紙上的宣仔,為您解答。
Su-27的研制始于1969年的PFI(Perspektywnyi Frontowoy Istryebytyel/Perspective Frontal Fighter),也叫反F-15計(jì)劃,可以說一開始就是沖著超越F-15去的。它的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了兩個(gè)階段,分別是1968年開始設(shè)計(jì)的T-10原型機(jī)和1979年大改的T-10s,總師也從帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊(1975年因病去世)換成了后來的米哈伊爾·佩特羅維奇·西蒙諾夫。T-10和T-10s是一個(gè)分水嶺,可以說T-10由于蘇霍伊的調(diào)研不夠,設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后F-15的;而通過由波蘭間諜馬里安·佐查斯基搞來的F-15性能資料相對(duì)比后,發(fā)現(xiàn)T-10根本無法與F-15抗衡,在這種情況下,西蒙諾夫?qū)-10進(jìn)行了大刀闊斧的改動(dòng),幾乎將其重新設(shè)計(jì),這就是T-10s,按照西蒙諾夫的說法,T-10和T-10s只有座椅和主起落架是一樣的(開玩笑的說法)。它的部分性能指標(biāo)比如航程,瞬時(shí)機(jī)動(dòng)性,過失速能力已經(jīng)超出了F-15的水平(注意不是全面領(lǐng)先),使得Su-27對(duì)上F-15至少不是全面下風(fēng)。也成了今天側(cè)衛(wèi)系列的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
我們就來看看T-10和T-10s的區(qū)別,以及他們和F-15對(duì)比的優(yōu)劣處。
我們今天看到的Su27,并不是它最初的樣子
T-10的設(shè)計(jì)可以說存在很多問題,乍一看,T-10的設(shè)計(jì)是有追隨F-15的成分在里面的。比如T-10像F-15那樣沒有安裝前緣襟翼和副翼,尾翼布局和F-15也很像,發(fā)動(dòng)機(jī)也是包裹在一個(gè)硬殼里的;但是實(shí)際機(jī)動(dòng)性能表現(xiàn)其實(shí)差了不少。在T-10上有不少不合時(shí)宜的設(shè)計(jì),比如由于沒有前緣縫翼,只能在背部增加翼刀來推遲翼尖附面層分離以避免翼尖失速,這完全是一代機(jī)二代機(jī)的設(shè)計(jì);再比如弧形的翼尖,這種設(shè)計(jì)也是為了推遲翼尖失速問題。在飛機(jī)的機(jī)翼尖端,由于上下表面的存在壓力差,下表面空氣會(huì)通過翼尖側(cè)面繞過來到達(dá)上表面,從而使上下表面連同,產(chǎn)生翼尖渦流并降低升力;弧形前緣設(shè)計(jì),通過幾何形狀來逐漸減小翼尖部分的升力,這樣下表面的壓力差也就見減小,從而推遲了翼尖渦流的產(chǎn)生。然而這種設(shè)計(jì)也是過時(shí)的,因?yàn)闀?huì)在翼尖產(chǎn)生劇烈的震動(dòng),為了減小震動(dòng),只能在翼尖增加一個(gè)類似掛架一樣的配重,浪費(fèi)了一對(duì)翼尖掛架。
T-10方案
T-10試飛照片
這么設(shè)計(jì)的結(jié)果就是,1975年的風(fēng)洞試驗(yàn)中,T-10的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能讓人滿意。T-10的氣動(dòng)控制不佳,而且橫滾和方向穩(wěn)定性都不能讓人滿意,此外航電也嚴(yán)重超重。這一切也都為西蒙諾夫全盤推翻T-10埋下了伏筆。
西蒙諾夫推翻了T-10,大幅改進(jìn)后拿出的T-10s,已經(jīng)有了根本性的改變。背部翼刀被取消,弧形的翼尖取消并增加了一對(duì)導(dǎo)彈掛架,增加前緣縫翼,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制,后緣襟翼和副翼被合為一個(gè)襟副翼;此外T-10腹部的發(fā)動(dòng)機(jī)艙鼓包是一個(gè)巨大的跨音速阻力來源,西蒙諾夫提出將AL-31改為上機(jī)匣設(shè)計(jì),同時(shí),將發(fā)動(dòng)機(jī)間距加寬,使中央升力體獲得的升力更高;并減少前機(jī)身截面積,增加了翼身融合體的截面積,以使面積分布符合超音速減阻的設(shè)計(jì);翼面積進(jìn)一步增大到了62平方米,此外加長了尾椎,使得發(fā)動(dòng)機(jī)間距增加后在機(jī)尾形成的低壓區(qū)被填補(bǔ),而且尾椎還可以充當(dāng)一個(gè)油箱,增大了內(nèi)油容量。此外,T-10s還取消了包裹發(fā)動(dòng)機(jī)的硬殼,發(fā)動(dòng)機(jī)后半部直接裸露在外,這減少了相當(dāng)?shù)闹亓浚瑫r(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)沒有造成影響。
T-10的進(jìn)化
T-10s 的P42,用于破世界紀(jì)錄的專用飛機(jī)
T-10s的上機(jī)匣設(shè)計(jì),雖然減少了機(jī)腹阻力,但是也使得AL-31發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)比較麻煩
可以這么說,總師西蒙諾夫已經(jīng)盡力了,西蒙諾夫在Su-27上動(dòng)的腦子可能比F-15團(tuán)隊(duì)要多得多。按蘇聯(lián)的工業(yè)水平,拿出這樣的設(shè)計(jì)還是很不容易的。但我們也知道,Su-27的總體性能還是不如F-15的,這主要取決于蘇聯(lián)的整個(gè)航空工業(yè)水平。蘇聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)推重比,結(jié)構(gòu)材料,加工工藝,雷達(dá)航電,數(shù)字電傳飛控落后美國,這些都拖累了Su27的實(shí)際表現(xiàn)。但這些屬于總體航空工業(yè)落后美國所致, 而非設(shè)計(jì)原因。
總體來看,Su-27在升力系數(shù)和航程上表現(xiàn)較為突出,這也是蘇聯(lián)對(duì)國土防空型截?fù)魴C(jī)的基本要求,與美國的側(cè)重點(diǎn)不同,所以這兩點(diǎn)上絕對(duì)是強(qiáng)于F-15的;但由于Su27比F-15空重重了太多,一個(gè)17噸,一個(gè)13噸,所以F-15盡管起初配備的PW-F100-100發(fā)動(dòng)機(jī)只有107KN推力,不如AL-31的122KN,但F-15的推重比還是比Su27更大,總有更好的能量機(jī)動(dòng);而且Su-27翼載荷是377kg/m^2,盡管西蒙諾夫已經(jīng)增大機(jī)翼面積,還是比F-15略大(F-15 357kg/m^2),因此F-15的穩(wěn)定盤旋能力和加速能力都要?jiǎng)俪觯欢鳶u-27在瞬時(shí)盤旋能力和過失速能力上有不俗的表現(xiàn),可能比F-15更好。
Su27的眼鏡蛇本身并沒有什么實(shí)戰(zhàn)意義,主要展示的是飛機(jī)的控制能力和攻角可控性
在機(jī)體強(qiáng)度上,二者差距就比較大了。Su-27一直到90年年代,經(jīng)過大修后也僅有3000小時(shí)的機(jī)體壽命,而F-15在1973年的疲勞試驗(yàn)中就已經(jīng)達(dá)到了上萬小時(shí),而它原定設(shè)計(jì)壽命不過是4000小時(shí);當(dāng)最早一批服役的F-15達(dá)到4000小時(shí)后,美軍嘗試延壽后繼續(xù)服役,結(jié)果飛到了8000小時(shí),而且在這8000小時(shí)內(nèi),機(jī)動(dòng)過載最大的對(duì)空任務(wù)占到了85%,而設(shè)計(jì)時(shí)原定的對(duì)空任務(wù)比例不過是48%。F-15在結(jié)構(gòu)壽命上獲得巨大成功是美國空軍自己都沒想到的,這也直接影響了后面F-22的設(shè)計(jì)壽命(設(shè)計(jì)時(shí)就定為8000小時(shí))。到目前為止,服役最久的一批F-15,機(jī)體壽命已經(jīng)快達(dá)到了2萬小時(shí)。相比之下,我國當(dāng)年購進(jìn)的Su-27SK用了不過20年,已經(jīng)有部分退役。直到Su35對(duì)Su27機(jī)體進(jìn)行了大改,才算是徹底將這種中央升力體的飛機(jī)潛力挖盡,結(jié)構(gòu)壽命提高到6000小時(shí),不過仍然無法和F-15相比。這方面的差距還是蠻大的。