苏-27“侧卫”进化论（一）——不一样的苏霍伊

苏-27“侧卫”进化论（一）——不一样的苏霍伊英雄光 2019-04-05 23:21:55
苏-27“侧卫”进化论（一）——不一样的苏霍伊

原创： Armstrong 空军之翼 2017-04-05

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三十多年来，苏霍伊苏-27“侧卫”一直是俄罗斯空军最重要的战斗机，是该国在高性能战斗机制造领域的代表作，并畅销世界各地。

1969年12月，美国空军选择麦道公司的F-15方案作为未来空中优势战斗机。同年，苏联也启动了未来战术战斗机PFI的研究，要求该机最大速度为高空2.0-2.2马赫（2500-2700公里/小时），海平面1.14-1.22马赫（1400-1500公里/小时），爬升速度300-350米/秒，无副油箱航程为高空2500公里或海平面1000公里。苏霍伊设计局的苏-27、米格设计局的米格-29和雅科夫列夫设计局的雅克-45/47参加了竞争。米格设计局在竞争结果公布前预感自己的米格-29无法与苏-27正面竞争，于是建议苏联空军像美国空军的F-15和F-16那样搞两种高低搭配的战斗机，把米格-29作为与苏-27搭配的轻型战斗机使用，同时缩小了米格-29的尺寸，从重型战斗机变成了一种轻型战斗机。这个建议在1971年被苏联空军采纳，决定同时装备米格-29和苏-27。

米格的PFI方案之一，有明显的米格-25的影子，但机翼已经具有米格-29那样的边条和圆角翼尖，这时还是按重型战斗机设计的

苏霍伊、米格、雅克设计局各自提交的竞争方案

苏霍伊设计局的苏-27设计代号T-10，采用曲线前缘的变弯度机翼以实现最佳升阻比。风洞试验表明T-10以0.85马赫巡航时的升阻比达到12.6。

T-10在设计上把优化气动性能放在第一位，为了追求气动外形的干净利落，早期方案甚至采用了自行车式起落架。随设计的演进和降低生产难度，T-10激进的气动外形被逐步简化，机翼的双曲线边缘经过了简化，不实用的自行车式起落架也被传统前三点式起落架取代。

T-10早期设计的三种风洞模型，其中最左侧的就是采用自行车式起落架的方案

最终定型的T-10方案，具有了苏-27的雏形

1977年5月20日，苏霍伊莫斯科实验工厂制造的首架T-10-1原型机在设计局首席试飞员弗拉基米尔·伊柳辛的驾驶下，在茹科夫斯基首飞成功。

第一架苏-27原型机T10-1

1979年3月，美国国防部首次公布了苏-27的存在。

美国间谍卫星发现这种新型战斗机出没于苏联研究和测试设施之后，美国国防部把T-10命名为“拉明-K”，拉明是指飞机首次被拍到的地点——莫斯科拉缅斯科耶机场。随后，北约航空标准协调委员会为该机取了“侧卫-A”的代号。

1983年11月，美国国防部公布了T-10原型机的第一张照片，这张卫星照片质量非常糟糕。1985年7月21日，在苏联电视台首播的帕维尔·苏霍伊纪录片（苏霍伊设计局创始人）中出现了质量更好的T-10视频，是一段10秒钟的T-10-1首飞镜头。此后不久，T-10-1原型机被莫尼诺苏联空军博物馆收藏。

“拉明-K”卫星照片

同时期米格-29的卫星照片，也就是“拉明-L”

推倒重来

1976年1月，苏霍伊设计局的未来总设计师——米哈伊尔·西蒙诺夫接手负责苏-27项目。西蒙诺夫认为T-10-1在性能上并没有达到与F-15相抗衡的地步，需要重新设计。由于为T-10研制的一些设备超重，发动机耗油率也高于预期，所以T-10的许多设计指标都没有实现。

坚定无畏的西蒙诺夫。他手里拿的是米格-35的一个发展方案模型，这个设计在气动外形上的改变，是将机翼的后缘从后掠改为前掠为主；以克服后掠翼布局在跨声速区域进行大过载时会出现失控的缺陷

甚至在T-10-1首飞之前，西蒙诺夫就开始设计全新的T-10S了，该机的第一个设计目标是提高大攻角升力。T-10-1采用没有前缘襟翼的S形曲线机翼，这样虽然能降低阻力，但也降低了大攻角升力，所以必须增加前缘襟翼。于是西蒙诺夫把S形前缘拉直以安装前缘襟翼，并用后缘襟副翼取代之前单独的襟翼和副翼进行减重。

T-10-1的机翼设计，S形前缘没有襟翼，后缘有单独的襟翼和副翼

T-10和T-10S的机翼设计对比

另一个设计目标中段机身截面积降低20%以改善跨音速性能，为此西蒙诺夫重新设计了主起落架，把发动机附件传动箱移到发动机顶部，消灭T-10-1腹部的鼓包，还进行了许多局部气动修形。由于发动机传动箱的改动，垂尾也需要从发动机舱上方移到了两侧。

最终，T-10S的垂尾安装在发动机舱两侧的尾撑上，这减少了有效垂尾面积，于是西蒙诺夫又在尾撑下方增加了两片腹鳍。

T-10-1使用起落架舱门兼做减速板

T-10S则采用机背大型减速板

主起落架的重新设计又影响到了减速板，T-10-1使用起落架舱门兼做减速板，而T-10S改为安装在机背的大型单块式减速板，这点和F-15“鹰”一样。

T-10S（虚线）和T-10的轮廓差异

在风洞中进行测试的T-10S缩比模型

T-10与T-10S的侧面图对比

阿穆尔河畔共青城的尤里·加加林飞机制造厂从一开始就参与了T-10项目，做好了迅速投产该机的准备。

1982年6月2日，T-10S构型的首架苏-27生产型（北约代号“侧卫-B”）在共青城下线。

试飞中的T-10-17

共青城在制造了5架苏-27UB之后就把双座型的生产线迁移到伊尔库茨克飞机制造厂。当时伊尔库茨克刚完成米格-27“鞭笞者”战斗轰炸机的生产任务，正处于青黄不接的阶段。伊尔库茨克制造的首架苏-27UB在1986年9月10日投产。与苏联空军当时其他战斗机的同型双座教练机相比（如米格-29UB），苏-27UB保留了单座型的全部火控系统和作战能力。苏-27UB在尺寸上与单座型一致，串列双座的后座舱占据了单座型机背油箱的部分位置。为了补偿抬高的后座，苏-27UB还增高了垂尾。这些改变略微降低了双座型的性能。

双座的T-10U原型机

西蒙诺夫在设计T-10S时做出了两个大胆的决定。第一是采用具有连续平滑的翼身过渡的翼身融合气动布局（苏联人叫做整体气动布局）。这种布局具有两大明显优点：高升阻比和能容纳大量燃油和设备。

第二是采用纵向静不稳定设计来提高敏捷性，但由于苏-27机头电子设备（主要是雷达）比预期要重，所以这个目标没有完全实现，最后苏-27的纵向稳定性接近中立稳定。由于传统机械式飞控系统无法操纵静不稳定飞机，所以苏-27采用了全新研制的线传飞控系统，不过仅用在受益最大的纵向操纵通道中。不管怎样，苏-27是苏联制造的第一种采用线传飞控的生产型飞机。

上述亮点并不是苏-27上唯一的创新，该机的发动机、火控系统和武器也都是全新研制的。

1975年，留里卡设计局（现在的土星科研生产联合体）开始研制AL-31F涡扇发动机。发动机的设计指标是加力推力122.58千牛（12.5吨），推重比8，巡航耗油率61克/牛顿/小时。

AL-31F涡扇发动机

坐落在茹科夫斯基的提赫米洛夫仪器制造研究院（Tikhomirov NIIP）派出经验丰富的科学家维克托·格里欣来主持苏-27雷达的研制，此前NIIP已经为米格-31研制并生产了苏联第一台战斗机相控阵雷达——“盾牌”（Zaslon），所以苏-27的新雷达在设计上也很有特色，在垂直面采用电子扫描，在水平面采用机械扫描。但是这种混合扫描的新雷达最后研制失败了，因为对于战斗机来说实在太重了。苏联空军在1982年放弃了相控阵天线要求，命令莫斯科的稳相加速器科学生产联合体（Phazotron-NIIR）以米格-29的N019雷达基础上为苏-27研制N001雷达。N001雷达基本上是N019的放大型，具有直径和发射功率都更大的卡塞格伦天线，这两种雷达的许多组件都能通用。

最终N001雷达性能仍然大幅落后F-15的APG-63，但重量达到550公斤，如果计入后端的散热和电源部分等全套系统，全重接近980公斤

苏-27的设计也是围绕着蠢重的雷达系统展开：整个前机身从雷达整流罩起到第18号隔框，除了飞行员、弹射座椅和前起落架，座舱前方、下方、后方的三个设备舱里都被电子设备塞满

苏-27采用具有两台Ts100计算机的S-27（产品Sh101）火控系统，由RLPK-27 N001“剑”雷达系统、OEPS-27光电瞄准系统、SEI-31-10“水仙-M”数据显示系统、“密码”敌我识别系统、SUO-27武器管理系统组成。

其中N001是一种具有下视下射能力的相干脉冲多普勒雷达，对战斗机大小的3平方米雷达截面积目标迎头搜索距离是85-100公里，尾追搜索距离是30-40公里。雷达可边跟踪边扫描多达10个目标并同时攻击其中两个。

OEPS-27（产品31Ye）光电瞄准系统

OLS-27的传感器平台位于风挡前端

苏-27的座舱仪表与米格-29相似，这两种苏联战斗机的姿态陀螺、水平仪、空速表和高度表都一样

“裂缝-3U”头盔瞄准具也在苏-27的近距格斗中发挥重要作用。该瞄准具由乌克兰基辅的兵工厂中央设计局设计制造，是苏联的第一种头盔瞄准具。飞行员使用瞄准具上的十字准星进行瞄准，系统通过自动跟踪飞行员的头部运动把瞄准信息显示在头盔瞄准镜和座舱显示器上。R-73导弹的引导头能随动于飞行员的头部运动，所以无论飞机位置如何都能进行大离轴角发射，无需再费力操纵机鼻对准目标，这在当时是近距狗斗的革命性概念。

飞行员使用瞄准具上的十字准星进行瞄准，系统通过自动跟踪飞行员的头部运动把瞄准信息显示在头盔瞄准镜和座舱显示器上

苏-27配备了一套PNK-10-02飞行导航系统，由SAU-10-01自动驾驶仪、具有两个RV-21高度计的911-01导航子系统、ARK-22无线电测向仪、MRP-76信标接收机、“克维托克-1”远距无线电导航系统、塔康、SO-72转发器组成。

该机还有两套数据链，分别是TKS-2-27保密数据链，能使多达16架苏-27联机作战，此外还有“光谱-1”数据链，用于从陆基雷达接收目标信息。

破纪录飞行

在1986年10月和11月15日，维克托·普加乔夫驾驶T-10S-3原型机——P-42创下了一系列计时爬升绝对世界纪录，分别是耗时25.373秒内爬升到3000米（比之前F-15创造的纪录快了2.2秒）；耗时37.05秒内爬升到6000米；耗时47.028秒爬升到9000米；耗时58.102秒爬升到12000米。随后尼古拉·萨多夫尼科夫在1987年3-6月间又创下了其他一系列纪录，如耗时44.176秒爬升到9000米，比普加乔夫快了2.8秒。萨多夫尼科夫还创造了在90秒时间内爬升到19335-19429米的高度纪录。最终P-42创造了41项世界纪录。为了竟可能降低重量，提高推重比，P-42拆除了许多设备，如武器系统和减速伞，甚至除掉了机身表面的油漆，锁住机翼前缘襟翼，发动机推力提高到128.4千牛（13092千克），并且在破纪录飞行中只装了最少量的燃油，

创造纪录的P-42机

爬升中的P-42

T-10-20R破纪录飞机

T-10-20R尖尖的机鼻

1989年5月，苏-27进行了国际首秀，苏-27 388号单座型和苏-27UB 389双座型参加巴黎航展。

1989年的巴黎航展中，普加乔夫做出了匪夷所思的“眼镜蛇”机动，机头指向在最极端的时候达到120度

事实上，“眼镜蛇”机动中，高度还是略有增加，不过微不足道就是了

普加乔夫驾驶单座型在范保罗航展上表演“眼镜蛇”时，飞到了130度的最大迎角

做“眼镜蛇”时，飞行员必须在500-1000米高度以205-228节（380-420公里/小时）的速度飞行，然后向后快速拉杆，在达到120度最大攻角后，飞行员必须快速推杆到中立位置并增加推力，同时要防止飞机进入负攻角飞行状态。在飞“眼镜蛇”机动前，飞行员必须关闭飞控的攻角限制器。

维克托·普加乔夫，俄罗斯功勋试飞员

苏联专门为苏-27和米格-29研制了两种新型空空导弹，分别是中远距的R-27和短距R-73。

R-27中远距空空导弹

信号旗设计局研制的R-27空空导弹目前仍是俄罗斯主要的中距空空导弹，该弹在1979年从一架米格-23ML“鞭笞者-G”上进行了首次试射。自1983年以来，R-27的所有型号都由乌克兰基辅的阿尔乔姆工厂生产，苏联/俄罗斯没有生产过。

R-27（AA-10“白杨”）采用模块化结构，包括带控制翼面、自动驾驶仪、电源、战斗部和引信的中段弹身，两种安装有固定翼面和发动机的可互换后段，不同型号的引导头。

R-27R的半主动雷达制导引导头

R-27T与R-27R导弹

R-27R的最大弹道射程为60公里，R-27ER是95公里，当然这种射程在实战中绝对无法实现。空空导弹的实战射程在很大程度上取决于高度，发射高度越低射程就越短。另一个影响因素是载机和目标的速度，双方接近速度越高射程就越大，所以说空空导弹的迎头射程要高于尾追射程。以R-27ER为例，尽管该弹的弹道射程高达95公里，但在实战中，当苏-27和目标都以485节（900公里/小时）的速度飞行在10000米高度时，R-27ER的迎头射程为60公里，尾追射程只有30公里。高度下降到4900米时，两个射程分别缩短至40公里和18公里。到了910米高度，又进一步降低到26公里和10公里，此时中距弹就变成近距弹了。此外，空空导弹的射程还必须考虑引导头的限制，如R-27T和R-27ET在发射前必须先锁定目标，这使导弹射程无法超过引导头探测距离。此外，目标实施的防御机动和干扰也能进一步降低导弹的实际射程。

R-73短距空空导弹

从设计角度看，R-73（AA-11“射手”）是一种体形紧凑的全向红外制导空空导弹。莫斯科闪电设计局在1976年开始了R-73的初步设计，1982年4月在闪电设计局承担了“暴风雪”航天飞机的研制任务后，局里300名导弹专家来到信号旗设计局继续研制R-73。R-73导弹在1982年投入生产，在1983年11月5日正式服役。苏联时期有两座生产R-73导弹的工厂，分别是莫斯科的杜克斯工厂和格鲁吉亚第比利斯的第比利斯飞机协会（TASA）。苏联解体后，两座工厂继续生产R-73导弹。其中TASA表示直到20世纪90年代初，工厂仍能年产6000枚R-73导弹，1992年后的出口量超过10000枚。

R-73导弹采用鸭式气动布局，头部有4片三角形控制翼面，尾部围绕发动机安装了4片梯形固定翼面。

R-73通过气动-矢量综合控制实现出色的机动性，导弹在发射后就能做40度以上攻角的急转弯，迅速飞向目标。在动力飞行阶段，围绕发动机喷管布置的两个双偏流板能通过偏折喷流来辅助气动控制面进行俯仰和方向操纵。导弹尾翼后缘有4片机械互连的副翼，用于保证导弹在纵轴线上的稳定性。火箭发动机烧完后，R-73就只能依靠气动控制面进行操纵了。

R-73尾部的偏流板

R-73L，注意鸭翼后方的激光引信矩形窗口

本文转载自空军之翼，已标注原作者，旨在用于学术交流

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天空论坛的好贴太多了，来不及看啊，

我就偷偷地路过，不留下一丝云彩