苏－２７之完全手册
研发背景
苏-27（Su-27/Cy-27）是由前苏联苏霍伊设计局（Sukhoi Design Bureau）于六十年代末设计的一种前线歼击机（Front-line Fighter，亦称其为拦截歼击机即Intercep tor Fighter），北约代号“侧卫”（Flanker）。当时，美国受前苏联全天候改进型米格-21D、米格-25原型机和米格-23原型机首飞成功的影响，从1965年开始相继提出了F- 15“鹰”（YF-15 Eagle）重型战斗机计划和F-16“战隼”（YF-16 Fighting Falcon）轻型战斗机计划作为美国空军未来的新主力战斗机，并形成“高低搭配”的概念。而与 YF-16竞争轻型战斗机计划失败而落选的YF-17则被美国海军看中成为其主力舰载机F/A- 18“大黄蜂”（Hornet）。苏联人当然不甘落后，作为回应，前苏联于1969年开始进行有针对性的PFI（Perspektywnyi Frontowoy Istryebytyel/Perspective Frontline Fi ghter ）未来前线战斗机招标，其主要目标就是要超越F-15，所以这个计划也简称为“ 反F-15”（Anti-F-15）。
帕维尔·奥·苏霍伊 参与竞标的有雅克福列夫设计局（Yakovlev）的雅克-45（Yak-45）、米高扬设计局（Mikoyan）的米格-29（MiG-29）以及苏霍伊设计局的T-10（苏-27的原型机，为苏霍伊设计局内部编号，T即Triangular代表三角翼布局，10代表苏霍伊设计局的第十种三角翼飞机）。经过一番激烈竞争后，当局决定发展较轻的米格-29以对抗F-16、发展重型的苏 -27以对抗F-15。而落选的雅克福列夫设计局则只能抹着眼泪继续独自搞它的垂直/短距起落飞机系列去了。
作为重型拦截歼击机，Su-27的主要设计战术要求是：最大速度达到2500千米/小时（海平面最大速度1500千米/小时）；最大升限18500米；航程2500千米；能够消灭高度为30米到18000米、时速2400千米（海平面时速1400千米）的敌机；能够在1200米长的跑道上起降。 当时前苏联在先进材料技术（尤其是钛金属）方面和在电传操纵系统方面（已在苏霍伊T-4上试验成功）具有一定优势，这对后来苏-27的发展起了很大作用。不过据传，老苏霍伊认为靠那时候苏联的科技水平尤其是航空电子方面，要造出比F-15好的飞机几乎是不可能的。但到后来前苏联科技人员忘我的工作热情与辉煌的成果使他对自己的项目充满了信心。唉，只可惜他自己没能撑到苏-27上天的哪一刻，帕维尔?奥西波维奇?苏霍伊（Pavel Osipovich Sukhoi）于1975年9月15日与世长辞。在这之后由西蒙诺夫（M ikhail P. Simonov）担任主设计师之职。困难重重 苏-27较以往的俄制飞机最大的创新有两个：翼身融合技术（Blended Fuselage/Wi ng Layout）与4余度模拟电传操纵系统（Quadruplex Analog Fly-by-wire Control Sy stem），这使得苏-27成为前苏联首架具有放宽安定性的飞机。 优秀的整体气动布局还使得机身可以放置大量燃油。要达到2500千米的航程需要53 50千克的燃油，而苏-27可以盛放9000千克的燃油。尽管燃油重量指标远远超过了设计要求，但这也带来一些问题：按设计要求苏-27的机身强度应能在80%载油量时可以承受8g 的过载，而这个80%的载油量是针对5350千克而言的。如果在载油量为9000千克时达到这个要求的话，那么为加强强度，飞机的空重将会增长到一个可怕的数字。为此，设计师将设计指标改为标准油箱容量为5350千克，剩下的3650千克燃油空间则作为内部附油箱。这样，苏-27的最大油量航程由原来的2500千米增长为4000千米。 苏-27的仪表还是比较传统 下一个面临的问题是选择一种合适的发动机。在设计初期本想直接采用现成的AL-2 1F，但它并不能提供设计要求的推力和经济性。在这种情况下，留里卡设计局（Lyulka Engine Design Bureau）受命开始研发全新的AL-31涡轮风扇发动机。新发动机的基本性能要求是单台推力达到122.5千牛，单台巡航耗油率小于0.061千克/小时/牛，但在当时研发过程中遇到一些困难（如Monocrystal Shovels），所以研制出来的AL-31的性能较设计指标有所下降（如单台巡航耗油率增加到0.068千克/小时/牛）。不过由于AL-31 的开发周期长达十几年，所以苏-27的原型机首次试飞时采用的是改进过的AL-21F3型涡轮喷气发动机。 另一个困扰设计师的大问题是航空电子设备，尤其是雷达设备。原设计准备采用平板缝隙阵列天线（Slit Antenna），但对当时的苏联科技来说太先进了，因此后来所装备的NIIP N-001雷达（北约代号“翼缝背”）还是一种使用传统抛物面天线（Paraboli cal Antenna）的脉冲多普勒雷达（Pulse-Doppler Radar）。新雷达的探测范围是240千米，而跟踪范围是185千米，并首次具备下视下射能力（Look down/Shoot down capabi lity）。据闻该雷达设计的时候曾经使用了一些美国休斯公司（Hughes Electronics） AN/APG-65（用于F/A-18）和AN/AWG-9（用于F-14）上的一些技术以扩展其探测范围。本来还打算在苏-27上配备R-33雷达制导导弹，但由于和雷达的控制频率不相匹配而被取消。在后期的原型机还开始安装测试与雷达配套的OEPS-27型光电系统，其中包括带激光测距仪的红外搜索跟踪探测器（IRST），配合飞行员的头盔目标指示器（Helmet Mounted Target Designator）可以使苏-27具有离轴攻击目标能力。
首架苏-27原型机T-10-1于1977年初出厂，并于1977年5月20日在儒可夫斯基试飞研究院（Zhukovsky Air Base and Gromov Flight Research Institute）完成其处女航，试飞员是伊留申（V. S. Ilyushin）。没过多久，在1978年初美国侦察卫星首次拍到T- 10-1的照片，由于误将儒可夫斯基当作拉明斯科（Ramienskoje Site），美国人将这架从未出现过的飞机称作RAM-K。1978年T-10-2也出场了，但不久后就由于电传操纵系统故障而坠毁，试飞员耶夫根尼?索罗维约夫（Yevgenyi Soloviov）不幸牺牲。安装了因机匣装在发动机底部倍受争议的AL-31F涡轮风扇发动机的T-10-3于1979年出厂，并于1979 年8月23日仍然由伊留申首飞成功。1979年10月31日首飞的T-10-4同样使用了AL-31F发动机。T-10型总共制造了10架，剩余几架（T-10-5, 6, 9, 10, 11号）都使用AL-21F发动机。 浴火重生 通过与由波兰间谍马里安?佐查斯基（Marian Zacharski）搞来的F-15性能资料相对比，设计师发现T-10还不能与它的竞争对手相比，很多地方仍处下风。这无疑对花了10 年时间费尽心思的苏联人来说是个沉痛打击。究竟是把中等水平的飞机推向生产线，还是继续改进呢？西蒙诺夫顶住来自工厂、研究所内部外部、政府领导层的压力，为了设计出最完美的飞机下令从头来过，几乎重新设计苏-27。实践证明他是正确的。 按新要求制造的T-10S，与T-10有较大差别 按新要求制造的T-10-7和T-10-12被命名为T-10S-1（S代表系列即Series）和T-10S -2。T-10S与T-10相比改进很多，主要是。 进气道的网状隔板 飞机气动布局做了重新设计：加大机翼面积、减小后略角、除去翼刀、将弧性的翼梢改为方形并加导弹发射轨、后缘襟翼和副翼改为单一的襟副翼并增加了计算机控制的前缘襟翼、减速板从机身下方改为与F-15一样的机背减速板； 进气道改进：为了避免引擎吸入跑道上的杂物，前起落架向后移到两个进气道之间，进气道内也加装防杂物吸入的网状隔板； 发动机舱重新设计：机匣由发动机底部移到了上部，这样双垂尾也得挪个地方而放置到两个发动机外侧，而尾喷口也变为可调式； 以上几处改进使得飞机的横截面面积大幅减小，综合提高了苏-27的机动性、速度、航程。其他诸如机头、机尾、座舱、起落架等许多地方也作了明显的改进。 第一架T-10S-1于1980年出厂，1981年4月20日首飞，试飞员还是伊留申。然而此时的T-10S显然不够可靠：1981年9月3日因燃油系统故障T-10S-1坠毁，伊留申死里逃生；随后生产的T-10S-2更好不到哪里去，1981年12月23日由于前缘襟翼故障坠毁，试飞员亚力山大?科马罗夫（Aleksander Komarov）亦不幸牺牲；1982年5月31日出厂的T-10-17（由T-10-7/T-10S-1发展而来）还算幸运，尽管第一次试飞上天就飞掉一个机翼，不过飞机和试飞员尼古拉?萨多夫尼科夫（N.Sadovnikov）都保住性命，而且通过这次飞行找到了前两次事故的解决方案 . 经过一系列的改进，真正的生产型苏-27终于在1982年11月出厂。可是由于电子设备尤其是雷达系统问题解决缓慢，直到1985年苏-27才正式交付部队服役。这样，从1969年刚开始研制到正式服役，苏-27已经走过了16个春秋！而美国的F-15则从1969年末麦道签订研制合同、1972年原型机首飞到1974年末正式服役只用了5年！ 不过很明显这多出来的十年苏联人没有白干：Su-27的记录创造机P-42（T-10S改）打破F-15先前创下的爬升时间、速度、高度等多项记录；在与F-15的模拟空战中，苏-27的胜率为1.35:1；1987年与挪威P-3B反潜机遭遇时以垂尾切开其发动机舱并安全返航； 普加乔夫的眼镜蛇机动（Viktor Pugachev‘s Cobra） 1989年苏-27首次亮相于法国巴黎航展，2300千米的遥遥路程不需加油一口气飞到、最大飞行仰角120度、普加乔夫的眼镜蛇机动（Viktor Pugachev‘s Cobra）、被雷电击中且部分元件被溶化还能完成筋斗并安全降落等等优异表现使得这把十六年磨出来的利剑之光芒更是足以让参展所有飞机自惭形秽，震惊西方！ 苏-27现在已经不只有简单的几个型号。凭借其几乎无尽的开发潜力，它已经衍生出空中优势、对地攻击、舰载等几大类近20种型号，成为目前现役飞机中派系最为庞大完整的家族。 完美的空气动力布局 可以说这是苏-27最为成功的设计。在开始设计苏-27的前五年里，苏霍伊设计局先后研究了20个气动布局。从传统布局到带边条翼身融合升力体、从带中尖锥圆形进气道到方形进气道等，设计局均一一作了风洞试验。最后确定苏-27的基本气动布局为：弓型前机身与机翼平滑过渡形成翼身融合升力体，发动机舱置于升力体下方并相互独立，双垂尾安装在发动机舱上，水滴型座舱盖置于下倾机头上以形成良好视界。 翼身融合体的好处不言而喻。直达雷达罩的边条产生的涡流附着在升力体上不仅增加了涡升力，还延迟气流分离，提高各可控翼面在低速范围内的效率。翼身融合体由于翼身之间过渡平滑，所以干扰阻力很小。而在飞机迎风面积不变的情况下翼身融合体的摩擦阻力也较小。狭长的前机身在飞机高速飞行时有利于减小飞机焦点移动，因而减小了配平阻力。同时，翼身融合体还能提供较大可利用内部空间，以便于增添电子设备或燃油。 独特的气动布局 苏-27的机翼展弦比为3.5，在弦长25%处后掠角为37度，其前缘后掠角为42度，可下偏30度的前缘襟翼从翼根一直延续到离翼尖60厘米处。而后缘襟副翼则占据了后缘翼展的三分之二，并可在+35度到-20度范围内偏转。起飞和降落时前后襟（副）翼均下偏同一固定位置，而飞行中则由计算机控制襟（副）翼的无级变化形成自适应翼面以适应不同的巡航和机动要求。在后缘襟副翼作为滚转控制舵面差动致动时，可由差动平尾副翼提供辅助。 苏-27的垂直安定面为无外倾双垂尾布局，面积为15.4平方米。前缘后掠角为40度，后缘方向舵可作左右25度偏转。垂尾向下延伸成为腹鳍以增加垂直静安定度，腹鳍前缘后掠角为38度，面积为2.5平方米。水平尾翼的可动边界为+16度到-21度，在俯仰轴方向的控制效率极大。这是因为平尾低于机翼后缘，所以其流场不受机翼下洗流场影响；而平尾的前缘相当于机尾端板的侧边衍生，后缘则延伸到发动机舱与垂直安定面之间，使得这段被加速的气流亦可受控。 简单可靠的结构设计 苏-27基本上还是全金属结构，主要采用钛合金构成，其他还包括一些铝合金和铝锂合金，而复合材料用得比较少。整个机身分为前中后三部分。 苏-27的机身结构简单可靠 机身前段外形复杂，机头下倾7度30分，内有高功率脉冲多普勒雷达。在机头航电设备舱后是驾驶座舱。座舱空间很大，座舱盖为水滴型，风挡是侧装的单块透明部件，能见度极好。仪表盘仍为模拟式，平显视角较宽，并在两边带有飞行员头盔位置传感器。飞行员座椅为Zvesda K-36MD 零-零弹射座椅，安全度很高，在几次重大事故中均表现优异。座舱后是前航电设备舱，在其后隔框上固定着前起落架，而之后便是后航电设备舱及辅助设备舱，起落架的收放动作筒安装在后航电设备舱的后隔框上。 机身前段先与中段的机翼翼盒结构相连，然后再与后机身和发动机短舱结合。中段翼盒结构约5米长、2米宽，由三条平行主梁和多根纵肋结构组成，蒙皮为承力面板，底部面板则由钛合金制成以承受更高局部压力。中段机身还包括两个整体油箱、电子设备舱以及机炮弹匣。机背上有一块面积为2.6平方米的液压减速板，可向上打开54度，但仅限于飞行速度为0.9马赫以下使用。 实用的前起落架 进气道与主起落架 机身后段由两个带尾撑纵梁的发动机短舱和短舱之间的中间部分与尾锥组成。发动机短舱为半硬壳结构，内装AL-31F涡轮风扇发动机。短舱间的中间部分前段为辅助动力装置（APU），中段为油箱。尾锥内有装有减速伞，并在水平延伸的整流罩内两边各放置了14个APP-50干扰/照明弹系统发射器，同样在尾锥的减速伞舱前也有4个发射器，总共备弹96发。电子对抗天线安装在尾锥两边的中间体末端。 苏-27的起落架被设计为能在最少地面支援情况下在简易、不规范的跑道上起降。前起落架的轮叉上安装有一个挡板以防杂物吸入到发动机内或击中机体下部，充当纵向支撑的作动筒在起落架收起时嵌入前机身的下部整流罩内，简单、省钱又节重。由于主起落架的轮胎尺寸较大，所以轮轴设计为置于支架前端100至120毫米处，这样主起落架轮胎向前绕支架旋转后可以收入翼根整流罩和进气道上部外壳内。苏-27的进气道也设计得别具一格。进气道为二元可调几何形状多冲击波型，进气道内上方的可调斜板由计算机根据大气数据传感器、油门位置及飞行参数来控制进气量。进气道侧壁与可调斜板上有约9万6千个微孔，可向外排放低能量附面层气流。为了保护发动机免受外来杂物的损伤，在起飞和降落时随着起落架的收放进气道内会升降起钛网筛板，而在正常飞行时钛网筛板放置于辅助进气口上方。进气道底部有12扇辅助进气弹簧窗，会根据发动机的需要打开。大多数情况下仅作为辅助进气口，而在极限飞行姿态状况下就要靠它为发动机供气了。 性能优良的动力装置 苏-27的强大动力来源 - AL-31F 苏-27使用两具AL-31F双转子涡轮风扇发动机，它是留里卡设计局的呕心之作。AL- 31F涵道比适中，为0.6:1，在亚音速巡航时保持0.67千克/小时/千克的低油耗，即使是在加力燃烧至最大推力时油耗不过是1.92千克/小时/千克。AL-31F自重1545千克，军用推力为74.5千牛，加力推力为122.5千牛，自身推重比（推力:发动机重量）为8:1，所以苏-27能在空战重量下达到14.4牛/千克的高推重比。 AL-31F的喷管部分 AL-31F的总增压比为23-24，就是说发动机把吸入的空气体积压为原来的1/23-1/24 之间。发动机的涡轮为双级、双转子、轴流反应全冷却式涡轮，用以带动高低压压气机及其他附件工作。涡轮口工作温度为1427摄氏度。第一级涡轮为高压涡轮，最大物理转速为13300转/分，第二级涡轮为低压涡轮，最大物理转速为10098转/分。AL-31F的一大特点是涡轮冷却回路上安装有空气热交换器，可以利用外涵道的冷空气给涡轮冷却流降温，有效简化发动机结构，增强效率。压气机分为高、低压压气机。低压压气机有4级，由低压涡轮带动，增压比为3.54。在进气口有23个可变弯度导流叶片，保证低压压气机能在所有状态下稳定工作。高压压气机有9级，由高压涡轮带动，其中前3级为可调导流叶片，而叶片的调节由发动机综合调节器与液压机械调节器根据发动机的转速来调整。燃烧室为短突扩压器环形燃烧室，采用加大型双路离心式喷嘴，并带有高能点火装置。加力燃烧室位于涡轮后面的内外涵气流混合处，利用内外涵平行进气中的未消耗的氧气与加力燃烧室的燃油混合进行再次燃烧，并靠火焰稳定器稳定加力燃烧室的燃烧，这样能再次提高气体温度，从而增大气体喷出的速度。 AL-31F的喷管部分由收敛扩散可调几何形状的两圈同心鱼鳞板构成，在两圈鱼鳞板之间流过的外涵冷空气流可以冷却喷气流，减少红外特征。由于采用模块化设计并且其附件安装在发动机上方，维修人员可以方便地从发动机短舱上方舱门接近发动机，而且某个地方除了故障只需要更换相应模块就可以了。因此整个发动机的85%可以在损坏后立即修复，连更换发动机压气机的叶片也不是很困难。更重要的一点是AL-31F一改以往俄制发动机大修间隔时间和寿命很短的状况，大修间隔时间达到1000小时，寿命则达到3000小时，而这都是频繁使用的标准，不同于西方理想状态下的标准。由于同样受计算机飞行控制系统控制与飞行姿态相匹配，在进气道变化的配合下，AL-31F能在极限条件下提供强大推力。 独特的火控武器系统 长久以来俄制电子设备尤其是火控武器系统一直逊于西方，但苏-27的火控武器系统以其独特性使得西方对其另眼相看。 Phazotron N001 Zhuk大功率脉冲多普勒雷达 苏-27的火控系统首次应用多传感器数据合成概念，主要组成部件为： ·Phazotron N001 Zhuk大功率脉冲多普勒雷达； · OEPS-27光电系统综合红外搜索及跟踪系统（IRST）； ·飞行员头盔目标指示器（HMTD）及近距目标指示与跟踪系统； ·数字计算机系统、综合显示系统、电子对抗系统等等。 OEPS-27光电系统 这使得苏-27能够在不同模式下工作的雷达可以和IRST同时搜索目标，也能仅通过I RST/激光通道寂静指示与截获目标，而在机动作战中可以使用头盔目标指示器扩展目标搜索跟踪包线，并指示近距离格斗导弹飞向目标。 各类传感器的数据合成后显示在仪表板右上方的阴极射线管（CRT）内，并在平显（ HUD）中显示相同内容。光电系统置于风挡前方突出的整流罩内，并以透明球面作为IRS T/激光测距仪（LRF）的万向接收反射体。 电子对抗（ECM）系统天线分散在两个垂尾顶端、尾锥两边延伸的整流罩、进气道侧面底部及其他平滑位置以构成一个全向告警/电子对抗系统。遇到威胁时在威胁告警面板显示告警信息，除发射机尾的APP-50的50mm多普勒雷达反射体箔片和红外假目标曳光弹外，还可在翼尖换装GARDENIJA主动电磁干扰系统吊舱以便在高威胁区作战。 R-73与R-27 苏-27的武器系统十分强大。全机十个武器外挂点分布在翼尖（2个）、翼下（4个）、发动机短舱下（2个）和机腹（2个串列），固定武器为一门置于右边条的GSh-30-1 3 0mm转膛机关炮，射速1500发/分钟，备弹150发。苏-27可挂载的对空导弹有： ·R-27R1，北约代号AA-10-A“杨树-A”（Alamo-A），半主动雷达制导中距导弹，射程 0.5-50千米，可挂于机翼内侧挂架、发动机短舱挂架和机腹串列挂架上； · R-27ER1，北约代号AA-10-C“杨树-C”（Alamo-C），半主动雷达制导远距导弹，射程0.5-70千米，可挂于机翼内侧挂架、发动机短舱挂架和机腹串列挂架上； ·R-27T1，北约代号AA-10-B“杨树-B”（Alamo-B），红外制导中距导弹，射程0. 5-50千米，仅挂于机翼内侧挂架上； · R-27ET1，北约代号AA-10-D“杨树-D”（Alamo-D），红外制导远距导弹，射程 0.5-70千米，仅挂于机翼内侧挂架上； · R-73E，北约代号AA-11“弓箭手” （Archer），红外制导近距格斗导弹，射程 0.3-30千米，能攻击12G机动目标，可挂在任何一个机翼挂架上； 此外苏-27还能装备R-27远程型的其他改进型，如R-27AE（主动雷达末端寻的）/EE （反辐射）/EM（改良半主动雷达制导），以及较新型的R-77（北约代号AA-12 Adder）主动雷达制导中程导弹。在对地武器方面由于苏-27的基本型是为空战而设计的，所以只能携带一定量的非制导空地武器，如火箭或非制导炸弹等。但苏-27的后继变型能够携带各种对地对舰的制导及非制导武器，大大增强了苏-27的通用性。
座舱 乘员 1名驾驶员
弹射座椅 K-36MD
弹射座椅弹射范围 最小：零-零， 最大：2500米-3Mach
弹射座椅加速度值 20g
动力装置 发动机 2台AL-31F涡轮风扇发动机
重量 1545千克 最大加力推力 2 x 125,000 公斤
最大军用推力 2 x 7,600 公斤 最大加力推力耗油率 1.92千克/小时/千克
巡航推力耗油率 0.67千克/小时/千克
发动机推重比 8:1
大修间隔时间(TBO) 1000小时
可用寿命 3000小时
涡轮进口温度 1427摄氏度
总增压比 23-24
空气质量流量 112千克/秒
重量
最大起飞重量 33,000 千克
正常起飞重量 23,000 千克
最大着陆重量 21,000 千克
空战重量 17,000 千克
最大机内燃油量 9,400 千克
最大载弹量 6,200 千克
最大翼载荷 645 千克/平方米
尺寸 机长 21.94 米
机高(包括起落架) 5.909 米
机身宽 1.5 米
翼展 14.70 米
平尾翼展 9.9 米
机翼面积 62.04 平方米
前-主轮距 5.8 米
主轮距 4.34 米
垂尾间距 4.3 米
垂尾面积 15.4 平方米
平尾面积 12.2 平方米
腹鳍面积 2.5 平方米
飞行数据
高空最大平飞速度 2.35 Mach
海平面最大平飞速度 1,400 千米/小时
最小允许表速 200 千米/小时
最大允许表速 1350 千米/小时
升限 18,500 米
海平面爬升率 330 米/秒
海平面最小转弯半径 450 米
最大过载 +9g
600 -1100千米/小时 14.1 秒 (高度1000米全加力的加速时间 )
1100 - 1300千米/小时 9.8 秒 (高度1000米全加力的加速时间)
作战半径 1370 千米
巡航高度最大航程 3,680 千米
起飞滑跑距离 400 米
着落滑跑距离(打开减速伞) 620 米 |
|小黑屋|手机版|3GO模拟飞行网|3GO Cyber Air Force
( 沪ICP备08002287号|沪ICP备14050587号 )
发表于 2008-3-21 22:42:42
