【其它】 SU27的研制：悲壮的发展之路

善者不来

　来源：　航空知识2006.07   感激“飞扬军事”wrhchwkx版主

◆＂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。

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以下是本人的观点：

如文章中所述，SU27于1990年试飞完毕，作为一款战斗机，它如此迟到，确实有悲哀的成份。

只要比较一下美苏在战斗机上的竞争，就会发现：战后初期，苏制略强于美国，六十年代，美国略微领先，七十年代以后，美国大幅领先。

SU27要面对的对手F-15早早就服役了，当美国第三代战机满天飞的时候，苏联只能守着MIG21过日子，当然还有屡败于MIG21的MIG23。这个时候的一些战争，比中东地区，已经显示苏制战斗机的巨大劣势。当以色列的F15/F16等笑傲江湖之时，阿拉伯国家根本指望不上苏制战斗机，只能把制空权让给以色列人。

当SU27终于设计定型，但正好赶上苏联解体。

从SU27本身来说，航电设备是其致命伤。由于苏联解体，更是雪上加霜。其航电、发动机、武器，都与西方，特别是与美国相比，差距相当大。如果今日之SU27遇到美国F15，不被打得落花流水才怪！！

看看苏联的另一款战机：MIG29，将它与F16比较，显然，晚出生的MIG29比F16要失败得多得多。

令人欣慰的是：我国新型战机在演习中多次痛击“进口新型战机”。^--^