2009年3月19日星期四

侧卫风采-苏-27战斗机系列全记录

图片:

  航空知识2006.07






◆"侧卫"风采之-研制篇/悲壮的发展之路

  王旭东

  苏-27是当今世界上最优秀的第三代制空战斗机之一,它以机动性好、航程远、作战能力强而著称于世。该机自1984年装备苏联空军和防空军,之后相继改进发展了多个新的型号,甚至以苏-27为基础研制出第四代(俄罗斯第五代)战斗机-苏-47"金雕"。苏-27的研制之路虽然充满艰辛与坎坷,但那是一条成功之路、创新之路,值得借鉴。

◎在冷战之夜诞生的"反F-15"

  上世纪六七十年代,冷战阴云笼罩着全球。携带核弹的轰炸机被认为是最大的威胁,于是,就形成了对这一时期战斗机的基本要求-在全天候条件下截击高速飞行的目标。结果出现了所谓第二代战斗机,这些飞机的最大飞行速度在M2.0以上,升限18000-20000米,装有机载雷达和空空导弹。二代战机普遍采用高翼载和薄翼型的设计方案,这使飞机的低速升力特性显著变差,起降速度大、滑跑距离长,机动性明显不足。由于防空导弹的迅猛发展,"高空轰炸机密集入侵说"逐渐消亡。越南战争的经验,也使二代战机的弱点暴露无疑。为此,1969年美国率先提出设计新型战斗机的计划,其试验机被命名为YF-15。麦道公司、北美航空公司、诺斯罗普公司等参与了方案竞争,结果麦道公司的方案在竞争中获胜。1972年,YF-15试验机完成首飞。1974年,首批生产型F-15A和F-15B(双座机)出厂。
  苏联对YF-15计划十分关注,在对各种信息进行认真研究之后,确定F-15为苏联研制新一代战斗机的目标机。1969年至1970年,米高扬设计局、苏霍伊设计局和雅克夫列夫设计局分别进行了预先研究,并提出了若干方案。作为大洋彼岸的对手,苏联设计师们把新战斗机称作"反F-15"。是否具有反F-15,的能力,成为三大飞机设计局参与竞争的一个先决条件。苏霍伊设计局将新一代战斗机编号为苏-27,工程代号T-10。
  1971年,苏联空军提出新一代战斗机最初的战术技术指标:要求新一代战机在与F-15对抗中具有明显优势,主要指标比F-15高出10%;不仅要有良好的近距格斗能力,还能使用导弹进行中距空战;要具有优良的飞行品质和出色的机动性;必须使用新一代发动机,采用先进气动布局。
  早在1969年秋,苏霍伊设计局就完成了新一代战机的第一份设计草图。1970年2月,苏霍伊设计局在这份草图的基础上完成了第一种T-10布局方案;其特点是采用了一体化气动布局,即综合升力面机体、自适应机翼和翼身融合体设计,隔离式发动机短舱,纵向静不稳定,采用电传操纵系统等。一体化布局不仅提高了飞机的气动性能,而且增加了燃油舱和设备舱的空间。为改善飞机的大迎角性能,该方案的机翼选用了曲线翼尖(又称为卵形翼尖),并安装翼根边条。T-10方案在亚音速范围采用纵向静不稳定(即重心位于焦点之后)设计,以此来改善了飞机的升力特性,进而获得独特的机动性能,纵向稳定性问题则通过四余度电传操纵系统解决,当时称为"电子稳定"。
  T-10模型在中央流体力学研究院完成了吹风试验,试验达到预期效果,升阻比高达12,6。尽管如此,中央流体力学研究院仍然建议T-10不要采用一体化布局,因为F-15是按照传统布局设计的,T-10采用一体化布局风险太大。于是,苏霍伊设计局又设计出T-10的第二种布局方案。该方案采用常规机身,上单翼,侧面进气道,双发并排在机尾。但是以后的风洞试验结果表明,同第一方案相比,第二方案不具备任何优势。需要提及的是,一体化方案在当时受到了多数专家的强烈反对,一度濒于夭折。在这困难时刻,总设计师苏霍伊旗帜鲜明地支持了一体化方案,他认为:只有采用最新成果才能制造出一流飞机。实践证明,他是正确的。
  1972年,苏联航空工业部和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。米高扬设计局提交了米格-29方案,苏霍伊设计局提交了苏-27方案,雅克设计局提交了雅克-45和雅克-47方案。经过讨论,雅克设计局的方案退出竞争。米高扬设计局也将米格-29改用一体化布局,并缩小外轮廓尺寸,减轻了起飞重量。借鉴美国新一代战斗机"高低搭配"的做法,1972年夏苏联航空工业部发布命令,米格-29和苏-27同时作为新一代战机选定方案,继续完成研制任务。

◎曲折的研制历程

  1972年下半年,苏霍伊设计局根据航空工业部的命令,开始苏-27T程方案设计。首先遇到的问题是起落架和发动机进气道的设计。起落架设计曾有前三点式和自行车式两种考虑,最后选定了前三点式;发动机进气道也有过锥体圆形方案,最终还是采用了矩形截面进气道。最复杂的任务是如何确保整机不超重,复合材料在当时还不够成熟,无法大量使用,但苏联的钛合金加工艺有所突破,因而T-10大量使用钛合金结构件,取得了明显的减重效果。动力装置是另一个重要问题。选定的AЛ门-31Ф发动机正在研制中,并且遇到很多困难,推力指标迟迟达不到要求,以至于T-10-1首飞的时候依然使用AЛ-21Ф发动机。1973年,军方要求苏-27配装先进的"剑"型雷达和P-27系列中距导弹,使飞机重量增加了几百千克,给设计工作带来了更大的难度。
  1975年9月,苏霍伊设计局的开创者、总设计师苏霍伊没有等到第一架苏-27问世,就遗憾地离开了人间。随后,伊万诺夫接替了他的职务,西蒙诺夫担任苏-27项目总设计师。苏-27飞机的研制继续在艰难中前进。
  第一架原型机T-10-1于1977年初完成总装,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。这架原型机配装AЛ-21Ф发动机,没有安装火控系统,主要用来验证飞机的稳定性和操纵性。1978年,第二架原型机T-10-2投入试飞,但不久发生一等飞行事故,功勋试飞员索洛维耶夫牺牲,事故是由于电传操纵系统缺陷,导致飞机瞬时产生巨大的负过载(-8g)所致。1979年装有AЛ-31Ф发动机的试验机T-10-3和T-10-4先后出厂。8月,伊留申驾驶T-10-3完成首飞。一个月后,装上"剑"型雷达的T-10-4也完成了首飞。
  至此,已经有4架原型机参加试飞计划,第一批预生产型也即将投产,似乎一切都按计划进行着。没有想到的是,担任项目总设计师的西蒙诺夫坚决反对将现有布局的飞机进行批生产,他认为现有方案存在着不可原谅的缺陷。由于发动机和机载航电设备需要进一步改进,而改进后的设备重量将增加几百千克,使总重量超重,并使飞机重心前移,从而丧失静不稳定布局的主要优势。计算和模拟空战也表明,现行状态下的飞机与美国同类飞机相比没有优势。可是改变这些缺陷谈何容易,几乎等于重新设计一种飞机。尽管遭到大多数人的反对,西蒙诺夫显示出非凡的勇气,他说:"如果没有战争,谁也不知道它的平庸,但我们的武器应该拥有最高的水平"。西蒙诺夫冒险采取措施,对飞机结构进行了大改,但不久他却被调离原来岗位。
  经过大改后的飞机编号为T-10C。T-10C的新机翼为直线前缘,翼型弯度减小,将曲线机翼翼尖变为传统形式,取消翼尖防颤振配重,而换装空空导弹挂架。为减小空气阻力,改变机头轮廓,使用新的座舱盖,减小机身头部的横截面积,换装圆柱形中央尾锥形梁(简称尾锥)。减小发动机短舱的外廓尺寸和重量,在进气道下表面安装辅助进气门。调整垂直安定面的安装位置。去掉水平尾翼上的防颤振配重。取消主起落架舱门作为减速板的设计,将减速板安装于机身上方。通过这次大改设计,飞机的最大截面积减小15%,跨声速和超声速阻力降低18-20%,飞行性能和飞行品质得到明显改善。
  1980年底,第一架采用T-10C布局的试验机T-10-7组装完成。1981年4月,试飞员伊留申驾驶T-10-7升空首飞。但在同年9月,T-10-7在一次试飞中因燃料耗尽而发生二等事故,伊留申被迫跳伞。苏-27项目总设计师和主管工程师被撤职,伊留申被永远停飞。1982年12月,第二架T-10C试验机飞行时因机身突然爆裂而机毁人亡,试飞员科马罗夫牺牲。科马罗夫事故影响了总设计师伊万诺夫的命运,因此他没能成为科学院院士,并很快被调离原工作岗位,半年后他在极度忧郁中去世。不幸的命运并没有完结,按照预定计划进行的"剑"型雷达试验失败,雷达试验被迫中止,雷达主管设计师被解职。1983年,试飞员萨多夫尼科夫在驾驶T-10-17进行低空大速度试飞时,外翼部分破裂,碎片打伤垂尾,多亏萨多夫尼科夫沉着、老练,才将失去大部分外翼和部分垂尾的受伤飞机安全迫降。
  尽管如此艰难,在参研人员的不懈努力下,终于迎来了胜利的曙光。1984年,第一批苏-27装备部队。1985年,完成国家联合试飞。
  苏-27的研制之路是一条不平凡的路,在短短的几年间,先后发生四起严重飞行事故,两名优秀试飞员牺牲,两位总设计师先后辞世,一次根本性改进,多位工程技术主管被解职或撤职。苏-27的诞生不仅是科技与智慧的结晶,更彰显出英雄主义的光彩,以及苏联航空业者对国家和事业的忠诚。

◎惊世的"眼镜蛇"机动

  苏联军事工业执行严格的保密制度,在T-10-1首飞前,西方世界对苏-27一无所知。1977年夏,美国侦察卫星拍摄到了两架苏联新型战斗机的照片,照片很模糊,美国国防部给这两架飞机起的临时代号是拉明-K和拉明-L,其中拉明-K是苏-27,拉明-L是米格-29。直到1983年,美国情报部门才掌握了关于苏-27的部分信息,拉明-K被北约正式命名为"侧卫"(Flanker),从此,"侧卫"就成了苏-27的绰号,逐渐为人们所接受。
  苏-27大量装备苏联空军和防空军后,开始执行中立水域上空的巡逻任务,这就难
免与西方飞机相遇。1987年秋,西方杂志详细报道了一架机号为36的苏-27飞机,该机的照片是在近距离拍摄的,机下挂有导弹,原来这是在一次空中相撞中留下的"纪念"。挪威空军的"猎户座"巡逻机在巴伦支海上空近距离监视苏联海军编队,护航的一架苏-27战机奉命进行拦截,拦截过程中发生危险接近,苏-27垂尾顶端碰到巡逻机的螺旋桨叶片,致使巡逻机返场迫降。以这些照片为基础,西方对苏-27的分析和评价越来越准确了。这架36号机就是在这次相撞前被"猎户座"拍到的。
  苏-27的秘密被彻底揭开,是在1989年6月的巴黎国际航展上。苏联派两架苏-27飞机参加了航展,单座机由普加乔夫驾驶,双座机由弗罗洛夫驾驶。普加乔夫驾驶飞机完成了一组高难度的复杂特技,给在场观众留下了深刻印象。其中后来被命名为"普加乔夫眼镜蛇"的动作最为神奇,水平飞行的飞机突然急剧抬头,但不上升高度,而是继续前飞,迎角增大-90度、100度、110度、120度,飞机"尾部朝前"飞行,飞行速度瞬时减小到150千米/小时,然后飞机改平,恢复原状。苏-27飞机的生存力也在巴黎航展上得到了证实。由于雷雨锋面通过,弗罗洛夫驾驶双座机在完成筋斗动作时遭遇雷击,某些电器已被熔化,弗罗洛夫沉着驾驶飞机安全着陆,经过必要的维修之后,该机又很快重返蓝天。苏-27飞机在法国上空取得了巨大成功,世界各大媒体都给予了非常高的评价,各国航空界也都表示赞叹与震惊。路透社的评价比较典型:"苏美两国战斗机在争夺优势的战斗中,苏联人取得了胜利。航空专家认为,苏联人建造出了绝妙的飞机"。从此,苏-27成为世界各地航展的"明星",它飞到那里,那里就会引起轰动。
  说来有趣,苏-27的超大迎角飞行能力居然是在两起事故中被发现的。一次,试飞员科特洛夫驾驶的苏-27飞机的大气数据系统出现故障,速度表读数不准。在调整速度过程中,迎角超过了60度,飞机进入螺旋,在他准备弃机跳伞时,飞机奇迹般地自动改出了螺旋。另一次,远东航空兵团里的一架苏-27不慎进入螺旋,当飞行员跳伞后,飞机独自改出了螺旋,并按输入的程序继续飞行,直到燃油耗完。试飞员兼宇航员沃尔克认真研究了这两起事故,同时进行了严格的计算,率先摸索出一套"动力进入超大迎角"的方法,开发出极具战术价值的过失速机动能力。

◎41项记录和"胜利女神"奖章

  实际上苏-27在成为航展"明星"之前就已经获得了多项国际荣誉,在1986年至1988年间,苏-27以П-42的名义创造了27项爬升率和飞行高度的世界纪录。在此后的几年,П-42又连续创造了14项飞行世界纪录。最惊人的纪录是在1987年3月10日创造的,П-42飞机分别在44.2秒和55.5秒的时间内,从0高度爬升至6000米和12000米。当然,用于创纪录的飞机是经过特殊改装的,要去掉雷达、光电瞄准系统和所有火控系统组件,去掉垂尾顶端和腹鳍,摘除炮架和导弹挂架,加装曲线翼尖,在加长的中央尾锥中安装油箱等等。后来有关方面对创造这种纪录逐渐失去了兴趣,将创纪录的飞机(T-10-20)移交给了莫斯科航空博物馆。
  在苏-27不断赢得国际荣誉的同时,苏联(俄罗斯)政府和人民,也给了它极大的荣誉和奖励。在众多的荣誉和奖励中有一项很有意思,1996年12月,苏-27参加"96工业品艺术设计师竞赛",苏-27飞机夺得工业品艺术设计第一名-荣获"胜利女神"奖章。一种武器装备居然赢得艺术设计大奖,听起来不可思议,想想也确有道理。爱因斯坦说过:"美的事物应当是内容和形式的完美统一"。苏-27不仅具有出色的战术、技术性能和优良的飞行品质,同时还拥有十分漂亮的外观,它高大、威猛,整体造型流畅、饱满,充满了对工业美学的追求,体现了"内容和形式的完美统一"。
  苏-27早在1984年就装备部队,但是,1985年才完成主要科目的试飞,1990年完成全部试飞。苏-27走的是一条边研制、边装备的路子,在研制过程中又屡屡进行重大的改进设计,这在航空发展史上是不多见的。20世纪90年代初期,苏-27基本型的技术基本冻结,其它改型均以此为基础。现将90年代初期苏-27基本型简单描述如下:
  外形-翼展(不挂翼尖弹)14.7米,机长(不含空速管)21.94米,机高5.93米,机翼面积62.04平方米,机翼前缘后掠角42度。
  结构-按照一体化气动布局配置而成。机身和机翼形成一个完整的升力体,保证飞机具有良好的空气动力性能。为提高机动性,采用纵向静不稳定设计,并由电传操纵系统保障操纵稳定。机体结构主要采用铝合金,也广泛使用钛合金。
  动力-装有两台AЛ-31Ф加力涡扇发动机,全加力状态推力:2X122.6千牛(12500千克)。
  设备-装有四余度电传操纵系统。主要设备包括火控系统、航行综合驾驶系统、通信综合系统和电子防御系统,这些系统既相互独立,又协调工作。
  武器-装有一门ГШ-301航炮;翼下和机腹共设置10个挂架,可挂载P-27系列中距空空导弹和P-73系列近距导弹;也可挂载各类非制导空对面武器。
  重量-正常起飞重量23000千克,最大起飞重量33000千克,空机重量16380千克,正常机内燃油5270千克,最大机内燃油9400千克。
  性能-最大飞行速度M2.35,低空最大速度1380千米/小时,实用升限18500米,最大爬升率300米/秒,实际航程3680千米,低空实际航程1370千米,起飞滑跑距离450米,着陆滑跑距离(打开减速伞)620米,最大持续过载9g。

◎让设计更加完美

  1982年,苏-27飞机在阿穆尔-共青城飞机制造厂开始批生产,此前的原型机制造主要由苏霍伊莫斯科飞机厂承担。苏-27投入批生产后,苏霍伊设计局就将主要精力放在完善设计和改型发展上面了。
  首先考虑的是苏-27的同型教练机。这个工作从20世纪80年代初就已经开始,该型的双座教练机就是后来的苏-27УБ,代号T-10У。苏-27УБ基本采用了单座机的气动外形,完全保留单座机的机载设备和武器,并具有相同的作战能力,两者的主要区别在于机身头部结构和垂尾。苏-27УБ采用串列式双座舱布局,后舱高于前舱,舱盖向后上方开启。为保证航向稳定,垂尾高度增加420毫米,垂尾面积增加1.55平方米。1985年3月,苏-27УБ首飞成功,1986年第一架苏-27УБ装备部队,批生产任务由伊尔库茨克飞机制造厂承担。
  1982年,针对配装大功率雷达,使飞机重心前移的问题,提出了安装附加前翼的设想。1985年安装附加前翼的试验机(T-10-24)投入试飞,由于前翼和升力机身出现了良性耦合作用,飞机最大升力明显增加,同时还发现了其他的重要功能,试验结果令人振奋。这项试验为后来的K型和M型飞机研制奠定了基础。
  为增加航程,80年代中期开始了苏-27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,接受加油机的油料。1987年6月,一架安装空中加/受油系统的苏-27双座机完成了莫斯科-共青城-莫斯科航线的不着陆转场飞行,总航程13440千米,历时15小时42分,期间共进行74次空中受油。
  在80年代中期,还进行了发动机推力矢量控制技术的研究。1986年,"土星"科研生产联合体研制出改进型AЛ-31Ф发动机,其轴对称铰接式可转向喷管,能够实现在垂直面内±15度范围的推力矢量偏转。1989年,推力矢量控制验证机开始试验飞行。结果表明,通过发动机推力矢量控制,飞机能够在迎角90度、速度接近零的条件下得到有效控制。这项试验成果后来被用在苏-37和苏-30MKИ飞机上。值得一提的是,"土星"厂还进行了可变几何形状的平面喷管技术研究,这项技术既可保证垂直面内,也可保证水平面内的推力矢量控制,同时还可大大降低飞机红外辐射等级,并且在飞机着陆时提供反推力。该项技术在由苏-27УБ改装的试验机上进行了20多次飞行试验,但因为经费不足而被迫终止了。
  苏-27作为一种高品质、高性能的飞行平台,还被广泛用于其它高新航空技术的试验,如在座舱右侧控制台安装侧驾驶杆的试验、新型空空导弹后向发射的试验等。这些研究成果,在研制改进型战斗机和制造新型作战飞机时都得到了应用。


描述:图01 苏-27的试验机(T-l0-1)完成使命后,现已陈列于莫斯科的航空博物馆
图片:

描述:图02 该机为苏-27早期生产型,第一批装备苏/俄空军
图片:

描述:图03 俄罗斯空军装备的苏-27УБ机群,整齐的停放在机场停机坪上
图片:


◆"侧卫"风采之二-发展篇/多彩的改进改型

  王旭东

  1984年苏-27开始装备部队,由于首批生产型的苏-27主要采用了T-10C的设计,因此,该型飞机又被称为苏-27C,再加上稍后服役的苏-27УБ,苏-27家族从此开始就形成了两个基本型,苏-27后来的各种改进改型都是以这两个型号为基础发展起来的。苏霍伊设计局在20世纪80年代初确定了两个主要改型发展方向:一个是K型,就是舰载型;一个是M型,即陆基多用途提高型。K型机后来成为苏-33;M型则衍生出了苏-35、苏-37、苏-30和苏-34。这中间还出现过两个型号,即苏-27П和苏-32ФН。苏-27П为拆除了空对地武器组件的苏-27截击型,而苏-32ФН则是苏-34的海军出口型。由此可见,苏-27的改进改型是丰富多彩的,不管它们的编号和用途有什么不同,但都与苏-27一脉相承。

◎蓝天碧海间一苏33舰载机

  苏-27K舰载机的研制并不顺利,它随着苏联航母战略的变化经历了曲折的过程。上世纪50年代末期之前,苏联军方对航母的必要性是持基本否定态度的。美国装备弹道导弹潜艇后,苏联高层才认识到舰载航空兵反潜作战的必要性,先后建造了"基辅"号等四艘航母巡洋舰,搭载卡莫夫系列直升机和雅克-36M垂直/短距起降飞机。由于载机的作战半径小、攻击效率不高,海军方面多次要求建造80000吨级的核动力航空母舰,以搭载高性能的战斗机,但均遭到苏联高层的否决。后来在海军司令戈尔什科夫元帅的一再坚持下,才通过了一个"大型航空装备巡洋舰"项目,并选择苏-27K、米格-29K等为舰载机。但航母巡洋舰受也到种种限制,不允许采用飞机弹射器,载机只能斜板起飞。新的航母巡洋舰为55000吨级,计划建造三艘,第一艘于1982年开始建造,1985年下水,被命名为"第比利斯"号。苏联解体后,只有"第比利斯"号被编入俄罗斯海军,并更名为"库兹涅佐夫海军元帅"号。
  苏霍伊设计局早在1978年就完成了苏-27舰载型的预先设计,1982年开始在地面模拟甲板上进行飞行试验,期间共发生了三起严重飞行事故,但取得了重要数据,最终形成了苏-27K的工程设计方案。
  为改善升力特性,最大限度地缩短起飞滑跑距离,在飞机上安装了前翼,并相应改变了边条的外形。为便于舰上停放,机翼被设计成折叠式的,使飞机的停放宽度由14.7米减小为7.4米;水平安定面的外翼可以折叠,中央尾锥的末端能够上仰,空速管可向下转动。用双段襟翼和副翼代替单段襟副翼,同时加大了襟翼和副翼的面积,使机翼面积增大到67.8平方米。为适应斜板起飞的特殊要求,主起落架和前起落架支柱得到加强;前起落架支柱上面加装了着陆灯和三色信号灯,配有两个机轮。中央尾锥梁被截短,下方安装有着陆拦阻钩。为增加航程,机上安装了空中受油系统。由于舰上降落承受的过载比陆上更大,对机身和机翼的结构进行了加强。为保证飞机在没有挂上拦阻钢索的情况下安全复飞,发动机进行了特别设计,增加了"特殊工作状态",推力也提高到125.5-127.5千牛(12800~13000千克)。为了适应前翼和新的增升装置工作,以及折叠外翼、平尾,收放拦阻钩的需要,飞机液压系统进行了很大改进。1989年11月,在黑海海域,普加乔夫驾驶苏-27K试验样机首次完成了在"第比利斯"号航母上的着舰降落。随即,苏-27K被正式命名为苏-33。
  为满足培训舰载机飞行员的需要,苏霍伊设计局又开始着手设计双座教练机-苏-27KУБ(即苏-33KУБ)。研究表明,舰载教练机不能采用串列式座舱布局,因为后舱飞行员的视野不足以保证在舰上安全降落。设计师决定采用苏-27ИБ(苏-34)并列双座的布局形式。苏-33KУБ飞机上采用了许多高新技术:加大了机翼面积;配装前缘襟翼,与襟副翼相配合,成为"自适应机翼",使飞机升阻比提高10%;配装带矢量控制系统的AЛ-31Ф"海洋"型发动机;装备高精度的全自动导航系统和先进的座舱信息控制系统;设计了中间位和侧位两种驾驶杆等等。1999年4月,第一架苏-33KУБ完成首飞。
  苏-33KУБ是一种被人们所特别关注的机型。该机名为战斗教练机,实为威力强大的多用途战斗机。它不仅能遂行一般舰载机的任务,还能担当空中指挥机;由于其出色的短距起降性能,不仅适合于海军航空兵,也适合于空军使用。

◎迈上新台阶-话说苏-35

  苏-27最初是被当作空中优势战斗机来设计的,后来加装了空对地武器,但其火控系统不具备发现和识别地面目标的能力,致使空地作战效能相对不高。为此,苏霍伊设计局开始酝酿"空军多用途型"方案,这就是M型飞机计划。最终促使该计划得以实施的有两个重要因素:一是1982年有关方面决定用新型H-001雷达取代"剑"型雷达,这种雷达作用距离更远、抗干扰能力更强,并且增加了空对面工作模态,为M型飞机研制提供了一个契机;二是美国70年代末开始研制带有惯性校正系统和主动雷达制导的新型中距空空导弹(即后来的AIM-120导弹),该导弹不需要载机雷达照射,具有"发射后不管"的能力,一架载机可以同时发射多枚导弹,攻击多个目标。为确保苏-27与美国战机在中距空战中的对抗能力,必须进一步提高苏-27的整体水平。
  1983年确定的M型飞机发展思路是:以苏-27和苏-27УБ为基础,装备新型РЛСУ-27火控雷达系统;配备主动雷达制导的PBB-AE中距导弹,以及先进的空对面武器;安装新型电子防御系统和航行设备。该型飞机编号苏-27M,代号为T-10M。1985年,苏-27M飞机设计草图完成。1987年,苏霍伊莫斯科飞机厂开始组装苏-27M试验样机。1988年,苏-27M试验样机完成首飞。1992年4月,第一架批生产型的苏-27M出厂9月被正式命名为苏-35。1993年8月,苏-35在莫斯科茹科夫斯基国际航展上进行了精彩的飞行表演,其中,从盘旋状态进入超大迎角的"侧钩拳"机动轰动全场,引起世界关注。
  苏-35采用静不稳定三翼面设计,前翼能够在-50度至引0度的范围偏转,从而保证了飞机纵向静不稳定,提高了飞机升力特性,显著改善了飞机的飞行品质,有效降低了机身和翼根载荷。苏-35配装了相对厚度较大的新型机翼,能够装载更多燃油。增大垂尾高度和垂尾翼弦长度,同时加装垂尾油箱。翼下增设2个挂点,使全机外挂点达到12个。为增加航程,加装了空中受油系统。换装靠背倾斜角为30度的新型弹射座椅。起落架进行了加固设计,前起落架采用双机轮。
  苏-35装有数字电传操纵系统。该系统纵向通道为四余度,侧向通道为三余度。批生产型的苏-35装备更先进的H-011脉冲多普勒抗干扰雷达,高低角采用电子扫描,方位角为机械扫描。机载雷达与光电瞄准系统及改进的头盔瞄准具相配合,能够同时探测15个空中目标,同时攻击6个空中目标。苏-35采用惯性导航与无线电导航相结合的综合导航系统。防御系统包括光学告警器、雷达波段工作的主动抑制系统、无源干扰器和红外干扰发射器等。
  苏-35有多种武器外挂方案,除挂装P-27和P-73系列空空导弹外,重点配备了新一代空空导弹和空对面武器。在空对空武器中,主动雷达制导的P-77(即PBB-AE)中距导弹具有"发射后不管"的能力。在空对面武器方面,装备有X-31A反舰导弹和X-31П反辐射导弹,X-29系列空地导弹,以及各类非制导武器。
  与苏-27相比,苏-35的机高增加0.5米,空机重量增加2000千克,正常起飞重量为25700千克,最大起飞重量达到34000千克。由于采用了先进的空气动力技术,苏-35的飞行性能依然保持了苏-27的水平。

◎沙漠涂装的"711"-苏-37的诞生

  苏-37只是苏-35的改型,以至于一般人从外观上难以辨别出两者的差别。20世纪90年代中期,俄罗斯遇到了苏联解体后最困难的时期,为了换取硬通货,俄罗斯向全世界大量抛售先进武器装备。1994年,刚定型的苏-35获得了出口许可证。年底,当获悉阿拉伯联合酋长国准备采购一批高性能战斗机的消息,有关方面决定向阿拉伯人推销苏-35战斗机。为此,他们将一架机号为711的批生产样机(T-10M-11),按照定货方的喜好进行了改装。换装法国的座舱显示设备,更换了一些不够先进的机载设备,为取悦对方,甚至涂装了中东沙漠地区贯常采用的沙漠迷彩图案。但是,由于阿拉伯联合酋长国长期使用法国战斗机,致使苏-35投标失败,阿联酋人依然选中了达索公司的"幻影"2000-9飞机。
  沙漠涂装的711号飞机,被决定当作发动机推力矢量控制系统、新式座舱操纵系统及新型航电设备的飞行试验机。在711号试验机上,安装了新改进的AЛ-31ФУ发动机。该发动机带有俯仰推力矢量控制系统,并装有与飞行控制系统相交联的数字电子调节系统,发动机喷管可以在垂直面内偏转以控制飞机的俯仰运动,喷管偏转角±15度,偏转角速度30度/秒;还能通过左、右发动机推力的差动,控制飞机的偏转运动。711号试验机的火控雷达系统进一步得到完善,换装采用相控阵天线的H-011M雷达,在中央尾锥中配装了后视雷达,确保飞机能向后发射空空导弹。为便于飞行员更好地控制飞机,在座舱右操纵台安装了侧驾驶杆和应变式发动机油门杆。在座舱仪表板上设置了平视显示仪和四个大屏幕彩色显示器。改造后的711号试验样机于1996年4月首次飞行,与苏-35相比,该机的技术水平和作战能力都有一定提高。为强调这些差异,也是为适应市场化操作的需要,711号机还处在工程设计状态时就被命名为苏-37。
  事实上,在90年代初期还有一种飞机被命名为"苏-37",也出自苏霍伊设计局之手,不过它同苏-27家族没有任何血缘关系,它是在继承苏-25技术特点的基础上,专门设计的一种"三代半"战斗机。该机设计起飞重量18000千克,采用先进的气动外形,单台发动机推进,共有18个挂点,既能遂行歼击任务,也能遂行强击任务。但遗憾的是,由于俄罗斯经济不景气,试验样机还未出厂就胎死腹中了。于是将"苏-37"的名号赋予了苏-35的改进型-711号试验样机。
  在1996年9月的英国范堡罗航展上,俄罗斯英雄、功勋试飞员弗罗洛夫驾驶711号苏-37飞机首次在国外亮相,他以其独门绝技-"弗罗洛夫法轮"征服了所有观众。"弗罗洛夫法轮"是迄今为止其它飞机不可能完成的动作。飞机在平飞过程突然绕横轴转动360度,完成一个无半径筋斗,然后继续平飞。除了"法轮",弗罗洛夫还表演了最小半径加力转弯、可控螺旋等同样独一无二的动作,显示出苏-37出色的过失速机动能力和极佳的飞机操纵性能。

◎开发双座机-苏-30系列

  20世纪80年代后期,苏联防空军希望能有苏-27УБ双座机的专用改进型装备部队,并要求这种改进型飞机不仅要具备远程截击能力,还能担任空中指挥机,以指挥单座的苏-27编队作战。防空军的这项建议,主要基于两种考虑:一是苏联疆域辽阔,在北方及远东地区野战机场分布数量稀少,难以建立足够多的地面指挥所;二是苏-27装备部队后,防空军飞行员对苏-27УБ双座机的评价极高,认为它不仅保持了单座机所有的战斗性能,还大大减轻了飞行员的工作负担,对飞行员心理也有很大的好处。
  苏霍伊设计局针对防空军的要求,决定研制新的双座机,该机的编号为苏-27ПУ,代号T-10ПУ,后来被正式命名为苏-30。1987年,开始苏-27ПУ的研制工作,整个过程进行得很顺利。首先在试验样机上加装了空中受油系统,接着改造后舱的信息显示设备,以便于指挥员作战指挥。在后舱安装了宽幅战术情况电视显示器,可以显示目标的运动坐标和特性,以及编队各机的空中位置信息。同时还对航行综合系统和电传操纵系统进行卜些改进。1991年,在伊尔库茨克飞机制造厂开始苏-30的批生产。1992年,第一架批生产型苏-30首飞。但此时苏联解体,独联体国家处在一个比较混乱的时期,生产出的苏-30无人问津。伊尔库茨克工厂将两架苏-30送给飞行试验研究院的"试飞员飞行表演队",改装成苏-30MK表演机。从此,苏-30飞机在世界各地的航展中频频露面,扮演起苏-27系列飞机推销员的角色。
  早在1989年的巴黎航展上,弗罗洛夫驾驶的双座机就号称"苏-30MK",后来苏霍伊设计局毫不讳言地说,当时参加表演的不是苏-30MK,而是苏-27УБ,冠以"苏-30MK"的名字只是为了寻求国外客户。为提高苏-30飞机在国际市场上的竞争力,苏-30MK被改造成多用途战斗机。与苏-30批生产型飞机相比,由于装备了多种空对面制导武器,其战斗力得到大幅提高。苏-30MK上可以装备X-59M、X-29、X-31A等先进的空对面制导武器。还可挂装P-77中距空空导弹。12个外挂点能够挂装8000千克各型武器。
  1996年,印度表示了购买苏-30MK的意向,同年年底双方签署合同。根据印度要求,所购飞机在苏-30MK的基础上做了较大的改进,最后定名为苏-30MKИ。在苏-30MKИ布局中增加了类似苏-35那样的前翼,安装了类似苏-37的发动机推力矢量控制系统,配备P-27系列、P-73,系列和P-77导弹,以及空对面武器X-59M、X-29T、X-31A、X-31П等。另外,加装了西方的无线电电子设备。使用带相控阵天线的H-011M雷达。可能因为苏-30MKИ太昂贵了,印度在采购苏-30MKИ的同时,还要求提供一种不装前翼和推力矢量控制系统的单座飞机,这种飞机被命名为苏-30KИ。
  根据用户要求,苏霍伊设计局与阿穆尔-共青城厂密切合作,又研制出苏-30MKK双座多用途战斗机。它是从苏-27CK派生出来的,与基本型最明显的差别是采用了串列式双座舱,其垂尾与苏-35飞机的相同。苏-30MKK安装了空中受油系统,配备了比较先进的机载电子设备。苏-30MKK既可遂行制空任务,也可遂行对地攻击任务。
  1996年,苏霍伊设计局还研制出了一架编号为苏-30K2的多用途战斗机,与其它苏-30不同,苏-30K2采用了与苏-33КУБ舰载战斗教练机相同的并列双座舱。纵观近几年俄罗斯的军事贸易情况,苏-30似乎正在成为苏-27系列外贸型飞机的代名词。可以预见,随着亚太地区、拉丁美洲、非洲、近东地区的空军对苏-27系列飞机兴趣的增加,不久的将来,还会有形形色色的苏-30改型面世。

◎突击从空中发起-注目苏-34

  杜黑认为,空军的特点在于它长于进攻,从空中发起突击是控制战场的重要手段,也最能体现空军的价值。上世纪七八十年代,苏联空军的战斗轰炸机部队规模很庞大,主要由苏-17、米格-27和苏-24等组成,其装备水平能够适应当时的作战样式。但进入80年代中期,防区外精确打击成为空中突击的发展趋势,原有的装备不能满足作战要求,急需新型飞机替代。为此,苏霍伊设计局决定以苏-27УБ双座机为基础研制新一代战斗轰炸机,编号为苏-27ИБ,代号T-10B。
  为提高战斗效能和飞行安全性,苏-27ИБ采用并列双座方案,飞行员在左边,雷达领航员在右边。前起落架前移,配装双轮,乘员通过起落架支柱舱进入座舱。为提高气动性能,加装了前翼,成为"三翼面"布局。对机身头部进行重新设计,机头呈标志性的"鸭嘴"状。安装带相控阵天线的多功能机载雷达,中央尾锥内装后视雷达。增大机内空间,使储油增加30%;为了增大航程,加装空中受油系统,并设置了三个大容量副油箱挂架。苏-27ИБ最大飞行重量达到45000千克。为此,加强了机体结构,采用小车式主起落架。
  1986年6月,苏共中央批准了研制新一代战斗轰炸机的要求。1987年,苏霍伊设计局完成了苏-27ИБ的设计草图。1990年,第一架T-10B试验样机首次升空。1994年,第一架批生产型苏-27ИБ在西伯利亚契卡洛夫航空生产联合体出厂并被正式命名为苏-34。1995年春,俄罗斯决定派苏-34参加巴黎航展,为争取海军巡逻攻击机的潜在用户,在巴黎,苏-34以苏-32ФH的名字参加了展出。
  苏-34装有多模态的相控阵雷达,能够探测小型地面目标,能同时探测和跟踪多个空中目标;对典型空中目标的探测距离为200-250千米。苏-34的后视雷达,不仅能及时发出来袭警告,还能保障向后半球发射空空导弹。双通道电视和红外成像系统与激光测距仪交联,提高了飞机在复杂条件下搜索和攻击小型目标的能力。苏-34具有地形跟踪和地物回避能力,可有效实施低空突防。苏-34的全套高精度攻击武器体系,能够摧毁250千米距离内的所有地面/水上目标。苏-34还可挂装带有70个无线电声纳浮标的吊舱。同苏-27相比,苏-34的飞行性能有所降低。尽管如此,苏-34飞机仍然被认为是俄罗斯空军最具优势的飞机之一,其机载无线电电子设备已接近世界第四代战斗机的水平,并计划配装新一代AЛ-41Ф涡扇发动机,其全加力推力达到196.1千牛(20000千克),并且具有推力矢量控制能力。


描述:图04 苏-33和苏-33KИБ舰载机双机编队飞行
图片:

描述:图05 苏-33舰载战斗机停放在地面,机翼外段向上折起,翼尖挂的是电子对抗舱、翼下挂有P-73和P-27型空空导弹
图片:

描述:图06 苏-35采用三翼面设计,机身和机翼下共有12个挂架,此图为双机编队飞行
图片:


描述:图07 苏-37试验机,编号为711,为了迎合客户,采用了沙漠迷彩图案
图片:

描述:图08 图中的801号机为苏-35УБ,504号机为苏-30MKK,完成双机编队飞行后准备着陆
图片:

描述:图09 苏-35УБ着陆时,为了缩短滑跑距离,必须打开机背上的大减速板和尾部的阻力伞
图片:


描述:图10 在1995年巴黎航展上,苏-34首次参加展出,并作了飞行表演,当时的名字为苏-32ФH
图片:

描述:图11 苏-27战斗机系列发展谱系(2000年以前)
图片:


◆"侧卫"风采之三-系统篇/出色的机载系统

  王旭东

  现代战机的机载设备和机载系统是十分复杂的,但对飞机的作战能力又是至关重要的。若要真正了解一架飞机,必须了解它的关键设备和系统。本篇重点介绍了苏-27系列飞机的动力装置、火控综合系统、机载武器以及电子对抗设备。

◎动力装置

  苏-27的动力装置,包括两台AЛ-31Ф加力式涡扇发动机,带调节板、辅助进气门、导气道的进气道,冷却系统,通风/通气系统,燃油系统,消防系统,防护系统,涡轮起动机以及外置附件机匣等。
  AЛ-31Ф发动机是由莫斯科"土星"发动机制造厂研制的,总设计师是留里卡。"土星"厂与苏霍伊设计局的合作开始于1947年,此后,苏霍伊设计局的大多数飞机都配装"土星"厂的产品。苏-7、苏-9、苏-11配装的是AЛ-7Ф发动机,苏-17、苏-24配装的是AЛ-21Ф发动机。由于长期合作,在苏-27方案设计阶段,苏霍伊设计局就选择了正在研制的AЛ-31Ф发动机。值得一提的是,该发动机的设计专利属于留里卡本人,早在卫国战争之前,他就获得了设计涡扇发动机的专利证书。
  研制AЛ-31Ф,对"土星"厂来说是一项艰巨的任务。按照要求,新发动机的全加力推力不低于122.6千牛(12500千克),比AЛ-21Ф高出12%;而最大耗油率不得高于0.61千克/千克.小时,比AЛ-31Ф低25%。公正地说,在20世纪70年代初期,要达到这样的指标要求,几乎是不可能的。为保证给定的发动机性能,"土星"厂决定采用双涵道布局,4级低压风扇压气机、9级高压压气机、1级高压和1级低压涡轮,将涡轮前温度提高到1665°K。为此,需要将涡轮叶片做成单晶体,不要冷却。但是单晶体叶片一直没有研制出来,只好采用钢质叶片,外加耐热镀层并进行空气冷却,结果性能达不到设计要求。技术上的困难明显地拖延了发动机的研制周期,第一架原型机T-10出厂时,仍然没有一台AЛ-31Ф可供使用,只好用AЛ-21Ф替代,但是"土星"厂最终获得了成功。1978年,AЛ-31Ф开始配装第二批试验样机;1984年,配装首批批生产型飞机。从1974年首次试验到1985年获得国家许可证书,AЛ-31Ф的调试、改进共经历了11年时间,其艰难坎坷可见一斑。
  AЛ-31Ф发动机全加力状态推力122.6千牛,最大状态推力76.2千牛(7770千克),全加力状态耗油率1.92千克/千克.小时,巡航状态耗油率0.67千克/千克.小时。总压比23.8,涡轮前温度1665°K,发动机净重1530千克,长度4950毫米,最大直径1180毫米,第一次大修前寿命1000小时,规定使用期限1500小时。在苏-37飞机上配装的AЛ-31ФУ改进型发动机,在垂直面内±15度范围,偏转发动机喷口(既可同步偏转,也可不同步偏转)实现了推力矢量控制。AЛ-31Ф是一种性能优异的涡扇发动机,并且具有很大的发展空间,如果在材料、工艺方面有所突破的话,发动机的性能还将得到提高。AЛ-31ФУ发动机即使在今天,也是世界上最好的航空发动机之-,与美国的F100和F110发动机处在同一档次。
  苏-27共设置了4个机内油箱,未配备副油箱,总储油量为11975升(9400千克)。在苏-35和苏-37飞机上,由于机翼油箱增大容量,增加两个垂尾油箱,使总储油量达到13000升(10250千克)。苏-34-飞机的机身油箱容量更大,总储油量达到15000升(12000千克),还可以挂装3个可抛副油箱。

◎机载武器

  苏-27系列飞机可以配装多种机载武器装备,其中有些武器处于世界先进水平。当然,由于苏-27的发展改型很多,不同型号的机载武器装备水平有着不小的差别。苏-27系列飞机的机载武器主要包括六类:机炮、空对空导弹、空对面导弹、制导炸弹、普通航空炸弹和航空火箭等。
  所有苏-27型号都装有一门口径为30毫米的ГШ-301单管速射机炮,安装在机翼右边条内,一般备弹150发。其它机载武器均挂载于机翼和机身下的外挂点上,苏-27基本型共有10个外挂点,1号、2号外挂点位于发动机短舱之间,沿飞机轴线排列;9号和10号在发动机进气道下面;3号和4号位于机翼内侧翼下;5号和6号位于机翼外侧翼下;7号和8号位于机翼翼尖。苏-27M和苏-27K型飞机在机翼下又增加了两个挂点(即12号和13号外挂点)。
  苏-27C和苏-27УБ飞机,可在翼下外侧4个挂点挂装4枚P-73近距格斗导弹,在翼下内侧和机身6个挂点挂装6枚P-27系列中程空空导弹;同时可以挂装空对面非制导武器8000千克,包括航空爆破弹、杀伤弹、集束炸弹和各种规格的火箭。
  苏-35和苏-37能够保证使用8枚P-27系列导弹,或10枚P-77主动雷达制导中距导弹,6枚P-73近距格斗导弹。苏-35和苏-37可以挂装多种空对面制导武器,如X-29T电视制导导弹、X-29Л或C-25ЛД半主动激光制导导弹、KAБ-500KP电视制导炸弹、X-59M中距电视制导导弹、X-31П反辐射导弹和X-31A反舰导弹等;也可挂装8000千克非制导武器,其种类与苏-27C挂装的基本相同。
  苏-34作为战斗轰炸机,其对空作战能力并没有降低,空空导弹的配置方案与苏-35基本相同。在空对面制导武器方面,与苏-35相比有一定加强,在其海军型苏-32ФH上可以挂载重型反舰导弹、鱼雷和重磅航空炸弹。苏-34的最大外挂重量也是8000千克,全套高精度武器能够确保摧毁250千米距离内的所有地面或水上目标。
  P-27中程空空导弹有两个基本型,即P-27P型和P-27T型。P型为雷达半主动制导、T型为红外制导,其增程型分别为P-27ЭР型(射程66千米)和P-27ЭТ型(射程53千米),其总体性能与美国AIM-7F"麻雀"导弹相当。
  P-73近距格斗导弹,采用全投影比红外寻的导引头,具有高机动性和高命中率的特点,是目前世界上最优秀的近距格斗导弹。
  P-77主动雷达制导中距导弹(PBB-AE),由莫斯科"三角旗"厂于20世纪80年代中期开始研制,1994年开始列装,是俄罗斯第一种"发射后不管"的中距空空导弹。它的研制工作比美国的AIM-120晚5年,但由于俄罗斯雄厚的导弹技术储备,目前已几乎消除了时间上的落差,使其成为一种与AIM-120相当的导弹。
  X-31П反辐射导弹,可依据导引头的预置频率,专门摧毁"霍克"、"爱国者"等防空导弹的搜索雷达,射程110千米。X-31A导弹专门用来攻击水面舰艇目标,采用"惯导+主动雷达"制导方式,射程50千米。
  X-59M导弹主要用于打击地面或水面重要目标,采用电视制导方式,"火箭助推+涡轮喷气"复合动力推进,射程100千米。
  X-29T和X-29Л导弹都是用来攻击地面或水上坚固目标的,射程都是10千米,X-29T采用电视制导,X-29Л采用半主动激光制导。

◎火控系统及电子对抗设备

  苏联(俄罗斯)的电子技术和计算机技术并不是很先进,因此,苏-27火控系统的研制一直不是很顺利。最初的方案是配装"蓝宝石"-23MP雷达,后来又准备配装"剑"型雷达,但"剑"型雷达在技术上存在许多问题,而被迫下马。雷达问题曾一度影响了苏-27的整体性能。但是,经过后来的努力,用追求组合优势来弥补单项技术不足的办法,使苏-27及其改型的火控系统达到了比较高的水平。
  苏-27飞机配装C-27火控系统。该系统主要由РЛПК-27雷达瞄准系统(含H-001雷达和敌我识别器)、ОЭПС光学瞄准系统(含ОЛС-27光学雷达和头盔瞄准指示系统)、"水仙花"显示系统、武器管理系统和客观检测系统等组成。H-007雷达采用缝隙式天线,能够在中脉冲重复频率状态,完成搜索和跟踪任务,对战斗机目标的迎头探测距离为100千米,尾追探测距离40千米,可同时探测10个目标,具有一定的抗干扰能力。ОЛС-27光学雷达由红外定向仪和激光测距器等组成,能够在60度方位角和12度高低角范围自主搜寻空中目标,最大搜索距离50千米。头盔瞄准指示系统在近距格斗中可以缩短瞄准时间,更快地截获目标,在最大离轴角内发射导弹。苏-27的这三种瞄准系统相互联系,相互补充,大大提高了探测、识别的可靠性和准确性,也极大地提高了苏-27的作战效率,这是苏-27飞机极具特色的设计。
  苏-33和苏-35飞机配装РЛСУ-27火控系统,将前视雷达升级为H-011,同时加装H-012后视雷达。H-011雷达依然采用缝隙式天线,但增加了探测距离,扩大了探测范围,能够在地形测绘条件下工作。该雷达对大型空中目标的探测距离达到200-250千米,可同时探测15个目标,同时使用6枚空空导弹攻击目标。苏-37、苏-34及苏-30MK配装改进的H-011M型雷达,采用相控阵天线,强化了对地工作模态,提高了探测效率。H-012后视雷达安装在中央尾锥中,探测距离40千米,它不仅能探测后方目标,还能控制向后半球发射空空导弹。此外,M型和K型飞机的光电瞄准系统、信息显示系统及武器管理系统都有很大提高。总之,这种РЛСУ-27火控系统,在三代半战斗机中是处于先进水平的。
  苏-27的电子对抗设备被称作"机载防御综合系统"。该系统主要用于记录飞机被敌方雷达照射数据,向机组发出警告,并施放有源和无源干扰。主要由"白桦"照射告警器、АПП-50无源干扰发射器和"吸住"有源雷达干扰机等组成。"白桦"照射告警器天线装在进气道侧面和飞机尾部;无源干扰发射器位于机尾边条和中央尾锥上,发射红外假目标和偶极子反射体,共配装96发干扰弹;"吸住"有源雷达干扰机位于专门的外挂舱内,需要时挂载于两个翼尖挂点上(取代翼尖弹发射装置)。苏-35、苏-37和苏-34飞机上装备了改进型机载防御综合系统,该系统包括无线电技术侦察机、红外定向仪、无源干扰发射器和有源雷达干扰机,整个系统受机载计算机控制。


描述:图12 莫斯科"土星"发动机制造厂生产的AЛ-31Ф加力式涡扇发动机
图片:

描述:图13 苏-34的机载电子设备已接近第四代战机的水平,还将配装新的AЛ-41Ф发动机
图片:


描述:图14 发动机推力矢量喷口
图片:

描述:图15 苏-27配装的H-001雷达采用缝隙天线,后来的苏-37/34配装的H-011M雷达采用相控阵天线
图片:


◆"侧卫"风采之四-评估篇/优秀的飞行性能

  王旭东

  孙子曰:"夫未战而庙算胜者,得算多也;未战而庙算不胜者,得算少也。"研究军事的人们都热衷于评估武器的作战能力,给同类武器排座次则是进行这类评估的最简单和最直观的方式。必须指出,评估现代航空兵器的作战能力,是一件极其复杂的工作,简直就是一项工程。评估方法很多,如性能对比、计算评估、专家评估、计算机模拟和实兵演习等等,这些方法都各有千秋,也很难强求一致。本文虽为评估篇,但也只能对苏-27系列飞机的综合作战能力作一个定性的分析和大致评价。
  自古以来,评价一件武器的好坏主要有两个要素-火力和机动力,进入信息时代以后,有人又提出了一个信息力的评价要素。那么我们就从这三个方面入手,来评价一下苏-27及其对手们的孰优孰劣。作为一家之言,与大家探讨。

◎苏-27的对手们

  第三代战机自登上历史舞台至今已经30多年了,有理由相信,三代机的寿命将延续到本世纪20年代。以20世纪90年代中期为界,之前的是典型的三代机,之后的多是所谓的"三代半"飞机。
  典型的三代机有F-14、F-15、F-16、F/A-18、苏-27、米格-29、"幻影"2000、"狂风"等。与二代机相比,三代机的型号品种不多,但品质优良。它们都具有良好的飞行性能,采用了许多相似的技术,如电传操纵系统、小涵道比涡扇发动机、边条翼和翼身融合体技术等;它们都装有具有下视、下射能力,多目标跟踪和多目标攻击能力的先进火控雷达;它们都配备了中距空空导弹和多种空对面武器。
  "三代半"飞机则是三代机的发展型和专门研制的对付三代机的飞机,主要有苏-35、米格-29M、F-15E、F-16blOCk60、F/A-18E/F、EF2000(欧洲战斗机)、"阵风"、JAS.39等。与典型的三代机相比,"三代半"飞机更着眼于提高信息作战能力和空对面作战能力,主要强化了其综合航电系统,配备了更加先进的武器。火控雷达的探测距离更远、工作模态更多、解析度更高,能够同时跟踪和攻击多个目标;有些采用了隐身和电子欺骗技术;配备"发射后不管"的弹药和先进的空对面武器。

◎"机动力"大比拼

  作战飞机的机动力就是指它的飞行性能,"机动力"只是一个概念性的说法。飞机的飞行性能包括稳定飞行性能和机动飞行性能两方面。稳定飞行性能参数主要有升限、最大飞行速度、最小平飞速度、航程等,它们决定了飞机的飞行包线;机动飞行性能是指飞机在短时间内改变高度、速度、俯仰角、航向角的能力,主要有爬升率、盘旋角速度、最大使用过载等参数,过失速飞行能力也属于机动飞行性能的范畴。在第二次世界大战初到60年代中期的20多年间,作战飞机的武器基本上是"航炮+炸弹’的模式,武器威力相当接近,因此,飞机的飞行性能一度成为判断飞机作战能力优劣的最重要指标。
  在稳定飞行性能方面,苏-27飞机最突出的是其航程和作战半径,明显优于同代飞机。苏-27的机内油航程达到3680千米,而F-15A、F-16C的机内油航程分别是1980千米和2000千米。与EF2000、"阵风"、JAS39相比,苏-27的航程也具有明显优势,其作战半径的优势甚至超过75%-134%。
  在机动飞行性能方面,关键性的指标是"能量爬升率"(SEP)和"空战相关参数"。能量爬升率是由美国人约翰.博伊德(John Boyd)率先提出的,它综合反映了飞机的机动飞行能力,是目前世界上公认的最重要的评价指标。在数值上,该指标等于同样条件下的飞机爬升率,苏-35的SEP值达到320米/秒,而F-15E、F-16C、阵风的SEP值分别是265米/秒、290米/秒和280米/秒,西方飞机中SEP值最大的是F-16A,为305米/50
  空战相关参数等于稳定盘旋角速度(加权)乘以瞬时盘旋角速度(加权),再乘以SEP。它实际上反映了飞机的敏捷性,在"指向即发射’的现代空战中,具有指标意义。苏-27的稳定盘旋角速度和瞬时盘旋角速度分别是22度/秒和27度/秒,而F-16C的这两个参数分别是19度/秒和24度/秒,"阵风"分别为22度/秒和24度/秒。苏-27系列飞机的空战相关参数在同类飞机中独占鳌头,苏-27的过失速机动能力更是作战对手们无法企及的。有人认为过失速机动是"花拳绣腿’,实际情况并非如此。过失速机动具有重要的战术价值,它不仅能在近距空战中快速改变机头指向,为发射导弹创造有利条件,还能在中、远距空战中,规避导弹的打击。
  总之,苏-27系列飞机的机动力出类拔萃,傲视群雄,与作战对手相比,具有相当明显的优势。

◎看看谁的火力优

  评估作战飞机的火力性能,无非是从对空火力和对地火力两个方面进行分析,而做这种分析必须考虑三个基本要素:武器的先进性、武器的种类、战斗载荷。在典型的三代机中有的侧重于空战,如苏-27、F-16等;有的则侧重于对地攻击,如"狂风’。显然,由于侧重点不同,比较火力优劣缺乏统一的标准。但是"三代半’飞机基本上都是多用途飞机,它们之间可以找到一个统一的评价标准,因此,在这里只比较苏-35、F-15E、"阵风"等三种飞机的情况。
  先看武器种类和战斗载荷。苏-35、F-15E和"阵风"都具有很强的对空和对地作战能力,都配装了机炮、空对空导弹、空对面导弹、制导炸弹和非制导武器,武器种类相差不大。苏-35有12个外挂点,战斗载荷8000千克;F-15E有15个外挂点,战斗载荷11000千克;"阵风"有14个外挂点,战斗载荷6000千克。相比之下,F-15E略占上风。
  再看空对空火力。苏-35挂载的空空导弹有P-77、P-27和P-73;F-15E挂载的有A,M-120、A,M-7F和AIM-9L;"阵风"挂载的有"米卡"和M-550Ⅱ等。其中P-77、A,M-120和"米卡"均采用惯导+主动雷达制导方式,具有"发射后不管"的能力,三者的总攻击角、最大过载、最大跟踪角速度及最大离轴发射角基本相同,但P-77的射程为80千米,AIM-120和"米卡"的射程分别为60千米和45千米,因此P-77稍占优势。在近距格斗导弹方面,P-73与AIM-9L、M-550Ⅱ相比,其突出的特点是机动性强、灵敏度高、稳定性好,P-73是当今优秀的近距格斗导弹。苏-35能够同时探测15个空中目标,同时攻击6个空中目标;F-15E和"阵风"只能同时探测10个空中目标,同时攻击6个空中目标。但考虑到P-77列装时间较晚,苏-35的空对空火力与F-15E相当,比"阵风"稍强。
  最后看空对面火力。从空对面火力配备上讲,苏-35和F-15E明显优于"阵风"。苏-35和F-15E都能挂装电视制导导弹(炸弹)、激光制导导弹(炸弹)和反辐射导弹,但苏-35的武器毁伤力强、射程远(X-31与AGM-65的比较最为典型),尤其是空对舰火力超强;而F-15E的探测能力强、武器管理系统好,参加过实战。因此,笔者认为两者的空对面火力不相上下。

◎评判信息力

  从学术上讲,信息力是一个很宽泛的概念,它应该包括信息感知能力、信息对抗能力、信息传输能力、信息运用能力和信息显示等等。由于篇幅所限,在这里只分析雷达探测能力和电子对抗能力。
  与美国和西欧相比,苏联(俄罗斯)的电子技术、计算机技术一直是弱项,早期的苏-27信息作战能力不足,一度严重影响了苏-27的整体作战性能。但换装РЛСУ-27火控雷达系统后,苏-35等发展型在这方面有相当程度的提高。H-011M雷达已经达到APG-70(F-15Et机使用)和RDX("阵风"飞机使用)等机载雷达的水平,但是在探测距离上不具有优势,解析度不够高。对相同空中目标探测,APG-70雷达的探测距离是185千米,H-011M雷达则为160千米。苏-35的探测优势体现在40千米范围内,它安装有后视雷达,比同类飞机多设置了一个光电探测通道(F-15E必须加挂光电探测吊舱后才具有),与雷达探测互为补充。
  在电子对抗能力方面,苏-35配备了齐全的电子对抗设备,安装了全向雷达告警系统、消极干扰投放系统、红外及电磁积极干扰器、导弹逼近告警系统等,虽然技术上不是很先进,但没有明显漏洞。苏-27系列飞机的隐身性能不佳,两个90度角安装的垂尾和未加任何屏蔽的发动机进气道,明显增加了雷达反射面。笔者估算,苏-27的雷达反射截面积(RCS)在12平方米左右,而F-16是4.9平方米,涂装吸波材料的F-16SR有2.2平方米。但要提醒的是,鉴于俄罗斯在欺骗干扰技术方面有着很深入的研究,对苏-35等的电子对抗能力不可轻率地做出评判。
  综合前面的分析,笔者认为,苏-35和F-15E的综合作战能力在"三代半"飞机中是最强的,同属第一档次。在典型的三代机中,苏-27的飞行性能超群、对空火力强大,但航电火控系统不够先进。还需要特别说明两点:其一,对飞机作战能力的准确评估要依据准确的数据,但是,公开发表的数据往往是被主观夸大了的(美国飞机尤甚);其二,飞机的作战能力不同于作战效能,作战效能除了作战能力外,还应包括飞机的可用度、可靠度和保障度,对于使用者来说,这四个因素具有同等重要的意义,俄罗斯飞机的保障度明显落后于美国飞机。


描述:图16 在2003年巴黎航展,苏-30MKH在表演中作大迎角机动飞行
图片:

描述:图17 苏-30MKH在表演中作盘旋机动飞行
图片:

描述:图18 苏-30MKH表演完成后准备着陆,主起落架已经放下
图片:


◆"侧卫"风采之五-相关链接(1)/中国周边国家的苏-27/30

  聂云

  俄罗斯虽然是苏-27/30战斗机的研制和生产国,然而由于经费等原因,本国部队的使用是非常有限的,到目前为止只部署了数百架,而且多数是苏-27。近年来,苏-27/30战斗机在成为俄军主力战机的同时,中国周边地区的一些国家通过军购等方式,开始越来越多地部署这两型飞机,对亚洲空中安全的影响日益增大。

◎印度:打造庞大的苏-30编队

  在中国周边国家中,印度部署苏-30战斗机的数量最多。目前,印度装备有50多架苏-30,包括苏-30КИ、苏-30МКИ和HAL苏-30МКИ(即印度航空公司生产的飞机)。其中,苏-30КИ为18架,1997年开始接收;苏-30МКИ为32架,HAL苏-30МКИ为1架,2004年12月开始交付使用。
  1996年11月30日,印度与俄罗斯签署协议,购买50架苏-30战斗机,1997年春接收首批8架苏-30КИ后,其后的苏-30进行了技术升级,包括使用AЛ-31ФУ推力矢量发动机和改进型电子系统等。
  根据计划,印度总共将装备大约200架苏-30,其中139架在本国生产。2004年底,由印度生产的第一架苏-30投入使用,它就是HAL苏-30。到2018年,印度年生产HAL苏-30的数量可达到12架左右。

◎印度尼西亚:苏-27/30小编队

  由于经济实力的限制,印度尼西亚目前只有4架苏-27和苏-30。其中,苏-27和苏-30各为两架。印尼是在2003年8月接收第一架苏-27的。在这之前,印尼主要使用的是美制战斗机。然而,由于美国对印尼采取了武器禁售政策,而A-4等美制作战飞机日益老化,急需更新,因此不得不购买俄制战斗机。根据计划,印尼将在2010年前部署4个中队的新式战斗机。2005年12月,苏霍伊公司曾透露,印尼拟购买12架苏-27或苏-30战斗机以及挂载的武器,总价值达7亿美元。

◎马来西亚:后来居上的苏-30阵容

  作为南海周边另一个重要国家,马来西亚十分重视空中远程作战力量的发展。马来西亚的空军实力较强,拥有比较先进的俄制和美制战斗机,包括14架俄制米格-29战斗机和8架美制F-18战斗机,作战范围可以覆盖南海众多空域。根据计划,马来西亚将陆续配备18架更先进的苏-30战斗机。
  马来西亚是在2003年8月与俄罗斯签署购买苏-30战斗机协议的。2004年初,马来西亚空军派出飞行员前往俄罗斯进行培训。预计,马来西亚将于2009年完成苏-30战斗机的部署。

◎越南:鲜为人知的苏-27/30

  在中国周边国家中,鲜为人知的是越南,它早就引进苏-27战斗机了。目前、越南总共有17架苏-27和苏-30战斗机。其中,苏-27于1995年5月开始部署,成为亚洲地区第二个拥有苏-27战斗机的国家(第一个引进苏-27是中国)。1998年夏,越南采购了13架苏-27。2003年底,越南与俄罗斯签署协议,购买4架更先进的苏-30战斗机。2004年11月,俄罗斯将4架苏-30战斗机通过海运交付越南空军。目前,越南的苏-27和苏-30战斗机主要部署在藩朗空军基地,由370航空师统一负责指挥。

◎泰国:打破美制战斗机的垄断

  几个年来,东南亚的泰国主要使用美制战斗机。然而,这种美制飞机一统天下的局面就要打破。2005年12月中旬,泰国与俄罗斯签署了初步协议,计划购买12架苏-30战斗机,总价达5亿美元,其中,部分款项将通过实物支付。这是泰国几十年来首次购买俄罗斯战斗机。

◎哈萨克斯坦:轰炸机换来的苏-27

  目前,中国西北部邻国哈萨克斯坦拥有61架苏-27战斗机,是中国周边地区拥有苏-27的"亚军"国家。与独联体其他国家不同的是,哈萨克斯±e并不是直接从煎苏联继承这些苏-27战斗机的。1991年苏联解体后,哈萨克斯坦"继承"了40架图-95,但因该国并不需要这些轰炸机。于是把它们还给了俄罗斯。作为交换,俄罗斯送给哈萨克斯坦一些战斗机和攻击机,包括苏-27、米格-29战斗机和苏-25攻击机。其中苏-27战斗机47架。后来,俄罗斯为了偿还债务,另外向哈萨克斯坦提供了14架苏-27。

◎乌兹别克斯坦:31架苏-27

  乌兹别克斯坦位于中亚地区,其东部离中国只有约300千米。1991年苏联解体后,乌兹别克斯坦接收了原苏联防空军留下的300架各型作战飞机,其中,包括31架苏-27战斗机,6架为苏-27УБ型。


描述:图19 印度空军装备的苏-30战斗机,大部分为苏-30МКИ(英文为MKI)型,也有少部分经过简化的苏-30КИ型飞机
图片:

◆"侧卫"风采之五-相关链接(2)/印度的苏-30怎么了?

  尹嘉言

  印度是购买俄罗斯战斗机的大国,在上个世纪末,印度从俄罗斯买了不少俄罗斯生产的战斗机,其中有米格战斗机也有苏霍伊设计局研制的苏-30战斗机。可是,就在苏-30战斗机进入印度不久,就不断传来各种负面的消息。
  在印度空军举行的一次名为"空中力量"的军事演习中,苏-30"首当其用",披挂上阵,神气十足地飞上了蓝天。可是就在,这次演习中,"神气活现"的苏-30战斗机多次"击落"了自己的同伴,究其原因是因为苏-30的机载雷达探测精度和识别目标能力不足,关键时刻"敌我不辨",常常把同伙当成了"敌人’。印度空军只好下令:苏-30的飞行员必须在眼睛能够看到并且识别出目标的情况下,才能开火。印度空军有的飞行员就提出疑问:苏-30战斗机的雷达,号称最大探测距离是200多千米,最大跟踪距离为185千米,可是机载雷达还不如我们的眼睛,这样的战斗机还能不能作战?
  其实,让印度空军最恼火的并不是雷达的问题,战斗机的"心脏"出问题是最可怕的事情。2003年9月,在一次飞行结束后的例行检查中,印度空军的机务维护人员发现,有数架苏-30战斗机的发动机叶片出现严重裂痕。随后,印度空军立即宣布停飞苏-30战斗机,这是苏-30战斗机在全球范围内第一次停飞。就在这次苏-30战斗机停飞之后不久,印度空军的一位官员向外界公布说:我们购买的俄罗斯苏霍伊设计局研制的苏-30МКИ(英文MKI)多用途战斗机出现了发动机方面的问题。目前空军所使用的28架苏-30都有问题,需要提前开始大修。这一问题的出现迫使我们考虑放慢原定从俄罗斯接收其它苏-30МКИ的进度。
  这一次又是发动机出现了问题。也许有人要问:印度空军的苏-30战斗机的发动机到底出了什么问题?说起来其实很简单,这两起发动机出现的问题其中一起,是印度空军第24战斗机中队装备的苏-30战机在平均飞行700小时后,发动机叶片都出现裂痕,如不修理,将有机毁人亡的可能。后来印度空发现苏-30МКИ飞机发动机的表现更糟糕,故障率相当高,平均飞行300小时后发动机就可能出现故障。飞行员们还反映,苏-30战斗机在加速飞行状态和垂直爬升时,机身有剧烈震动现象。这样一来地勤人员就不能按照原来要求的时间进行大修,只能不定期地进行大修。
  面对如此严重的发动机故障,印度空军参谋长克里希纳斯瓦米上将不得不亲自出马,赴俄罗斯进行"紧急访问",同俄方就印度苏-30战斗机的重大安全问题进行磋商。
  面对印度空军的种种指责,俄罗斯方面解释说:如果是在正常条件下使用,发动机在担保寿命期内不会提前报废,也不会导致飞行中各种故障现象的发生。俄方还解释说,发动机出现问题是因为南亚地区的天气干旱炎热,对发动机的工作有很大影响,而且印度空军飞行员使用苏-30进行飞行训练时强度太高,并且频繁在训练中演练垂直爬升以及空中"眼镜蛇"动作。更重要的是,印度空军的地勤维护工作不到位,在使用维护发动机时比较"粗暴",使发动机寿命降低。
  对俄罗斯人这样的说法,印度空军参谋长克里希纳斯瓦米忿忿不平:"刚开始俄罗斯人说我们的飞行员缺乏训练而无法掌握苏-30,现在又说我们的训练强度过高而把飞机搞坏了!看来苏-30МКИ只有待在机库里才最保险!"说到地勤的维护问题,印度军方也不以为然,印度空军的将军们说,与苏-30МКИ同样精密的"幻影"2000已经在印度空军部队中服役多年,却从未出现这些问题。争论的结果是俄国人不得不派出专家帮助印度解决出现的问题。
  随后,印度又从俄罗斯接收了已安装推力矢量喷管的苏-30战斗机,这对印度空军
来说多少是一种安慰,毕竟装备这种有推力矢量技术的战斗机的国家还不多。可是新的问题又来了,俄罗斯方面声称,这种安装推力矢量喷口的苏-30战斗机使用时间可以达到260-500小时,可是印度空军的飞行员只使用这种战斗机飞行了20多个小时,就必须更换推力矢量喷口,这与俄罗斯方面声称的可用时间相差甚远。
  面对苏-30战斗机出现的种种问题,印度空军不得不重新审视从俄罗斯进口的这些苏-30战斗机。他们发现苏-30战斗机的问题还有很多,比如攻击能力不强,苏-30战斗机都没有配备"发射后不管"武器。有的飞行员说,苏-30是"三代战机,使用的是二代半的机载武器"。还有,苏-30的雷达特征十分明显,也就是说,对方的雷达很容易发现它,没有一点隐身的考虑。苏-30的雷达反射截面积有10平方米,美军的F/A-18E/F"超级大黄蜂"的雷达反射截面积只有1.19平方米。
  尽管苏-30战斗机存在一些问题,但是印度人认为,这种战斗机的机动性、操控性等方面都是十分优秀的,是一种"买得起、用得起"的战斗机。印度空军还是很钟爱苏-30战斗机的,这也是事实。

-End-

图片:

图片:

 

没有评论:

发表评论