su27发展史

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su27发展史
60年代的战斗机设计师们认为:最大的飞行速度、最高的飞行高度是战斗机取胜的法宝,在未来的空战中,远程导弹的使用将使近距离格斗成为历史。因此,能够携带远程空对空导弹将比飞机的机动性更加重要。但在越南战场上,具备这些特点的美国F-4"鬼怪"战斗机却屡屡被“落后”的米格-21,甚至米格-17击落。美国开始反思这种设计思想,并于1969年开始设计远距离与近距离空战能力并重的F-15,到1974年,第一架F-15A和TF-15A(后改编号为F-15B)正式进入美国空军服役。
苏联一直在关注着美国的研究。当美国正式开始设计F-15时,苏联认为有必要研制一种在空战能力上至少与F-15相当的制空战斗机,并在1969-1970年间将设汁任务下达给苏霍伊,米高扬和雅可夫列夫三个著名的飞机设计局,1971年,苏联国防部要求未来新型战斗机(PF的性能必须相当于美国的F-15,军方对PFI的设计指标是非常苛刻的,要求飞机的最大马赫数在2.35以上;在11000米的最大速度为2...千米/时之间;海平面最大大速度为1400-1500千米/时之间;海平面上最大爬升率为300-350米/秒;实用升限在21000-22000米之间;海平面上不带副油箱航程为1000千米;高高度上不带副油箱肮程为2500千米;使用过载8-9G;从600千米/时加速到1100千米/时的时间在12-14秒之间;从1100加速到1300干米/时的时间为6-7秒:起飞推重比为1.1-1.2。另外,PFI项目还提出了详细的任务与武器要求。总之,未来的新型战斗机将在性能上达到美国F-15和尚在设计的F-16的水平。它的典型作战目标是美国的F-4和F-111、欧洲的“旋风”、“美洲虎”和中国的歼-6。
PFI项目
苏霍伊设计局经过一番精心的设计,在1971年早期时候提出了T-10方案,该方案的设计编号最初的T-10原型机方案为苏-27,不过这一编号在当时是严格保密的。鉴于T-10的方案采用了较为独特的腹部进气式布局。为了减小竞争风险,苏霍伊设计局同时还提出了“备份”版的T-10方案,该方案的侧面非常类似美国的F-14,原来的T10被称为T-10-1。巧合的是,同样参与竞争的雅可夫列夫设计局也搞了两种方案,只是其中的一种是另一种的放大型罢了。尽管如此,苏霍伊设计局认为T-10-l的气动性能潜力非常大,因此把它作为重点发展项目,总设计师帕雷尔.苏霍伊亲自领导该方案的选型与发展。
T-10-l的机翼采用了固定式后掠冀,后掠角为45度。从俯视图上看,整个机翼象是鲨鱼的背鳍。预计两种T10的起飞重量都在18000千克左右,而且已经决定采用双发市局,如果要让起飞推重比达到1.15,推力必须达到20600-20800千克之间,即单发最大推力至少达到10300-10400千克之间。在当时,能达到这种推力的发动机有二种:AL-31F,D-30F-9和R59F-300,由于飞机的结构设计还未完成,具体的发动机型号将在以后决定。接下来是武器系统的选择。最初计划为苏-27挂载2枚K-25半主动雷达制导导弹和6枚K-0红外制导近距导弹,并安装-门备弹250发的AO-17A双管30毫米机炮。雷达使用的是米格-23M的Sapfir-23MR雷达,对空探测距离为40-70千米,对地为20-40千米;带红外探测追踪传感器和光学/电视瞄准系统的光电系统;头盔瞄准具和两部处理器,可以直接处理雷达和光电系统的数据资料并显示在阴极显示器上。
另外,导航、自卫、无线电系统也经过了严格的挑选。在综合了这些系统之后,苏霍伊设计局根据风洞实验结果对T-10-1的大概性能进行了计算,结果发现该机无法完全满足空军的要求。苏霍伊设计局便改进了一些没计,如加大起飞重量、减少武器数最,改善了飞机的性能。在此时,飞机也根据要求可以挂载新一代的空对空导弹如K-27和改进过的K-60M。
1972年,空军召开了第一次与PFI有关的设计局会议。在会议上,各设计局都提出了自己的方案,如苏-27(当然还有“备份”版的T-10,米格-29(当时该机采用高单冀,两侧进气和单发结构,此时的米格-29还不是我们印象中的那种米格-29)和雅克-45轻型战斗机、雅克-47重型战斗机。两个月后,召开了第二次PFI会议,米高扬设计局映示了新设计的米格-29,并且起飞重量为12800千克。而雅可夫列夫设计局的方案由于将发动机布置在机冀上、容易因发动机故障导致飞机失事而被淘汰。但真正有关PFI的决定将在第三次会议上公布。米高扬设计局在此次会议后,提出了一个意见:将PIF项目分解成两个独立的项目,即同时发展苏-27那样的多任务重型故术战斗机,和米格-29那样的轻型战术战斗机,它们将使用统一的主要设备和武器。这是自1971年以来的,苏联空军和飞机制造工业首次面临这样一种情况:80年代的苏联空军战斗机群将由两种飞机组成!就象美国空军计划的那样。
让我们先偏离一下主题。美国空军在YF-15开始试飞后,就认为F-15过于昂贵,不可能经受得住大规模战争中的大量消耗,因此必须有另外一种飞机与之配合;简而言之就是由重型的F-15担负争夺和掌握制空权的任务,而由另一种便宜的战斗机与敌方战斗机进行空中格斗。这种轻型战斗机的武装不必很强,只要能带两枚近距导弹和机炮就行了,但它的机动性要好。1972年1月,美国的“轻重量战斗机”计划开始实施,这就是后来的F-16。事实上,苏军的多次研究也表明:截击任务要求飞机能够保持与地面指挥所之间得通讯联系、同时必须具备高性能的爬升率和加速性,另外还必须装备有可以上视和下视的大功率雷达;如果是掩护任务,就要求飞机有较大的航程;而在近距离格斗空战中,高敏捷性、推重比、大速度才是最重要的。在当时,这些高性能要求很难在同一种飞机上有效地结合起来。从另一方面讲,也没有什么限制说空军只能装备一种战斗机。于是,事情就这样决定了:空军未来的主力战斗机将由两种机型构成,一种是多任务的重型战斗机,它必须有能力控制敌方防线后战役纵深250-300千米)范围地区的制空权---这个指标与美国空军给F-15的指标一样;另一种是轻型的战术战斗机,它的作战范围主要在敌我交战的前线或敌后战术地域100-150千米)争夺制空权---这个指标也同F-16一样。
多用途重型战斗机有很大的燃料携带量,并且要增加远程导弹的数量(增加到4枚)、可资料上传的导航系统,先进的通讯和自卫系统;同时它还必须能执行截击。而轻型战术战斗机则必须容易制造和操作,如果没有什么特别问题的话,稍加地面训练的飞行员也能操作它,它的武器只需要2枚远程导弹和相应的近距离格斗武器。在生产花费上,生产l架重型战斗机的资源可以生产2架轻型战斗机,由这两种战斗机组成的战斗机群(轻型战斗机与重型战斗机的组成比率大约为7:3)将得到最大的效费比。在1972年末,苏霍伊和米高扬设计局都得到了各自的合同,以发展苏联空军未来的下一代战斗机---苏-27和米格-29。
原型机的制造
根据国防部地命令。苏霍伊设计局又开始了T-10原型机方案地起草工作。首光要从大量地制造中地T-10-1、不同地(不完整地)外形结构中选出一种理想地基体。在1970-1975年间。苏霍伊设计局挑选了大量地模型。以试图找到起落架和进气道地最佳结构。最后采用了一种三轮车式地起落架结构。这种设计很稳固。起接架地各个系统全部由液压系统来控制。进气道和发动机舱地组合也很让人头疼。经过人量地试验和计算。还是采用了将二波系进气道分开布置在机身边条翼下地布局。另一个大麻烦是苏-27地重量限制问题。注意地焦点都集中在如何减少飞机地重量上。经过精心安排。实际起飞重量仅增加9千克!这种重量上地“斤斤计较”使飞机地飞行性能没有发生行什么明显地变化。
根据空军地要求。新型战斗机必须具备大航程。并且苏-27地航程必须比对手大10%。这样。美国地F-15在没有外挂油箱时航程为2300千米。苏-27至少要达到2500千米。这使苏-27至少要携带5.5吨燃料。但根据苏联地有关强度标准地要求。任何飞机都必须携带达自身燃料重量地80%地备份燃料。这就使飞机重量又增加了3.5吨之多。其实苏霍伊设计局并没有打算让苏-27多飞1500千米。但有关规定使苏-27不带副油箱便可以飞行4000千米。
到了1975年。苏-27地初期设计工作终于结束了。苏-27战斗机地空气动力结构、机体设计已经完成。基本设计思路也已经找到。现在是制造原型机地时候了。在长长地挑鼻内是雷达舱。座舱及风挡内可以看到360度全向视野。另外还有一个后设备舱。前起落架被安装在座舱下、红外传感瞄准系统安装在座舱正前方地机身下沿中轴线上。两台发动机被安装在机身下沿中轴线对称布置地发动机舱内。发动机舱之间地空间可以用来挂载空对空导弹。为了能让发动机在各种速度和高度上都能在最好地状态下工作。进气道被装在机冀边条冀下。并安有进气导流板。以控制在各种角度上地进气量。飞机总共有8个武器挂架:机身下发动机舱之间有2个、进气道下各有l个。每边主翼下各有2个。除了主翼下最外侧地挂架只能携带100千克级地近距格斗导弹外。其他挂架都可以挂载250-300千克级地远程空空导弹。
尽管制造中地原型机比设计指标中地更大。更重。飞机地基本性能却没有大地改变。如正常起飞时翼载为375千克/平方米。起飞推重比1.15也与设计一致。飞机地空重为14300千克。在挂载武器并装上正常地燃料(5300千克)时起飞重量为22100千克。满载燃料时地最大起飞重量为25700千克。机长米。翼展机翼面积方米。在地面上地飞机高度5.87米。
一波三折地发动机研制
苏-27地动力系统计划采用2台大功率地新一代可加力地涡扇发动机。但这种发动机地技术要求非常高:如果要让飞机在起飞和空中格斗中地推重比超过1。发动机在打开加力时推力达到12500千克。这比AL-21F-3高出了12%;但同时发动机地单位油耗必须低。否则就不能满足飞机地大航程要求。与当时大量生产地AL-21F-3相比。新型发最后选择了AL-31F涡扇发动机动机地油耗至少要降低25%。同时。苏霍伊设计局也没有足够地时间供他们“慢慢”研制。经过研究。设计人员们决定采用3级低压、9级高压和高、低压涡轮各1级地结构(“3+9+1+1”方案)。涡轮要进行抗热增强设计(与AL-21F-3相比。工作温度要高350-400度。最后决定采用单晶结构地转子叶片。但在1970年初。苏联获得了F-15地F100-PW-100发动机地资料。根据这些资料。决定在AL-3lF上采用4级风扇、12级高压和高、低压涡轮各2级地基本结构。新结构地AL-3lF发动机在1974年8月完成了第一台。但在测试中发现它还存在结构缺陷。留利卡只能再次考虑原来地“3+9+1+1”方案方案。但4级风扇已经设计完毕。于是也被加在了这个“3+9+1+1”方案上。这样。AL-3lF发动机地压缩机机构部分就有些类似另一种著名地发动机---为米格-29研制地RD-33。
从制造单晶涡轮转子的苏联航空材料制造厂传来了一个坏消息,该叶片在进行热实验时发现无法满足热强度要求,假如要冷却的话就只能从压缩机中引气。那样做既降低了发动机的推力,又增加了油耗。这样,AL-31F就赶不上T-10-1的试飞了。一直到T-10-3/T-10-4制造出来的时候,AL-3IF才满足了性能要求,正式成为苏-27的动力系统.但就整个原型机来说,这只是确定了飞机的外形。
航电及武器系统的研制
电子设备与武器的挑选‘‘‘光有外形和发动机的飞机是不能作战的。为了让T-10-1具备作战能力PS-27光电火控系统,苏霍伊设计局开始为它挑选航空电子设备和武器。按照PFI项目中的规定,苏-27和米格-29的主要设备必须是一样的。但由于对苏-27的使用要求更为严格,空军对苏-27的航空电子和武器又提出了更高的要求:新型的多模式雷达必须具备很强的抗干扰能力和全周上视/下视追踪目标的能力;可以利用多种设备追踪目标;新的数字式数据处理器。装备新型的光电追踪红外瞄准具,并且在使用该设备瞄准时可以发射近距导弹和机炮;座舱内要装上平视显示器和单色阴极显示器。根据情报,苏联飞机在雷达、电子和计算机水平上要大大落后于国外对手,这就需要研制一种新型的火控系统。经过一番综合论证,决定为苏-27安装PS-27光电火控系统(有趣的是,另一种类似的PS-29也被装在了米格-29、RLPK-27雷达系统等一些先进的设备。到了1982年,这种火控系统正式装备在苏-27上。

苏-27的固定武器选用和米格-29一样的30毫米AO-17双管机炮,导弹也采用同样的K-27、K-73和K-60M,两机的不同处在于挂载导弹的数量上。由于最初是把苏-27作为截击机来设计的,因此,它虽然有8吨的载弹量,但只能挂载无制导炸弹和火箭弹。挂装的导弹也根据空军的要求进行了改变。到最后,苏-27可以使用K-13M1、K-14、K-60和K-73四种近距离空空导弹,以及K-27ET和K-27ER型中程空空导弹.原来准备使用的AO-17机炮通过了地面测试,但随后被放弃,而采用了重新设计的30毫米TBK-687单管机炮。1977年完成了TBK-687的全尺寸模型,1983年正式命名为Gsh-301装备苏-27和米格-29,而AO-17机炮在1982年成为了米-24P和苏-25的标准武器.AO-17和Gsh-301的炮弹可以通用。
T-10的试飞
由于AL-31F发动机尚未完成,T-10-l只能使用人AL-21F-3涡喷发动机,这种发动机比AL-31F更加笨重、功率更小、效率更低。但这并不影响T-10在1977年进行首飞,1978-1979年,AL-31F投入大批量生产后,T-10才使用了新的发动机。试飞工作在试飞组(以后的苏-27M的首席设计师尼基汀就是其成员之一)严格监督下开始了。在通过了地面测试和高速滑行测试之后,试飞组给予了试飞许可。
1977年5月20日,在苏霍伊设计局首席试飞员、苏联英雄瓦拉米尔?伊留申的驾驶下,T-10-1(机头号10)首次冲入了蓝天。随后,试验了新型战斗机的操控系统。当时,T-10-1还没有安装火控系统。在以后的8个月中,T-10-l进行了38次飞行。到了1985年,T-10-l圆满地完成了它所有的飞行任务,被送到莫斯科附近的莫尼诺空军博物馆保存。1978年,苏霍伊设计局制造了另一架原型机---T-10-2,它的飞行测试由苏霍伊设计局的耶夫格尼?索诺约夫进行。1978年7月7日,索诺约夫驾驶它进行中、高空飞行项目的测试。当他在11000米和5000米飞行时,一切都很正常,但当他下降到1000米高度准备测试一下1000千米/时速度下的性能时,飞机的过载一下子高得超出了他的预料。飞行员立即向前推杆试图保持飞机的平衡,这使飞机的过载立即变为-8G。这些无意义的努力没能挽救他,飞机的动能损失之快超出了飞行员的想象,飞机终于坠毁在地面上.这次事故促使苏霍伊设计局为苏-27加装了线控操作系统。
苏霍伊设计局又开始制造第二批的两架---T-10-3和T-10-4。与此同时,留利卡设计局也加紧为T-10-3/4制造AL-31F发动机,不过,现在的发动机还不是正式的生产型,而是AL-31FN。等到T-10-3/4制造出来,AL-3lFN也完成了,并被迅速地安装在T-10-3/4的发动机舱内。1979年3月,T-10-3的组装完成,试飞员还是瓦拉米尔?伊留申。但完成了地面测试之后,试飞组和试飞员都不批准它上天,因为运来的AL-3lFN存在缺陷。最后,大家的结论是必须将发动机送回去改进。留利卡设计局立即展开改进工作,改进了这些缺陷。1979年8月23日,伊留申完成了T-10-3的首次飞行。1个月后,装有雷达的T-10-4也被运到机场,用于雷达系统的测试。
从T-10到苏-27
1980年6月,试验型的T-10-5制造完毕,随后又制造了T-10-6/7/8/9/10/11。这些飞机被同称为“苏-27的T-10-5型”。到了1980年,能参加飞行测试的T-10总共又9架,其中7架装AL-21F-3AI发动机,两架T-10-3/4)装AL-31FN发动机。T-10-5型在1981年首次装上了完整的火控系统进行测试。但在1981年9月3日的一次飞行中,T-10-7在进行最大航程测试时,因燃料耗尽坠毁在离机场不远的地方,试飞员伊留申跳伞成功。不过因为此次事件,主设计师科辛被解职,主工程师雅马科夫被开除,伊留申也被勒令不得再执行飞行任务。似乎“祸不单行”。
1981年12月23日,刚制造完成、使用了不到l年的T-10-12因为高速飞行时、前机身断裂而坠毁,试飞员科马诺夫丧生。
1982年,测试基地又增加了几名新成员:T-10-14/15/16/17,其中T-10-14被用于T-10-17为第一架正式生产型原型机地面静力测试。1982年6月2日,试飞员伊沙科夫驾驶着苏-27的正式生产型T-10-17完成了试飞。接着,共青城飞机制造厂又造出了9架:T-10-18/19/20/21/22/23/24/25/26/27。这些飞机加入试飞项目后,让设计局进一步掌握了飞机的特性。针对飞行测试中出现的各种事故,苏霍伊设计局不断地改进和完善飞机。终于在1985年,第一批苏-27截击机开始在苏联空军中服役。年底,大批苏-27交付给空军和防空军。之后,又根据作战需要,为苏27加装了通讯、协同作战控制系统。当整个系统调试完毕后,1990年8月23日,苏联国防部长批准将苏-27作为苏联空军和国土防空军的标准战斗机,至此,经过近20年的研制和发展,苏-27终于成为了苏联空军战斗机群的主力。
苏-27UB
早在苏-27刚刚开始正式研制的时候,苏联空军就提出需要一种教练型,SU-27UB的第一架原型机:T-10U-1SU-27UB的第一架原型机:T-10U-1
以使新飞行员们能快速掌握苏-27的飞行特性和火控系统,教练型的代号苏年代末,苏霍伊设计局开始研制苏-27UB(工厂代号T-10。按照要求,教练机将具备同单座型战斗机一样的结构、设备和性能。1980年,教练机的设计草案完成。教练机与战斗机的外形非常相似,但前机身不同,并有一个新设计的座舱和一前一后两个座椅。机头也不一样,这是为了保持飞机的重心而采取的设计。1984年,共青城飞机制造厂制造了一个苏-27UB模型进行静力实验。1985年3月7日,第一架苏-27UB在试飞员萨多厄科夫的驾驶下完成了首次试飞。本来苏-27UB的生产也应该由共青城飞机制造厂进行,但由于苏-27战斗机的大批量投产,所有苏-27的变型机都交给伊尔库茨克飞机制造厂生产。第一架批生产型苏-27UBT-10U-4)于1986年9月10日在伊尔库茨克飞机制造厂首飞成功。很快,苏-27UB战斗教练机随着苏-27的大量装备而进入空军和防空军服役。
向世界纪录冲击
在1989年巴黎航展上,苏联宣布了一条震惊世界航空界的消息:在1986-1988年,苏-27创下了爬升和飞行高度两项世界纪录。当然,创下这些记录的是被称之为P-42的验证机。
P-42正式公开是在1986年后半年(有资料说应该是在10月2月15日,试飞员普加推重比达2,屡破世界记录的P-42乔夫驾驶它创造了爬升记录:从地面爬升到3000米用了之后又创造了爬升到6000、9000和12000米的记录。这些记录分别比10年前美国飞行员用F-15创造的记录快了2秒。创造这些记录的P-42就是苏霍伊设计局的T-10-15。当时,T-10-15已经快完成了它的测试项目,面对着这架对苏-27的发展有巨大贡献的飞机,没人愿惫拆掉它,这时,主设计师西蒙诺夫说话了:“这架飞机对我们的意义如同卫国战争中的斯大林格勒战役一样。现在我们可以让它接着完成它的使命。从现在起,它的设计编号就是这样,T-10-15被赋予了新的使命:创造飞行记录。包括雷达和光电瞄准系统在内的火控系统被拆下,尾锥也缩短了,垂尾面积也减小了,减速伞和腹鳍被取消,机鼻罩被更轻的金属罩取代,另外还采取了大量措施来进一步减少飞机的起飞重量。同时还将机内载油量减少到最低,再换装功率更大的发动机(2x13600千克),这就使飞机的起飞推重比达到了2。就这样,P-42诞生了,1993年P-42还创造了携带外挂的爬升记录。
在80年代后期,另一架飞机也被改装成“记录突破者”,这就是T-10-20。这架飞机在完成了苏-27K的飞行项目之后,也拆除了火控系统和军械,然后也对机体结构做了一些调整,但保留了尾锥。同时增加机内燃油携带量,达到12900千克,这使它的起飞重量达到26600千克。T-10-20主要用于创造航程方面的世界纪录。在完成了它的创记录飞行之后,T-10-20被送到莫斯科的航空博物馆保存。
后记
由于苏-27飞机具有良好的设计和较大的改进余地,目前该机已经向一机多用方向发展。在苏-27飞机的基础上,俄罗斯先后推出了苏-27P苏-30),苏-27K(苏-33),苏-27IB和苏-27K苏-34)以及苏-35等多种型号,发展成苏-27系列飞机。
编辑本段Su-27系列机型
Su-27设计局号T-10S共青城厂为空军制造的基本空优型
Su-27IB设计局号T-10VSu-34的原型机,由新西伯利亚厂制造Su-27K设计局号T-10KSu-34的电子战派生型
Su-27KM配备Su-35武器系统的Su-33,由共青城厂制造
Su-27KPPSu-33的电子战型
Su-27KRTSSu-33的侦察型
Su-27KU并列式座舱教练机
Su-27KUB设计局号T-10KUB由共青城厂制造的并列式座舰载机Su-27M设计局号T-10MSu-35的原型机
Su-27P共青城厂为防空军制造的基本生产型(就是常说的Su-27S)
Su-27PD加装空中加油装置的Su-27P
Su-27PU设计局号T-10PUSu-30的原型机
Su-27RSu-34的侦察型
Su-27SK设计局号T-10SK共青城厂制造的Su-27出口型
Su-27K由Su-27SK改良的多功能出口型
Su-27UB设计局号T-10U伊尔库斯克厂制造的Su-27双座纵列教练机
Su-27UBK设计局号T-10UBK伊尔库斯克厂制造的Su-27UB出口型Su-30伊尔库斯克厂制造的双座纵列空优战机
Su-30I-1Su-30MKI的首架原型机
Su-30K伊尔库斯克厂制造的Su-30出口型
Su-30K2暂时型号共青城厂制造的双座并列型战机
Su-30KI共青城厂制造出口印尼的Su-27SK
Su-30KN伊尔库斯克厂制造的换装先进雷达的改良型
Su-30MK设计局号T-10PMK双座纵列多功能战机的通用型号
Su-30MKI伊尔库斯克厂制造的印度Su-30MK,装有前翼、矢量推力和先进火控系统
Su-30MKK共青城厂制造的中国Su-30MK,采用Su-30的标准机体Su-30MKR发展中俄国Su-30MK,采用Su-30MKI的机体装备俄制航电系统
Su-32FN供出口用的Su-34陆基海上攻击机
Su-32MF供出口用的Su-34多功能型
Su-33共青城厂制造的舰载空优战机
Su-33UBSu-27KUB的军用型号
Su-34设计局号T-10VS新西伯利亚厂制造的双座并列攻击机
Su-35共青城厂制造的先进多功能战机
Su-35K在1995年出现在多功能海军型编号
Su-35UB设计局号T-10UBM共青城厂制造的Su-35教练型
Su-37MRSu-35的最终派生型,并装有新型的航电系统和矢量推力,原型机编号T10M-11。
Su-47改进为前掠翼
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