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苏27设计怎么样?出发点不错,但成果与代价不成正比

军工圈2022-08-18 16:50:07

苏27战斗机是俄罗斯有史以来设计最出色的战斗机。这是一种双发、超音速、高机动性能空中优势战斗机,用来与美国研发的 F-15”鹰“战斗机进行对抗。其拥有相当出色的超视距交战能力以及由优秀的低速大迎角机动性能带来的近距格斗能力。通过所装备的雷达与极具隐蔽性的红外搜索与追踪系统,。也拥有一套头盔瞄准系统,飞行员只需要看向目标就可以将其锁定。除了强大的空对空作战能力。也可以装备炸弹和无制导去完成对一些对地打击任务。

苏27战斗机,脖子细长,线条流畅,类似白天鹅

苏27飞机集中了高机动和超远航程,,飞机个头大,燃油多,航程远,挂点多,造就了无以伦比的作战潜力,为此衍生了大量大改型,苏27sk单座战斗机,苏27UB双座教练机,苏30双座战斗轰炸机,苏34并列双座攻击机,苏33舰载战斗机,终极精装奢侈版本苏35多用途战斗机,除了俄罗斯和前苏联加盟共和国大量装备外,中国也引进大量生产,并成为世界上最大的苏27家族飞机最大用户,除了直接进口的苏27sk和苏27UB,苏30mkk和苏35战斗机外,还在俄罗斯提供的产品基础上研发了歼11B单座战斗机,歼11BS双座教练机,歼15舰载机,歼16战斗轰炸机。

歼16战斗轰炸机,中国空军的攻击主力之一,从俄罗斯苏30MKK上仿制而来

在这个奇迹的背后,隐藏着什么样的秘密,飞机研发有啥值得吸取的经验教训,让我们一起打开苏27的面纱,一睹不为人知的面目。

这飞机的产生得从美国的著名飞行板砖F15战斗机说起,这个飞行板砖来源于飞行谚语:只要推力够,板砖也能飞。

F-15战斗机是美国空军最有名的三代战斗机,双发超音速高机动空中优势战斗机,这种战斗机的优点是爬升快加速快,三代机第一,火控雷达指标优良,,亚音速格斗性能很突出,弱点是机翼设计保守,没有采用边条翼增加升力,主机翼前缘为了省事,没有采用前缘襟翼增加升力降低阻力提高机动性,飞控设计相对比较落后,采用了控制增稳飞控系统,没有采用三代机普遍采用的电传飞控系统。

F-15战斗机,气动和飞控设计落后,但是靠无敌的雷达发动机和先进设备和材料横扫

虽然气动设计和飞控设计比较落后,但是这是一种很恐怖的战斗机,采用了大量钛合金和高强度铝合金等先进材料和设备,在先进发动机F100的推动下,无与伦比,为了追求极致的高速和亚音速机动性能,飞机做的机体很轻,内油不多,内油航程很普通,比二代机F4好不了多少,美国人的思路就是依靠两台无敌的发动机,减重少油,尽量提高平台机动性,气动和飞控基本停留在二代机水平上,还是随便吊打别人的三代机。

1969年,美国FX计划结束,产生了号称108:0的F15战斗机,以此同时,密切关注美国动向的俄罗斯人也开始迅速行动,最后多家竞标,最后产生了米格29和苏27这两种机型。

苏27飞机从最开始设计就采用了先进的一体化升力体构思,领先于别的竞争对手

俄罗斯人在之前的英法合作协和飞机山寨版本图144飞机上得到启发,做升力体布局,比常规布局有巨大的优势,而且之后美国F14战斗机的成功也预示着,升力体设计,机翼吊舱,双发大间距非常有优势,内油很少,超大航程。

最初的米格29方案,和F15非常像,不过机翼和边条还是走升力体的路子,最后被苏27带歪了

最后得到的结果是,风洞数据非常完美,可以满足高速高机动超大内油航程,然后苏27就上马了,由于升力体布局的巨大优势,米格29也从原来的简单模拟F15,改成总体抄袭苏27,不过是一个不太成功的矮矬穷版本。

米格29战斗机,苏27的同胞兄弟,个头小,布局类似,但是设计粗糙,但是出活快

原本客户要求的战斗机,航程就是2500公里,,结果总师忽悠客户,,还可以做到4000公里的航程,对于这多出来的1500公里的馅饼,客户连一口伏特加都没喝就吞下去了。

最后结果,F-15花了5年时间就出来,而苏27,几乎花了20年才出来,单纯从对抗时效的角度来说,彻底失败,而且,关键的机动性指标,也不占优势。

苏27飞机设计根本思路有问题, 飞机内部空间太多,苏霍伊设计局不是像正常飞机设计师一样,尽量缩小飞机尺寸减轻重量,提高性能,而是把多余的空间全部都拿来装平时经常用不上的超载油,结果机体笨重不堪,严重影响了飞机机动性能,而且,这么设计,也使得飞机没有外挂副油箱,任务灵活性很差。

外挂副油箱出击,这是大部分三代战斗机机共同的选择,作战前丢掉,保证最高机动性和战斗力

苏27战斗机,正常飞行就加5吨油,剩下的5吨油空间基本不用,这叫超载油,除了超远程攻击或者转场,正常基本用不到这么多的内油,欧美设计师,正常都是尽量将飞机体积缩小,内油尽量减少,远程任务基本靠外挂副油箱或者空中加油机喂奶,这么做的好处就是,飞机重量轻,机动性好,而且对发动机的压力小,可以比较容易做出高可靠长寿命的发动机。

由于总师选择了一个超级愚蠢的思路,10吨内油,而他们的老对手F15A,内油才5吨多点,由于这个大麻烦,壳子大了不止一圈,机体重量暴涨,加上要和轻装上阵的F15直接对抗,不得不对发动机提出了变态的要求,要知道,俄罗斯人那时候基础工业材料,大多比美国落后一代以上,结果他们的提出的指标,发动机推比8,推力12.3吨,而且推力比美国F100发动机大20%之多,要知道,我国涡喷7发动机,就推力增加几百公斤就花了九牛二虎之力。

AL-31发动机的研发过程,真是可歌可泣,经历了无数次死亡然后重生,一切都归于过于变态的要求

在这个变态的要求下,俄罗斯航空发动机厂家,不出意料的,一次又一次跪了,油耗高,超重,寿命短,可靠性差,整个研发期间,发动机厂家和变态的要求搏斗,史无前例的换了一次又一次总师,架构换了一个又一个,最后结果牺牲了寿命和可靠性,最终稳定凑合能用,除了推力达标外到处都不达标:重量不达标,推比不达标,油耗不达标,寿命不达标,可靠性不达标,几乎20年过去了,这时候,美国隐身战斗机F22竞标基本结束了。

换个思路,假如苏霍伊设计师,采用尽量缩小机体,内油做适当减少的情况下,飞机发动机推力10吨多点就可以够用,估计飞机能提前7 8年就出来,F15,在1975年开始小批量生产,苏27同样也装5吨内油的话,飞机小很多,难度也不算大,发动机也比较轻松,晚不了几年就可以面世。

而且从气动选型来看,苏 27飞机最大问题是,没摸清边条后掠翼的特征,用了力学特性最差的后掠翼,同样展弦比三角翼根弦长度大多了,结构也比较强,翼展也较小,阻力也较小,亚音速巡航的升阻比大,但实际上三角翼展弦比一样的话,升阻比一样的,根稍比增大还能减小阻力。

苏27飞机设计,机翼选择比较失败,机翼刚度比较差,造成滚转性能差,挂重载能力也受影响

相同时候出来的飞机,米格29,虽然是后掠翼,但是根稍比取值大一点,但是根稍比取值大一点,毛病就小多了,而且结构也能做的更紧凑,这个基本是学习F15经验的。

作死的不止这么一点,为了保证4000公里的大航程,而且还要全面压倒F15这种天方夜谭式的要求,飞机结构做了一轮又一轮修改,而且夸张的是为了尽量压榨任何一点设计优势,苏27飞机几乎实验了所有可能的部件结构和布局,简单点说就是,借用苏27飞机这个项目,苏霍伊设计局基本把战斗机上能做的设计选项全部拉出来花钱花时间做了个遍。

简单举例就是:就飞机座舱盖,苏27飞机就做了正常的风挡前开式,和向后滑动式,还有侧开式等等所有可能的花样,实际上,压根用不着,座舱盖如此,飞机机翼,机身,起落架,到处如此,反复折腾N次,直到客户等不及为止。

整个飞机修改的数量之多之频繁,样机制造了20多架,多架坠毁机毁人亡,在人类的航空史上几乎绝无仅有,一架喷气战斗机从开始提出方案到批量花了几乎20年时间,大家都开玩笑:俄罗斯人用4倍于F15的时间和金钱,造就了一个大部分指标差5-10%的豪华战斗机,当然,除了盘旋好一点点,腿长一大截。

实际上,10吨内油4000公里航程,12个挂点,9g机动战胜F15战斗机,美国人自己在那个时候都做不到,何况基础工业和设计水平差距更大的俄罗斯人。

苏27战斗机的超大油量和超多挂点,不太适合空战,而比较适合做远程攻击机

苏27战斗机,最后的结论是,跟着美国人F-15学,但是没有学到美国人设计的精髓:少油双大推疯狂减重。跟着F16学,学了边条和飞控,但是机翼选择失误,真是扼腕叹息。

志存高远,但是不可好高骛远。

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