眼鏡蛇”的動作最為神奇,水平飛行的飛機突然急劇抬頭,但不上升高度,而是繼續前飛,迎角增大——90度、100度、110度、120度,飛機“尾部朝前”飛行,飛行速度瞬時減小到150千米/小時,然後飛機改平,恢復原狀。蘇-27飛機的生存力也在巴黎航展上得到了證實。由於雷雨鋒面通過,弗羅洛夫駕駛雙座機在完成筋斗動作時遭遇雷擊,某些電器已被熔化,弗羅洛夫沉著駕駛飛機安全著陸,經過必要的維修之後,該機又很快重返藍天。蘇-27飛機在法國的藍天上取得了巨大成功,世界各大媒體都給予了非常高的評價,各國航空界也都表示讚歎與震驚。路透社的評價比較典型:“蘇美兩國戰鬥機在爭奪優勢的戰鬥中,蘇聯人取得了勝利。航空專家認為,蘇聯人建造出了絕妙的飛機”。從此,蘇-27成為世界各地航展的“明星”,它飛到那裡,那裡就會引起轟動。

說來有趣,蘇-27的超大迎角飛行能力居然是在兩起事故中被發現的。一次,試飛員科特洛夫駕駛的蘇-27飛機的大氣數據系統出現故障,速度表讀數不準。在調整速度過程中,迎角超過了60度,飛機進入螺旋,在他準備棄機跳傘時,飛機奇蹟般地自動改出了螺旋。另一次,遠東航空兵團裡的一架蘇-27不慎進入螺旋,當飛行員跳傘後,飛機獨自改出了螺旋,並按輸入的程序繼續飛行,直到燃油耗完。試飛員兼宇航員沃爾克認真研究了這兩起事故,同時進行了嚴格的計算,率先摸索出一套“動力進入超大迎角”的方法,開發出極具戰術價值的過失速機動能力。


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