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苏霍伊传奇

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2009-3-2 20:11:20

新浪微博达人勋

本帖最后由 魔天道 于 2009-3-2 22:29 编辑

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雏鹰展翅
                        
  30年代中期,俯冲攻击的轻型轰炸机的概念得到各国空军的赏识。这种轻轰相对简单,容易大量部署。俯冲轰炸精度高于水平轰炸,还可以装备航炮或机枪,用于俯冲扫射和直接攻击。轻轰对跑道的要求地,具有较大的航程,所以也适用于侦察甚至作为远程护航战斗机为重轰护航等。德国的“斯图卡”就是一架具有部分这样特征的多用途轻轰,苏联当然也开始了自己的设计。由于图波列夫另有任用,图波列夫制定佩特里亚科夫作为第一副总,实际代管设计局,苏霍伊作为副总,作为佩特里亚科夫的副手。1935                         年,苏霍伊开始了新型多用途轻轰的设计;1936 年,苏联空军正式下达设计任务;1937 年,名为 SZ-1 的新的轻轰一号机组装完成,SZ                         是 Stalinskoye Zadaniye 的缩写,意为斯大林交给的任务。时逢 TsAGI                         的首席试飞员格罗莫夫刚从历史性的莫斯科-旧金山飞行回来,他马上就投入了 SZ-1                         的试飞。试飞结果十分理想,操纵轻巧,飞行性能良好。1937 年 12 月间,二号机开始建造,1938 年 1 月完成,2 月 21 日到                         3 月 25 日间,SZ-2 进行国家鉴定试飞。试飞表明,速度和航程略低于设计要求,建议换装更大功率的发动机后予以投产。

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苏-2 是用苏霍伊的名字命名的第一架飞机,这架轻轰在卫国战争初期曾立下汗马功劳
  但发动机的换装一直到 1939 年 6月才完成,更加不幸的是,试飞时发生事故,机毁人亡。1939 年 9 月 17日,新飞机造好,马上试飞。这一次结果良好。和图波列夫同时竞争的还有波利卡波夫、涅曼、格里戈罗维奇。波利卡波夫的设计航程和火力不足,格里戈罗维奇在设计还没有完成时就意外去世。最后苏霍伊的设计胜出,决定投产。时逢苏霍伊单立门户,所以这也是第一架以苏霍伊命名的飞机。苏-2 从 1938年开始,在哈尔科夫飞机厂投产,高峰时,莫斯科、塔岗洛也一同生产,共生产 889 架。
                        
  苏-2                         在卫国战争初期就参加了战斗,在利沃夫、基辅、莫斯科、斯大林格勒、奥廖尔、库尔斯科等战斗中都立下了汗马功劳。1941 年 9 月 12                         日,女飞行员叶卡捷琳娜泽连科驾驶着一架着火的苏-2,撞下了一架德国 Me 109                         战斗机,成为历史上仅有的一次女飞行员将敌机撞下来的战例。
                        
  1939                         年,苏霍伊设计局正式成立,哈尔科夫飞机厂的设计科就作为新生的苏霍伊设计局的基本力量。但新生的设计局人才不足,经验更是缺乏,苏-2                         的生产匆忙上马。苏霍伊本人也对设计局远离莫斯科不满意,毕竟莫斯科是苏联科技和政治、军事中心。在他的坚持下,苏霍伊设计局在 1940                         年中迁移到莫斯科郊外的波德莫斯科夫耶机场。
                        
  在哈尔科夫,苏霍伊已经开始了第一架战斗机的设计,命名为苏-1。苏联的命名传统将战斗机以单数命名,轰炸机、攻击机、运输机等以双数命名,所以苏-1                         晚于苏-2                         没有什么奇怪。对于苏-1,苏霍伊不以最大的发动机功率为追求速度和高度的主要手段,而是希望以轻小、流线的体型得到速度、高度、机动的最好平衡,所以采用的克里莫夫                         M105 发动机的 1,100                         马力相比于同时代的其他发动机来说马力并不太大。为了最大限度地减小迎风面积和阻力,苏霍伊采用窄长的水冷发动机,将散热器安置在座舱后,散热器进气口则在机身下,和后来大名鼎鼎的美国                         P-51“野马”很相像。当然,这在“野马”诞生之前,不可能是抄袭美国人的结果。

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苏-1                         是苏霍伊设计的第一架战斗机,外形较为小巧,意欲通过优秀的气动设计和轻小的体型达到机动性、速度、升限的最好平衡,但是被来自米格、雅克和拉沃奇金的竞争者比下去了,没有投产。改进后的二号机更名苏-3,同样没有投产

  由于选定的发动机的功率不足,只得再增加一对涡轮增压器。由于涡轮增压器可靠性很差,1940 年 8                         月的首飞没有打开涡轮增压,只是使用非增压的基本发动机。苏霍伊对此很不满意,这样不可能试出飞机的真实性能,也无法得到发动机可靠性的数据。在一次试飞中,试飞员忘记放下起落架,飞机迫降成功,但需要大修。大修后,试飞再次开始,这一次打开了涡轮增压,在                         10,000 米高度的最大速度达到 641 公里/小时;在低空可以达到 500 公里/小时以上的速度;最大升限 12,000                         米。但试飞也暴露了涡轮增压工作非常不可靠的问题。
                          1941年的巴巴罗萨行动中,德军长驱直入,兵临莫斯科城下,苏霍伊设计局也随同其他设计局疏散到乌拉尔山,苏霍伊设计局在卡玛河边的莫洛托夫(现名帕姆,Perm)落下了脚。在搬迁过程中,一号机受到损坏,工作重点转到二号机上。引入了一些改进之后,飞机也更名为苏-3。相比于苏-1,翼展稍短,翼面积稍小,采用了新的翼型,总重量稍轻,基本性能和苏-1 大体相当,但同样因为涡轮增压相当不可靠而没有获得准生证。
                          1940 年中,苏霍伊设计局搬到莫斯科后不久,苏霍伊就开始了苏-6                         的设计。苏-6 的设计工作和苏-1 战斗机同步展开,但苏-6 时一架强击机。为了增强战场生存力,苏-6 采用了 2,000                         马力的斯维佐夫 M71 气冷星形发动机,主要任务是用航炮、机枪、火箭和炸弹对地面的敌方人员、工事、车辆尤其是装甲部队实施攻击。一号机在                         1941 年完成,8 月 8 日到 9 月 27 日期间作国家鉴定试飞。和大名鼎鼎的伊尔-2 相比,苏-6                         的速度更快,火力也更强。座舱和油箱有装甲防护,可以防御 12.7 毫米以下子弹的攻击。国家鉴定试飞的结论是建议小批生产。

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苏-6 和著名的伊尔-2 强击机竞争,火力和速度更强,气冷发动机的生存力更好,但斯大林钟爱伊尔-2,苏-6 的投产要影响伊尔-2                         的产量,最终也没有投产

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翼下的火箭是主要的反坦克武器

  根据试飞的经验,苏霍伊将苏-6                         作了进一步改进,采用 2,200 马力的加大功率 M71 发动机,在两侧翼内用两门 37                         毫米速射炮替换了原来的机枪,保留另外两挺翼内机枪和机头与螺旋桨同步的两挺机枪,翼下可以挂载火箭弹。前机身为金属结构,有装甲保护,后机身为木结构,降低重量和节约珍贵的金属用量。1942                         年中,苏-6                         被进一步改装为双座,后座可以操纵后射的自卫机枪以提高战场上的生存力。著名试飞员彼得斯特凡诺夫斯基在试飞后,认为性能、火力和保护都超过伊尔-2,建议小批投产,在前线的实战条件下继续测试。
                        
  1942                         年冬天,另一个主要飞机设计师佩德里亚科夫突然去世,原来隶属他的设计局的喀山飞机厂还在生产佩-2                         俯冲轰炸机。斯大林把苏霍伊招到克里姆林宫,要他到喀山领导佩-2 的生产。这时候苏霍伊正好快要完成单座和双座的苏-6                         攻击机的设计,新飞机比苏-2 甚至大名鼎鼎的伊尔-2                         都要先进,到喀山去就意味着放弃自己的设计,也意味着苏霍伊团队的解散。苏霍伊要求给他一天时间考虑,但第二天早晨得知,斯大林没有这个耐性,喀山飞机厂交给了另一个飞机设计师弗拉德米尔米亚西斯切夫了。
                        
  1943                         年,苏霍伊再次晋见斯大林,这一次是要求将苏-6 投产。这是一种先进的对地攻击机,有单座和双座两种型号。但是当斯大林问投产苏-6                         是不是会影响飞机总产量时,苏霍伊犹豫地回答了“是”,这就注定了苏-6                         的命运,斯大林不容许任何使作战飞机总产量哪怕受到丁点影响的事情,对于斯大林来说,数量就是最重要的质量。
                        
                          斯大林似乎不大喜欢苏霍伊,不知道和先前苏霍伊没有爽快地接受喀山飞机厂和后来“出花头”要求投产苏-6                         的事情有关。按照惯例,各大飞机设计局的总师都被授予将军的军衔。1943 年,各飞机设计局的 52                         个杰出设计师被授予将军的军衔,其中包括苏霍伊设计局的两个副总,但苏霍伊本人没有,到死也只是沙俄时代的士官军衔。但苏霍伊德晦气还没有到头。
                        
  苏-6 在 1943                         年还经过了最后一次改装,将技术始终难以过关的 M71 气冷发动机改成已经在伊尔-2 和米格-3 上成熟应用的米库林 AM42                         水冷发动机。两门各自带弹 90 发的 37 毫米炮被两门各自带弹 240 发的 23 毫米炮所取代,炸弹的载弹量也增加到了 400                         公斤。1944 年 4 月 28 日到 7 月 2                         日之间作国家鉴定试飞,但试飞期间系统故障,燃油漏到发动机排气管里,引起发动机着火。损坏的飞机用了很长时间才等到后备发动机,等到修复的时候可以再次试飞的时候,伊柳辛的伊尔-10                         已经定型投产了,毕竟伊尔-10 和伊尔-2 一脉相承,生产和使用上的连贯性更好。采用 AM42 后,苏-6 需要增加 200                         公斤装甲防护,AM42 的马力又比 M71 小,所以苏-6 的速度从 M71 时代比伊尔-2 快 100 公里/小时到 AM42                         时代慢于伊尔-2。苏霍伊的优秀设计再次出师未捷。

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苏-5 采用混合动力,机头下面的进气口就是为喷气发动机用的,喷气发动机用螺旋桨发动机带动压缩机

  二战结束前,苏霍伊还试演了几种混合动力的试验型战斗机。苏-7 是在苏-6                         基础上去掉装甲和炸弹舱再增加火箭助推而成的。试飞表明,火箭助推的工作十分不可靠,而速度的提高没有预计的高,只增速 75-90                         公里/小时。苏-5 则是另一种混合动力战斗机,用活塞式发动机驱动压缩机,在后机身的燃烧室里点火做功,和米格的伊-250                         同出一辙。这些混合动力的战斗机最后证明都是死路,但苏霍伊从中获得了宝贵的高速飞机的经验,对日后喷气飞机的设计不可或缺。

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苏-8 是一种大型双发远程攻击机,还是没有投产

  此外,苏-8                         是一种双发、双座的大型远程攻击机,用于攻击敌后纵深目标,夜没有投产。1946-47                         年间,苏霍伊设计了苏-12,这是一架双发双座观察机,用于侦察、炮兵校射甚至轻轰。苏-12                         可以单发安全飞行,操纵稳定中性,甚至可以在平飞中双脱手飞行,这在 40 年代的苏联战术飞机中是很罕见的。苏-12 的续航时间长达 4                         小时,很受军方欢迎。这是苏霍伊最后的活塞式飞机。
2009-3-2 20:15:19

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-2 22:40 编辑

云开雾聚

  二战的乌云终于散去,但苏霍伊面前的迷雾反而更加浓郁。

  第二次世界大战后期,德国的梅塞斯密特 Me 262 喷气战斗机改变了空战,一夜之间,世界各国的空军都疯狂地卷入了喷气化,苏联也不例外。由于苏联自己的喷气发动机尚未过关,苏联将缴获的现成的德国技术国产化,在 1945 年把推力为 900 公斤的 Jumo004 作为 RD10 投产,推力为 800 公斤的 BMW003 作为 RD20 投产。按照分配,苏霍伊设计用 RD10 设计双发战斗机,代号苏-9。

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苏-9 是苏霍伊的第一个喷气战斗机设计,外形酷似德国 Me 262,这也成为日后霉运的一个缘由

  苏霍伊在喷气时代的赛跑中落后了一步。苏霍伊在 1944 年就开始了喷气飞机的研究工作,但二战期间,苏联飞机设计师波利卡波夫和叶莫拉耶夫相继去世,他们的设计局解散,他们的设计和现有型号的改进、生产组织就交给了苏霍伊。二战期间,苏联最高领导层急需一架高速、舒适、安全的高干专用客机,以满足战时的交通需要。苏霍伊受命把叶莫拉耶夫 Yer-2 尽快按照这个要求改装。另一方面,图波列夫的图-2 轰炸机受到空军的高度评价,面对大量服役的图-2,缺乏机组人员的空军急需专用的教练机以加速训练,这个任务也交给了苏霍伊,最后设计出 UTB-2。这些临时任务的好处是苏霍伊获得了叶莫拉耶夫的伊尔库茨克飞机工厂,日后成为苏霍伊战斗机的重要生产基地。这些零时的紧急任务占用了苏霍伊大量的时间,但苏霍伊克服了重重困难,迎接了喷气时代的挑战。

  双发战斗机的总推力大,对发动机的可靠性没有单发敏感,也可以具有更大的起飞重量,装载更多的燃油、武器,具有更高的速度和更大的航程。米格设计局也分配到 RD10 发动机和双发布局,米格-9 在走了一段翼下双发的弯路后,最后决定把两台发动机紧闭并列,放在机头。苏霍伊则依然把两台发动机放在传统的翼下。在喷气时代的早期,这是一个很流行的布局。这样的布局有利于空出机头布置航炮,甚至安装雷达,吊挂在翼下的发动机对机身尺寸没有要求,也容易处理换装不同发动机的情况。缺点是迎面面积增加,迎风阻力较大,而且沉重的发动机吊挂在远离机身中轴线的两侧,滚转惯性大,不利于机动性的提高。

  这是一架酷似 Me 262 的双发喷气战斗机,当然针对苏联的战场情况和作战要求做了大量修改,如加强了起落架。为了减轻重量和增加速度,苏霍伊采用了较高的翼载,也就是说,单位翼面积需要产生较大的升力。这使得起飞、着陆速度较高,滑跑距离较长。苏霍伊采用火箭助推起飞和阻力伞缩短起落距离,其中阻力伞的采用是苏联第一。为了增加飞行员的生存力,苏霍伊设计局还自行设计,用火药助推实现了弹射座椅。

  1946 年初,设计和全尺寸模型完成,图纸交给负责试飞飞机制造的工厂。7 月底面静态测试开始,发动机交付拖延,所以也正好等待。10 月中,地面静态测试完成,发动机安装完毕。11 月 3 日,苏-9 首飞。在以后的试飞中,试飞员希亚诺夫对苏-9 的一般飞行性能表示满意,操纵容易,单发失效时甚至还可以双脱手稳定飞行,但高速飞行时操纵较沉重。

  1947 年 8 月 3 日,在苏联传统的土西诺航空节时,苏-9 参加了空中列队通过,有著名试飞员安德烈柯切托夫操控,他是米格设计局的米高扬的大学同学。8 月 18 日,苏-9 移交空军的试飞中心作国家鉴定试飞。基于试飞经验,苏霍伊在苏-9 上首次采用还采用了当时最新的液压操纵副翼等先进技术,以解决高速飞行时操控沉重的问题。带液压助力的苏-9 在 48 年 3 月 27 日到 5 月 25 日之间再次试飞,其间共飞行 5 小时 13 分钟,测试了带和不带液压助力情况下在不同高度下杆力和偏转角之间的关系。在 1946 年 10 月 12 日到 1948 年 5 月 26 日其间,共试飞 136 次,累计 58 小时 58 分钟,海平面速度达到 847 公里/小时,8,000 米高空速度达到 885 公里/小时,升限 12,000 米,航程 1,200 公里,续航时间 1 小时 44 分钟。

  苏-9 达到了设计要求,也具有较先进的技术和良好的性能。但其他设计局如米格、雅可夫列夫、拉沃奇金已经先走了一步,抢先投入了生产。同时,苏霍伊被告了黑状,说苏-9 抄袭了 Me 262,社会主义苏联抄袭纳粹德国的设计,在国际上影响不好,云云。

  这个时候,米格、雅克已经超越了喷气时代的最初阶段,进入了第二轮,单发的米格-15 和雅克-15 已经跃然纸上。其实米格-15 和雅克-15 的外形和纳粹德国最著名的飞机设计师之一库特唐克设计的 Ta 183 十分相似,只是 Ta 183 没有来得及试飞和投产罢了。当然米格-15 和雅克-15 本身是优秀的战斗机,单发天然比双发简单、成本低、便于大量生产,机头进气在发动机、机身气动的结合上比较简单,外形类似的美国 F-84“雷电”、F-86“佩刀”、法国“暴风”、“神秘”都采用类似的外形,自然有其道理。不管什么原因,苏-9 下马了,苏霍伊设计局在喷气战斗机的第一轮竞赛中落败。

  苏霍伊在苏-9 项目中也学到了东西,试飞和样机制造过程大大理顺,制造公差缩小到 0.25 毫米,不再对机身涂漆,而是采用氧化的光铝表面,以节约重量。苏霍伊接下来将苏-9 的二号机改进,采用两台加力的 RD10,将翼下吊挂的发动机舱改成翼内,像二战中 B-26 双发轰炸机那样,发动机中轴线和机翼齐平。根据 TsAGI 的计算,这样可以减小迎风阻力和发动机舱-机翼之间气动干扰造成的阻力。不过这样一来,原来平直的翼梁要在发动机的部位变成马蹄形的,以容纳发动机,设计和制造上比较复杂。马蹄形的下半部开放,便于发动机从地面往上吊装或者拆卸。发动机上移后,平尾处在发动机喷流之中,所以也稍带上反,以避开发动机喷流。

  苏-9 二号机还没有完成,就中途易帜,按进一步改进的苏-11 继续了。苏-11 的基本外形和苏-9 相同,但采用两台留里卡 TR1 发动机,这是阿基普留里卡设计的苏联自己的第一代喷气发动机,推力达到 1,500 公斤,这也是苏霍伊和留里卡长期合作的开始。

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苏-11 在苏-9 的基础上发展而来,发动机舱上移到机翼内,发动机中轴基本和机翼齐平

  1947 年 5 月 28 日,希亚诺夫操控苏-11 作了首飞,8 月 3 日,苏-11 参加了土西诺航空节。但 TR1 最后只达到 1,300 公斤的推力,没有达到 1,500 公斤的设计指标。改进型 TR1A 还需要时日。苏-11 的进一步试飞暂停。试飞中也发祥苏-11 有高速时方向安定性问题。苏-11 公斤进行了 54 次试飞,累计 21 小时 8 分钟,起飞重量达到 6,350 公斤,海平面速度 940 公里/小时,3,000 米中空速度 910 公里/小时,升限 13,000 米。中空速度低于海平面速度是一个比较奇怪的事,不知道为什么。苏-11 的最终试飞鉴定是不适宜于投入大批生产,成为苏霍伊长长的流产儿名单上的又一个。

  苏霍伊还设计过苏-10 喷气式轰炸机,这是应航空工业部 1946 年 3 月 27 日的指令设计的,采用 4 台 RD10 发动机。当时苏联还没有喷气轰炸机的设计、航程估算和测试规范,苏霍伊设计局要自己动手,创立一整套规范。苏霍伊在和 TsAGI 合作用风洞研究了无数方案后,最后决定将发动机安装在机翼中段,独特的是,发动机在机翼上下成对配置,但进气口都在机翼前缘的前面,下发动机的进气口更加向前突出,以保证所有发动机的最有效进气。6 月间,设计完成;1947 年 1 月,全尺寸模型通过鉴定;年底开始静态测试;1948 年样机完成,但出于不明原因,还没有试飞就下马了。

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外形可爱的 Su-10

  屡败屡战的苏霍伊在苏-11 的基础上又改进成苏-13,用推力达 1,600 公斤的 RD50 发动机,并将机翼减薄以减小阻力,但苏-13 连样机都没有制造就下马了。

  1947 年 3 月,苏霍伊开始了苏-15 双发重型战斗机的设计,采用两台 RD45 发动机,单台推力 2,270 公斤。这是采用一前一后的独特布置的双发战斗机,米格也有类似的实验性飞机。在理论上,这样可以最大限度地减少迎风面积,也容易平衡发动机的重量。但两台发动机的工作条件很不一样,实际上失大于得。为了为后发进气道让地方,座舱只有靠左,成为少见的座舱不在飞机中线上的飞机。

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苏-15 采用了少见的前后双发,为了避开后发的进气道,座舱还特意向左靠,成为少见的座舱不在飞机中线上的飞机

  TsAGI 根据气动研究的理论结果和世界航空界的潮流,提议苏霍伊用 30 度后掠角的后掠翼,所以这也是第一架苏霍伊后掠翼飞机。

  拼命抢时间力争及早投产以改变颓运的苏霍伊只用了四个月就完成了样机,1948 年 10 月 25 日,地面静态试验开始;1949 年 1 月 11 日,希亚诺夫就把苏-15 飞上天,随后希亚诺夫和阿诺金开始了试飞。起飞重量达到 10,437 公斤,相比之下,米格-15只有 4,960 公斤。尽管重量较大,双发的推力更大,苏-15 在 2.5 分钟内可以爬升到 5,000 米高空,具有相当好的性能。但 1949 年 6 月 13 日,在 2,000 米空中飞最大速度的时候,垂尾发生严重颤振,阿诺金只得弃机跳伞。

  二号机是作为截击机设计的,后发的进气道缩小,为更大的机内油箱让地方,翼下也可以挂载副油箱,大大增加的燃油量使其可以完成远程截击或护航任务。但二号机没有完成。

  苏霍伊还设计了具有跨音速能力的苏-17,尽管苏-17 已经准备就绪,可以开始试飞,苏霍伊的设计局在 1949 年被解散。

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具有跨音速能力的苏-17

一般认为苏霍伊设计局是斯大林下令解散的。斯大林一直不喜欢苏霍伊,苏霍伊在整个卫国战争到战后初期一直没有设计出一架大批生产的飞机,自然对改善斯大林对苏霍伊的印象毫无帮助。在 30 年代大清洗之后,斯大林已经不大杀人了,解散设计局是很客气的了。苏霍伊被调任图波列夫设计局重新担任副总。

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重出江湖


  苏霍伊不是一个轻言放弃的人。尽管苏霍伊在政治上成为弃儿,在图波列夫设计局里没有多少活儿,但苏霍伊没有闲着。不再能按照自己的设想主持新的设计,就用这段时间仔细地回顾了自己过去几年的工作,认真总结经验,并积极跟踪世界航空技术的前沿,抓紧时间充电。

  50 年代初是一个剧烈动荡的年代。冷战方兴,世界航空技术也进入了战后的第一波高速发展期。美国已经在研制所谓的“世纪”系列战斗机,从 F-100 到 F-106,一系列超音速的高性能战斗机正在紧锣密鼓的展开。相比之下,苏联的主力战斗机依然是亚音速的米格-15 和米格-17。1953 年 3 月,斯大林去世,赫鲁晓夫上台。一个月后,苏霍伊重新获得机会,在莫斯科中央机场所在的科丁斯科耶重组设计局,先是临时性的,后来就是正式的了。苏霍伊的飞机也因此重新开始序列号。

  作为军备竞赛的一部分,苏联空军提出了双二(两倍音速、两万米升限)的前线战斗机和截击机的要求,具体来说是 1,800 公里/小时的速度和 19,000 米的升限,基本上就是双二了。前线战斗机用于和敌方战斗机争夺制空权,要求简单、轻巧、机敏;截击机则是用于拦截敌人的轰炸机,要求速度快、航程远、火力强,尤其要配备雷达。除了截击机需要在机头安装雷达外,前线战斗机和截击机有很多共通的地方。由于基本技术的共通性,苏霍伊提出采用相同的基本技术,同时设计一架截击机和一架战斗机,采用单台留里卡 AL7F 涡喷发动机(军用推力 7,500 公斤,加力推力 10,000 公斤)。气动布局采用机头进气,但到底是采用大后掠翼还是三角翼,成为一个技术路线上的难题。

  这还是超音速飞行的清晨时代,很多超音速飞行的空气动力学机制尚不清楚,很多学术上很有潜力的设想依然只是设想,到底有多少优越性或者潜在的陷阱都有待人们去发现。苏霍伊大胆建议,截击机和战斗机同时上大后掠翼和三角翼,所以一下子上了四种预研型号,S-1 为大后掠翼的战斗机,S-3 为大后掠翼的截击机,T-1 为三角翼的战斗机,T-3 为三角翼的截击机。但这样同时上四个全新型号,被胆大包天的苏联航空界也认为是疯狂了。雅可福列夫直言这是工程设计上的梦幻。

  不过苏霍伊尽管大胆,但不是一个沉迷于梦幻之人。1953 年 11 月,S-1 首先完成设计,全尺寸模型通过了委员会的鉴定;1954 年夏,S-3 通过了鉴定;1954 年 10 月,T-1 和 T-3 也通过了鉴定。

  S-1 采用 60 度后掠角的机翼,55 度后掠角的平尾和垂尾,中单翼。机头进气道在座舱处分为两股,绕过座舱然后汇合。进气调节锥可以使进气状况最适合于超音速飞行,但日后这成为很大的技术困难,这是后话了。S-1 装备三门 30 毫米航炮,左翼翼根一门,右翼翼根两门,各带弹 65 发。在最初设计中,起落架位于机身下,像 F-16。这样容易保持中单翼的位置,也便于在翼下挂装大量武器。但在工程设计中,起落架移到了翼下,以增加横向轮距,改善粗糙跑道上起落的稳定性,也避免了外八字起落架的强度和其他具体技术问题。为了最大限度地降低翼下起落架的长度,机翼位置下移了 200 毫米。为了加强俯仰操控能力,平尾改成最时新的全动平尾。航炮也改成左二右一。

  1954 年下半年到 1955 年上半年,两架样机开始制造,一架用于地面静态试验,另一架用于试飞。1955 年 7 月 15 日,试飞样机完成。由于苏霍伊设计局在被解散时丢失了所有工作人员,安东·科契托夫被从拉沃奇金设计局调来,担任苏霍伊的试飞员。9 月间,地面试验完成。9 月 6 日,帕维尔苏霍伊本人亲自到航空工业部申请试飞许可。9 月 7 日,申请被批准,效率还是蛮高的。不过 9 月 7 日批准还没有下达,科契托夫在地面高速滑跑试验中,飞机意外地离地,漂浮在 10 米的高度。跑道长度不足以安全减速下降,科契托夫当机立断,索性飞了起来,所以首飞严格说来是未经批准的。从此,科契托夫、马卡林、科洛伏希金作为试飞员,开始了大量的试飞。

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从 S-1 发展而来的苏-7 是苏联第一种双二的战斗机

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在冷战前期,苏-7 是苏联和华约空军最重要的战斗机之一,这是波兰空军的苏-7

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和人们更加熟悉的米格-19 相比,苏-7 的前机身更长,比例相对匀称一点

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苏-7 的进气调节锥使双二成为可能,相比之下,米格-19 的进气道缺乏调节手段,速度不可能进一步提高。但进气锥和发动机的匹配在早期试飞中成为严重的挑战

  S-1 的试飞发现了大量的问题,最大的问题在于 S-1 的性能大大超出了已有的知识。勉强超音速的美国 F-100 在 1953 年 5 月才首飞,两年后苏霍伊在没有经过跨音速就一步跨到两倍音速,技术风险可想而知。两倍音速对所有人都是陌生的领域,全靠试飞员冒着生命危险摸出来。最大的问题在于超音速飞行时进气锥和发动机的匹配问题,还有跨音速到超音速时飞行控制律的问题。其他问题包括液压助力工作不可靠,发动机性能不稳定等。

  试飞中发现的高速情况下的进气道喘振是苏联航空界第一次意识到这个问题。涡轮喷气发动机的燃烧只能在亚音速下进行,即使是超音速飞机,进气速度也必须降低到亚音速。进气调节锥像半开的门板一样,在大风天把风挡一下,进入房间的风就和缓得多。但风力很大的时候,门缝很小,外面的风向风速一有风吹草动,门板就容易砰砰地撞击门框,而不是在大风的压力下一味地大门敞开。当然,进气调节锥可以用机械方法固定,不会真的发生撞击的事,但气流流场的等效畸变不是用机械固定就可以消除的。这好比羊群通过山口时,突然发生无序骚动,这就要发生堵塞。苏霍伊试验了各种形状和位置的进气锥,最终使问题得到控制,但没有彻底解决。

  1956 年 4 月,马卡林驾机飞到 2,270 公里/小时的高速,超过空军的要求 470 公里/小时。这是苏联的速度记录,也是苏联第一个达到双二的飞机。1956 年 7 月 24 日,新科状元苏-7 在土西诺航空节公开露面。苏霍伊根据试飞经验,不断改进设计,结构得到加强,部分粘结件改为铆接件。减速板的作动机构得到了强化,以减少打开时的颤振。

  苏联空军对试飞结果很满意,对及早部署新飞机的要求急迫,所以没有经过国家鉴定试飞就决定在远东的共青团城飞机厂小批投产,批产量型号命名为苏-7。

  1955 年,苏联空军略为修改了设计要求,升限上调到 21,000 米,航程要求加大,发动机也要求换用推力更大的 AL7F-1。对一些航空特设的要求也有所改动。苏霍伊对 S-1 的设计作了相应的修改,修改结果就是S-2。

  S-2 采用两门翼根 30 毫米炮,机头加长 110 毫米。1956 年 8 月开始制造 S-2,9 月首飞,马上就和 S-1 一起,送交国家试飞中心,参加国家鉴定试飞。

  在国家鉴定试飞中,S-2 用于测试飞行包线,如速度、升限、机动性等,S-1 用于机载系统和作战能力的评估。科洛伏希金、弗拉德米尔·伊柳辛(著名飞机设计师谢尔盖·伊柳辛的儿子)、列奥尼德·法达耶夫等负责试飞。

  1957 年 12 月,尼古拉·科洛索夫在试飞 S-2 时,发动机在低空熄火。科洛索夫试图把无动力的 S-2 降落到跑道上,但功亏一篑,还没有坚持到跑道就栽了下来,机毁人亡。S-1 继续试飞了 12 个月,直到 1958 年 12 月才结束。

  1958 年下半年,共青团城飞机厂的第一批下线的两架苏-7 一同参加试飞。共青团城飞机厂在 56 年开始生产准备,在 57 年开始组装,结构上按照 S-2 的标准。代表空军的国家试飞中心的弗拉德米尔·普洛尼亚金负责第一批飞机的试飞,工厂试飞员叶夫根尼·库库谢夫负责以后的试飞。首批苏-7 在 1958 年交付苏联空军,空军的飞行员和机修人员的培训随即开始。

  初期生产型苏-7 使用 AL7F 发动机,进气锥只有两个位置可以调节。为了解决试飞中发现的问题,并结合进航空技术的最新进展,苏霍伊设计了 S-41 研究机。这期间跨音速面积律对减少跨音速阻力的作用得到证明,S-1 的后机身为符合跨音速面纪律而加大截面积,机头进一步加长,使从前至后的截面积较为均匀地过渡。为了进一步克服进气道喘振问题,进气道的侧面加装防喘振门,在要发生喘振的时候适度打开。喘振本来就是局部气流突然堆积然后突然泄放。在突然堆积的时候,适当打开侧面的小门,可以泄放多余的堆积气流,缓解喘振现象。进气锥和发动机的配合采用自动调节,进一步改善发动机工况,发动机也改用 AL7F-1。

  苏-7 的技术指标在今天看来依然不错,速度达到 2,170 公里/小时,升限达到 19,000 米,推重比接近 1.0,翼载只有 290 公斤/平方米。尽管苏-7 的加力油耗大,航程不足,起飞、着陆速度过快(超过 450 公里/小时),苏-7 依然是苏霍伊设计局历史上的一个里程碑。这是苏霍伊设计局凤凰重生后的第一架飞机。

  尽管苏-7 是作为战斗机设计的,苏-7 不俗的速度和升限使它和苏-9 在整个 60 年代是唯一可以拦截美国 U-2 高空战略侦察机的苏联战斗机。在弗朗西斯·鲍威尔的 U-2 被打下来的一年之前,苏-7 还差点把一架 U-2 打下来。这架 U-2 从日本北海道起飞,入侵苏联远东。在共青团城飞机厂跑道上待命的一架苏-7 快要起飞拦截了,但 U-2 掉头向北,避开了苏-7 的拦截范围,苏-7 由于航程不足被迫放弃起飞拦截。

  1959 年中,美国空军已经将 F-100 作为战斗轰炸机,更先进的 F-105 战斗轰炸机也已经出现,苏联空军要求拥有自己的双二战斗轰炸机,苏霍伊被要求将苏-7 改进成为战斗轰炸机。为此,苏霍伊设计了设计据代号为 S-22 的飞机,苏-7 由此改进成为苏-7B。苏-7B 增加了挂载炸弹和火箭弹的能力,载弹量达 2,000 公斤。为了加大航程,增加了翼内油箱,加强了起落架,飞机为此增重 220 公斤。

  S-22 于 1959 年 1 月完成设计,4 月 24 日由叶夫根尼索洛维耶夫首飞,只有一架飞机可飞,所以由索洛维耶夫和阿纳托利科兹洛夫轮流试飞,10 月定型。设计局试飞刚结束,就移交国家鉴定试飞。和最终导致苏-7 的 S-1 一样,S-22 还在试飞中,生产决定已经在 7 月作出了,还是有共青团城飞机厂制造。由于苏-7 和苏-7B 的结构变动不大,生产连贯性没有问题。1959 年开始大量生产,在很长时间内是苏联空军的主力战斗轰炸机。苏-7B 也大量出口到苏联的盟国,埃及空军的苏-7 参加了 1967 年的六天战争,印度空军的六个苏-7B 中队在 1971 年的印巴战争中出动 1,500 架次以上,高峰时每个飞行员一天要出动 6 次,承担了对地攻击的主要任务。

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苏-7 试验过的雪橇式起落架对软地起飞进行了研究,这种轮-橇混合式结构可以解决滑行道上运动和软地起飞的要求,但增重很多,磨损厉害,最后没有实用化

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为了适应训练新飞行员的需要,苏霍伊还专门设计了双座的战斗教练机,注意后座座舱盖上升起的潜望镜,用于帮助教官观察起飞、着陆时前方的情况

  但苏-7 的起落性能一直是一个心病。为了改善起落性能,苏霍伊从两方面入手,一是用雪橇式起落架应付跑道在战争中受到损坏的情况,另一个是用吹气襟翼吹出附面层,增加升力。两者都没有超过试验性的研究,没有实用化。为了适应训练新飞行员的需要,苏霍伊还专门设计了双座的战斗教练机。为了补偿后座视界不良的问题,后座座舱盖上具有可以升起的潜望镜,用于帮助教官观察起飞、着陆时前方的情况。
2009-3-2 20:15:46

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-2 22:47 编辑

镇守蓝天

  1954 年夏,在后掠翼的前线战斗机 S-1 进入全面工程设计的同时,后掠翼的截击机 S-3 开始设计,但进展缓慢,后被中止。到了秋天,三角翼的 T-1 和 T-3 也开始了。10 月间,T-1 和 T-3 的全尺寸模型通过审核,批准进入工程设计,T-1 优先。

  这是航空理论落后于航空实际的年代。后掠翼和三角翼都能起到推迟跨音速波阻出现的功能,后掠翼在结构上相对接近已经成熟的平直翼,但三角翼的概念更加诱人。三角翼不仅可以容易地做到很大的前缘后掠角,还因为较长的翼根而使机翼的受力设计相对简单。较大的翼展应该对降低翼载有好处,可以提高机动性,三角翼还可以设计成无尾布局,省却平尾结构的重量和阻力。但是三角翼的气动特性没有理论指导,也没有现成经验可循,只有靠不断的实践。

  在 TsAGI 的指导下,苏霍伊没有采用更前卫的无尾三角翼,而是退一步的有尾三角翼,也就是说,基本布局和 S-1 相似,只是把 S-1 的后掠翼换成三角翼。T-1 作为前线战斗机,计划装备雷达测距仪,可调进气口保证发动机在较大范围内处在良好的工况,基本武器为 30 毫米航炮,左一右二。

  T-1 在 1954 年 12 月完成设计,计划制造两架飞机,一架用于地面静态测试,一架用于试飞。在此期间,截击机 T-3 也在 1955 年 2 月完成设计。苏霍伊当时提出同时上马 S-1、S-3、T-1、T-3 并不是为了最终同时研制 4 个型号,而是为了在实践中摸索取舍的方向。在 S-1 已经进入高速发展的同时继续 T-1 并不合理,1955 年 5 月,部长会议下达决议,放弃 T-1,集中精力发展 T-3。三角翼的 T-3 对高空高速和先进武器系统要求更高的截击机更加有前途。已经在制造的 T-1 中途换马,按 T-3 的标准完成。

  T-3 装备雷达和空空导弹,还有左右各一 门30 毫米航炮。由于技术原因,T-3 的搜索雷达和跟踪雷达分用两个天线,所以 T-3 的机头上唇变成前突的圆锥,圆锥下还悬吊一个扁桃体一样的东西,形成十分奇特的样子。这使得 T-3 的进气口变为固定的,只能对某一范围的马赫数优化。

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T-3 的尊容,进气口上突出的圆锥是雷达罩,进气口里看不见的地方,还从圆锥悬吊一个扁桃体,两个雷达罩分别用于搜索雷达和跟踪雷达

  1955 年 4 月 23 日,T-3 制造完成,移交进行试飞准备。5 月 26 日,TsAGI 审查通过,准予试飞,马卡林操舵首飞。由于配套系统的研制进度拖延,试飞的 T-3 没有安装雷达、航炮、瞄准具、敌我识别等系统,只有配重。马卡林主要负责飞行包线的试飞,这一阶段一直持续到 9 月 28 日。

  10 月份开始,T-3 回到工厂改装,安装了雷达、航炮、瞄准具、K-7 空空导弹的发射架、无线电、加大的阻力伞、滑动的座舱盖等。但由于发动机交付的拖延,第二阶段的试飞没有马上开始,直到 1957 年 9 月 10 日才恢复。空军的普利尼亚金和苏霍伊的伊柳辛负责试飞。57 年夏,伊柳辛继续雷达和空空导弹的试验。

  T-3 的试飞延续了一年,累计 80 次试飞,在大干快上的 50 年代,这是很长时间了。这不光由于飞行性能达到新的高度,还由于武器系统达到了空前的复杂程度。在此之前,战斗机设计就是气动加发动机,把飞机拉到敌人的跟前搂扳机就是了。现在不同了,雷达、导弹、各种电子名堂,战斗机不再仅仅是飞机,而是一个武器系统,使设计和测试极大地复杂化了。

  试飞一年之后,证明 T-3 的速度快,升限高,加速好,最大速度达到 1,930 公里/小时,升限达到 18,300 米。但发动机还是动力不足,实测中只达到 6,850 公斤静推力和 8,975 公斤加力推力,离要求的 7,500 公斤静推力和 10,000 公斤加力推力还差得远。发动机的可靠性更加成问题,寿命就不谈了。

  和 S-1 一样,试飞中发现了进气口喘振的问题。由于 T-3 采用固定进气口,速度只能限制在 M1.8 以下。借用 S-1 上的经验,加装防喘振门,但 M1.6 以下的速度受损。这表明:固定进气口是不能用了。

  进一步试飞前,T-3 作了一些改装。发动机的冷却强化,钢缆作动的操纵面控制改为连杆作动。从莱特兄弟开始,飞机操纵面的控制就是用钢缆牵动的。钢缆加滑轮的系统轻巧,布置灵活,但速度提高到一定程度以后,就力有不逮了,需要用更坚固但也更重、更复杂的刚性连杆-杠杆系统。T-3 已经跨过这个坎了。

  还有一个问题是雷达和导弹,进度拖延,性能达不到要求。为此,苏霍伊专门制造了和 T-3 共用身架子的 PT-7,用于导弹和雷达的测试。但 PT-8 则是专门用来克服飞行性能问题的。PT-8 的机头加大,用样子和 S-1 相似的中心可调进气锥,内部空间足以装下正在研制中的 Almaz 雷达。后机身加大,足以容纳加大推力的 AL7F-1。PT-8 为苏霍伊提供了宝贵的经验,但是进度要求使得苏霍伊进退维谷。

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PT-7 雷达系统测试机

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PT-8 飞行性能测试机

  这时节,苏联空军对米格-21 很满意,对米格-21 上用的图曼斯基 R11 发动机也很满意,要苏霍伊把 T-3 改成双发,这就成了 T-5。双发的后机身大大加宽,阻力增加,但双发的动力确实强劲。改装从 1957 年 10 月开始,到 1958 年 6 月完成,增加了机内载油量,但由于最大起飞重量的限制,实际载油量反而减少了 150 升。T-5 改用中心调节锥,刚性连杆控制。7 月 18 日由伊柳辛首飞,试飞持续到 1959 年 7 月 1 日,共 26 架次。尽管气动阻力增加,双发的强劲还是显而易见,不过燃油系统有问题,加力常常失败,尤其在爬升的时候。由于双发的重心后移,方向安定性下降。单一的进气口容易出现双发争夺进气的情况,这是由气流分叉后 preferential flow 造成的。这是流体力学里一个常见的现象,在一股流体分流成两股之后,即使两边是对称的,由于什么扰动使一侧暂时分流得多一点,但扰动过后,多得的那一侧继续多得,而不是恢复对称。T-5 就碰上了这个问题,两台发动机的工况不一致,造成很多问题。单一进气道也造成空中停车后再启动不可靠。

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双发的 T-5

  到了 1957 年,固定进气道的问题已经很显著,苏霍伊决定回到 S-1 的中心调节锥。为什么没有在一开始就用中心调节锥呢?中心调节锥的内部容积小,对雷达的限制多,但事到如今,也只好这样了。

  1957 年 9 月到 58 年 4 月,苏霍伊进行了一些列飞行测试,同时等待上级决定。由于 T-3 是截击机,雷达和空空导弹的配对很重要。苏联有两个基本技术方案,一是用雷达驾束制导,也就是说,导弹发射出去后,载机的雷达波束要持续、稳定地照射在目标上,导弹沿着波束前进,直到击中目标。这种制导方式技术简单,射程短,对载机在发射后的瞄准要求高,目标高速机动时,导弹容易脱靶。另一方案是雷达半主动制导,导弹发射后,载机的雷达继续照射目标,但导弹只是搜寻来自目标的回波,射程可以较远,脱靶率也相对较低。正在设计的系统中,雷达架束制导的 TsD30 雷达加 K-5 空空导弹(北约代号 AA-1“碱性”)相对成熟,雷达半主动制导的 Almaz 或者 Orel 雷达加 K-7 或 K-8 空空导弹(北约代号 AA-3“阿纳布”)还不过关。在这样的情况下,1958 年 4 月 16 日,部长会议指令双管齐下,后者用 Orel 雷达和 K-8 导弹,两者都要和正在研制中的 Vozdukh-1 地面指挥导引系统配合使用。


  拿到尚方宝剑之后,苏霍伊先集中精力于采用 TsD30 雷达和 K-5 导弹的型号,设计局代号为 T-43。58 年 4 月决定一下来,苏霍伊马上开始紧锣密鼓的试飞,由伊柳辛领军,试飞的飞机达到 6 架。T-43 最终有 4 个防喘振门,以解决喘振问题。

  1958 年 12 月 3 日开始,T-43 二号到六号机大举出动,参加国家鉴定试飞,一号机则用于雷达和导弹的测试。伊柳辛、科洛伏希金、法达耶夫、列奥尼德·科拜欣、尼古莱·克里洛夫、鲍里斯·亚得利亚诺夫、斯特潘·米高扬都参加了试飞。这是一个十分华丽的阵容,也反映了 T-43 的先进性、复杂性和在苏联的地位。

  试飞充满了挑战,很多系统都是全新的,还不成熟。进气口控制和发动机的匹配碰到了和 S-1 一样的问题,M1.8 以上时常出现发动机喘振。在 15,000 米以上的时候,即使 M1.5 以上也会出现喘振,甚至空中熄火。

  1959 年 1 月,进气锥加大,从 215 毫米直径扩大到 230 毫米直径,并采用自动调节,而不是先前的两级调节。防喘振门也得到了改进。改装后,第二阶段试飞开始。但在 1959 年 7 月 20 日的极限速度测试中,六号机坠毁,试飞员科拜欣身亡。稍后,法达耶夫的飞机发动机在空中故障,在迫降中受重伤。

  但 T-43 的改进和试飞继续进行。为了增大机内载油量,翼内油箱加大,机内一个软油箱也改成容量更大的硬油箱,两门航炮取消,空出来的地方增装燃油,这些措施和苏-7 都差不多。最后载油量从 3,060 升增加到 3,780 升,效果还是比较显著的。

  国家鉴定试飞在 1960 年 4 月 1 日结束,T-43 在新西伯利亚飞机厂投产,生产代号为苏-9,交付国土防空军使用,取代装备雷达和空空导弹的米格-19PF 和米格-19PM。

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装备雷达驾束制导空空导弹的苏-9 曾经是苏联国土防空军的主力,外观特征是机头比米格-21 稍长,整个尺寸也要大一圈

  但防空军对苏-9 的适应用了一段时间。苏-9 的性能、能力和系统复杂性都大大超过了防空军所熟悉的范围,新飞机在一段时间里事故率较高,尤其是发动机的故障率。但这是和苏-7 一起苏联唯一的能达到 U-2 的高度的战斗机,而这正是 U-2 屡屡侵入苏联领空的时候。U-2 的入侵不仅是机密被美国探去的问题,更是一个政治问题,影响到苏联的声誉。在冷战初期,巴基斯坦是美国在西亚的铁杆盟友,巴基斯坦到巴格达的中央条约组织相当于从中东到南亚的小北约,美国 U-2 经常从这里起飞,刺探苏联在乌拉尔地区的战略导弹部署和军工生产及科研情况。1960 年 4 月,又一架 U-2 从巴基斯坦侵入苏联南方的上空,待机的苏-9 试图拦截,但经验不足,地面引导也出错,拦截不成功。一个月后,Vozdukh-1 地面引导指挥系统投用,苏-9 的地空拦截体系基本成形,开始在南方战斗值班。正好鲍尔斯的 U-2 来了。防空军的米格-19 多次拦截无果,萨伏洛诺夫还因为动作过猛而造成失速,改出不及最后机毁人亡,另一个说法是萨伏洛诺夫的米格-19 是被防空军的萨姆-2 防空导弹打下来的。伊万·孟邱科夫的苏-9 刚好转场经过斯维尔德洛夫斯克,临时紧急起飞拦截,但没有准备,连导弹也没有带就上去了,还没有找到 U-2。鲍尔斯的 U-2 最后是被萨姆-2 防空导弹打下来的。

  尽管苏-9 没能在 U-2 上露一手,苏-9 还是成为 50 年代末和整个 60 年代中间苏联国土防空军最重要的截击机之一。

  苏-9 的生产在新西伯利亚飞机厂从 1958 年到 1962 年持续了 4 年时间。由于防空军要得紧,莫斯科的第 30 工厂也同时开始生产,加速部署。生产型的改进包括改进的防喘振门、加大推力的 AL7F1-100 发动机、加大的油箱、新的弹射座椅、可刹车的前起落架。T-43 的 5 号机和 12 号机还用于试验翼尖发射的 K-13(北约代号 AA-2“环礁”,红外制导,据说是美国“响尾蛇”的拷贝)空空导弹,这是空军的要求。试验结果表明,用 K-5 改进的 K-55 空空导弹(也是红外制导)要容易一些。试验一直持续到 1967 年,但最后还是用翼下挂架发射。

  为了加速苏-9 飞行员的训练,苏霍伊受命设计双座型,代号 U-43。双座型在前机身加长 600 毫米,1959 年开始设计,1961 年 1 月 25 日首飞。所有系统全部双套,后座甚至还有自己的雷达显示,所以不仅仅是教练机,而且是具有战斗机能力的战斗教练机。双座型增重 630 公斤,航程有所缩短,定名为苏-9U。

  T-43 被用于打破多项世界航空记录。伊柳辛在 1959 年 7 月 14 日,达到 28,852 米的高度。亚得利亚诺夫在第 405 架生产型飞机改装而来的飞机上,在 100 公里闭合环路里,飞出 2,092 公里/小时的世界纪录,飞机也因此得名 T-405。1962 年 9 月 4 日,伊柳辛再次打破纪录,在平飞中达到 21,270 米的高度。1962 年 9 月 25 日,柯兹诺夫在 500 公里闭合环路里飞出 2,337 公里/小时的世界纪录。

  苏-9 解决了防空军配备空空导弹而又达到双二的截击机的燃眉之急,但防空军的眼光还是集中在配备更强大的雷达和更远射程的空空导弹的更先进截击机。苏霍伊以 PT-8 为基础,设计了 T-47。和苏-9 相比,进气锥加大,可以容纳较大的 Orel 雷达,配备雷达半主动制导的 K-8 导弹,可以在前半球攻击,攻击包线比雷达驾束制导的 TsD30 雷达和 K-5 导弹大很多。由于技术复杂性大大超过 T-43,研制时间比较长,到 58 年中才完成设计,9 月移交试飞,主要用于测试发动机和进气口性能。二号机用于飞行测试,没有雷达,用配重代替,但很快就在事故中坠毁。三号机是第一架带雷达的 T-47,还加装机翼前缘锯齿,以改善低速性能,12 月开始试飞。1959 年春,四号、五号机也参加试飞,这两架飞机带雷达和导弹,基本上是生产型规格。伊柳辛、索洛维耶夫、库库谢夫、科兹诺夫负责试飞。显然,这个项目对苏霍伊和防空军都十分重要,苏霍伊试飞员精锐尽出了。

  进气锥实际上大于 Orel 雷达的需要,造成较大的进气损失,升限、速度、加速度都受到损失。1959 年 9 月底,设计局试飞结束,移交国家鉴定试飞。同期七号机和八号机用于导弹和雷达测试。

  根据试飞结果,苏霍伊决定采用加大推力的 AL7F-2 发动机,采用和苏-9 相似的措施加大机内载油量。1960 年春,改装完成。新机采用新的雷达罩,自动调节的进气锥,改进的进气道防喘振旁通门。1961 年 6 月 28 日,全系统的截击试验通过国家鉴定,新机按苏-11 投产。

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苏-11 和苏-9 在外形上不容易分别,苏-11 的进气锥更大一些,以容纳较大的 Orel 雷达,并挂载射程更大的雷达半主动制导空空导弹。苏-9 和苏-11 都没有出口到任何国家,包括华约国家和苏联在中东的盟国,为防空军专用

  和苏-9 相比,苏-11 的基本飞行性能有所下降,但更加先进的武器系统远远超过了飞行性能的损失,使苏-11 成为更有效的截击机。

  按照部长会议的决定,苏-11 也在新西伯利亚投产,在苏-9 生产于 1962 年结束时立刻转产苏-11。由于苏-11 相对于苏-9 的结构改动不太大,转产十分顺利。
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半壁江山

  1954 年 S-1、S-3、T-1、T-3 还在研制期间,苏霍伊已经开始了下一代战斗机的预研,代号 P。苏霍伊研究了单发、双发、单座、双座、航炮、导弹、空空火箭等各种组合,也对 AL9、VK11、P2、P4 发动机作全面评估,最终集中到采用留里卡 AL9 的单发 P-1 和伊索托夫 VK11 的双发 P-2。部长会议关于进一步研发的批文在 1955 年 1 月 19 日下达,2 月到 3 月间,各有关方便会商,确定全系统的设计要求。

  苏霍伊的人马很快完成了初始设计方案,采用常规的机头进气。机头进气不是苏联发明的,而是纳粹德国的库特谭克发明的。战后初期,东西方都照抄谭克的机头进气。但西方很快转向两侧进气,只有在苏联,机头进气得到持续发展,一度成为苏联战斗机的特征。机头进气的迎风面积最小,阻力最小,结构紧凑,在各种飞行条件下的进气状态比较一致,设计相对简单,和发动机的匹配也容易保证。但机头进气不大好处理双发的情况,最大的问题则是很难布置越来越大的雷达而不影响进气道的工作。

  苏联航空界最终也遇到同样的问题,很大的雷达很快使设计转向两侧进气,以空出机头位置安装雷达。两侧进气道也为边界层控制和进气道调节提供了更多的选择。边界层是空气的非理想性所造成的。空气是有粘性的,这个粘性使飞机在飞行中,粘附在飞机表面的空气和飞机的相对速度为零,而远离飞机表面的“自由空气”和飞机之间有一个相对速度。从飞机表面到“自由空气”之间的速度分布使发动机的进气不均匀,影响正常工作。整个速度由低到高最终达到自由空气相对速度的这个空气厚度就叫边界层。在低速的时候,这个问题不大。速度较高的时候,边界层分离就是一个不容忽视的问题。机头进气时,机头直接就是进气口,边界层分离的问题不突出,但最终还是一个问题,成了问题的时候不好解决,米格设计局用过多孔的吸气中心锥吸除边界层,比较麻烦;两侧进气时,空气流经前机身才达到进气口,边界层问题突出,但解决的办法也多。P-1 和 P-2 用进气口“悬挂”在机身侧面边界层外的方法,实现边界层分离。

  这里有一个小插曲。T-43/苏-11 的过大的进气道中心锥影响了发动机的工作,一直是苏霍伊的一个心病。较重的雷达对全机的重心平衡也不利,导致苏-11 的飞行性能不好。为了解决这个问题,也为了解决机头雷达和进气道争夺空间的问题,苏霍伊曾别出心裁地设计过一架机头两侧进气的 T-49,这是在 T-43 的基础上,改用锥形大型机头雷达罩,但把进气口移到两边,在座舱前的位置,好像猫胡须一样。苏霍伊还特意设计了所谓等熵进气道,提高进气的热力学效率,并起到一定的预压缩作用,帮发动机一把。1960 年 1 月,科兹诺夫首飞。试飞证明加速性比 T-43 好。但在一次飞行事故后,T-47 被搁置了,还有更重要的项目在等着。

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机头两侧进气的 T-49

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P-1 是苏霍伊设计的第一架两侧进气的飞机

  回到 P-1 和 P-2,为了分担飞行员负担,P-1 和 P-2 为双座,由专职的后座负责操纵雷达。除了采用带半锥调节的两侧进气道外,基本布局还是有尾三角翼,雷达可以采用较大的 Uragon 或者 Pantera。1956 年,P-2 下马,集中力量专攻 P-1。P-1 采用单台 AL0,加力推力达到 10,000 公斤,带两枚 K-7 空空导弹,并挂载几十枚空空火箭弹作为辅助武器。

  跨音速面积律是超音速飞行中的一件大事。这是美国 NASA 气动学家理查德惠特科姆在 1955 年发现的。为了避免跨音速激波阻力的急剧增加,飞行器沿前进轴线的截面积应该均匀改变(或者说截面积沿前进轴线的二阶导数或曲率应该恒定),而截面的形状倒是无关紧要,这就是著名的跨音速面积率,也是超音速飞机“蜂腰”的来源。P-1 的设计来不及采用面积率,P-1 的设计没有考虑面积律修形,所以是一个直筒子,这样反而机内油箱较大。P-1 的设计在 1956 年 8 月完成,由于发动机交付严重拖延,先用现成的 AL7F 飞起来。1957 年 6 月移交试飞,7 月 12 日科洛伏希金首飞,爱德华叶里扬后来加入试飞,试飞阶段在 1958 年 9 月 22 日结束。

  由于较大的机体和两侧进气对布置较大雷达的便利,苏霍伊会同雷达和导弹设计局力促部长会议批准进一步改进 P-1,要求用推力更大的 AL11 或 R15 发动机,但不成功,工作重点转移到 T-37。

  这是 1958 年开始的另一个预研项目,要求达到 27,000 米升限、3,000 公里/小时的速度,接近双三了。发动机采用留里卡 AL11 或者图曼斯基 R15(后来成为米格-25 的发动机)。尽管苏霍伊传统上和留里卡合作,但 AL11 还没有从纸面上走下来,R15 已经试飞了,所以最后决定采用 R15。在气动设计上,T-37 像放大的 T-3,依然没有采用面积律修形,所以笔直的直筒子机身很是粗壮。进气锥不再是简单圆锥,而是由粗至细的双锥体,适应更高速度的需要。

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T-37

  按照要求,T-37 要能够实行全自动截击,从接近、搜索、拦截到返航全程自动化,还要能够全向攻击,不仅能从目标的后半球攻击,还要能迎面攻击。这是 50 年代美苏空军的终极梦想。这一方面是技术至上主义的自然发展,另一方面也是美苏空军对未来空战的合理预测。50 年代是冷战的高峰,美国大力推行“大规模报复战略”,不以常规战争和苏联纠缠,而是立刻在战术到战略层面上全面升级到核战争。空军的任务只有两个:用高速核轰炸机把对方炸回石器时代,防止对方高速核轰炸机把自己炸回石器时代。所以对高速轰炸机的拦截是头等大事,和战斗机争夺制空权反而不大重要。基本的空战理论是:在双方作战飞机速度越来越快的情况下,截击机识别目标的时间越来越短,将超过人的反应速度,所以目视识别不再可能,只有用全自动控制才能及时、可靠地把飞机引导到指定位置、发现目标、实行拦截。飞行员在整个过程中只管系统监控,差不多是一个旁观者。

  1958 年 6 月 4 日,部长会议发批文,指令研制截击机-雷达-导弹系统,要求挂载两枚雷达半主动制导 K-9(后定名为 R-38,北约代号 AA-4“锥子”)空空导弹,具有空地自动数据链。1959 年春开始设计,1960 年 2 月期间,原型正在组装,意外地突然接到命令,中止一切工作,所有设计资料和工装全部销毁。

  这是一个特殊的时代。洲际导弹的试验成功似乎为未来战争的方向指出了一条新路,导弹制胜论甚嚣尘上,传统空军的价值受到严重怀疑,各国的研制项目纷纷下马,苏联也不例外,T-37 只是其中的一个。米亚希斯切夫和拉沃奇金的设计局被解散,后米亚西斯切夫设计局恢复,但拉沃奇金在恢复的时候转行到火箭去了,成为今日拉度卡设计局的前身。

  1960 年开始,苏联防空军对截击机的作用重新思考。苏-9、苏-11 的低空性能成为显眼的缺陷,Orel 雷达的下视性能更加成问题。改进的 Orel-2 雷达天线太大,装不进苏-11,于是提出新型截击机的要求。苏霍伊有备而来,理所应当地承担了设计任务,早早就获得了生产型代号苏-15。

  新机的设计局代号为 T-58。为了尽量降低技术风险,最大可能地利用现有生产线,T-58 采用苏-11 的机翼、尾翼和后机身,发动机计划采用 AL7F-2。前机身全新设计,采用锥形机头,两侧进气道。和 P-1 不同的是,两侧进气口为矩形截面,采用斜板调节,而不是 P-1 的半圆形进气口和半锥调节。矩形进气口和斜板调节可以在低速时全开,没有进气损失。半锥即使再最靠前的“全开”位置也依然对进气有所损失。

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T-58 在座舱部和机身中断收腰身,以满足面积律的要求

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苏-15 是第一架两侧矩形进气口的苏霍伊战斗机

  1961 年初,设计完毕,开始制造原型机,一架用于地面静态试验,一架用于试飞。但原型机尚在制造中,防空军就改了主意,提高性能和可靠性的要求,这样,单发的 T-58 就不能达到要求了。苏霍伊也只好中途易帜,改用双发,编号改为T-58D。

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双发的 T-5 加宽的后机身带来阻力增加,但双发的强劲无可置疑。T-5 的双发经验对后来 T-58 很有用


  苏霍伊对双发并不陌生,T-5 就是采用双发的 T-3。防空军的中途改主意给了苏霍伊一个从头开始的机会,苏霍伊索性采用面积律,在机头雷达罩后座舱处收腰,使座舱盖引起的截面积增加得到补偿而保持截面积均匀变化。在中机身段,苏霍伊还做了一个更鲜艳的“蜂腰”,以满足面积律的要求,减少跨音速阻力。

  T-58D 不仅采用双发,还要求采用新的有 Orel-2 雷达,天线直径达到 920 毫米,挂载两枚 K-40 空空导弹。R21 发动机后来下马,T-58D 改用图曼斯基 R11 发动机,和米格-21 共用,军用推力 3,900 公斤,加力推力 6,200 公斤。

  1962 年 2 月 5 日,部长会议的正式批文下达,包括 T-58D 和雷达、导弹系统的整个截击系统进入全面研制。为了加快设计进程,T-58D 继续采用苏-11 的机翼、尾翼和起落架,机身为全新设计,更重要的是全新的全自动火控-飞控系统,可以完成全程自动截击。第一架原型主要试验速度、升限、加速度、航程、油耗,所有测试都分带外挂和不带外挂进行。

  1962 年 5 月 20 日,伊柳辛驾驶原型机首飞。飞行性能大体达到设计要求。但试飞还在进行中,防空军要求改换更先进的由米格-25 的 Smerch 雷达改进而来的 Taifun 雷达,于是苏霍伊重新设计机头锥,比原先进一步拉长,座舱盖也重新设计。为了改善方向安定性,差点像米格-23 一样,在机腹安装可折叠的腹鳍,最后还是没有,加大垂尾达到同样的目的。垂尾和腹鳍同样可以大大提高方向安定性的目的,但腹鳍在大迎角时也能发挥作用,垂尾要达到同样的效果,需要大大加高,重量代价较大。但腹鳍的问题是影响机身下的净空,太小的腹鳍没有用,太大的腹鳍影响起飞拉起,容易刮地。可折叠的腹鳍避免了这个问题,但增加了结构的复杂性和重量。T-58D 不以高机动的空战格斗为重点,所以适当加大垂尾就可以满足一般的方向安定性要求。说到底,这都是设计时综合妥协的结果,没有哪一个方案是绝对优于另一个方案的。

  再次试飞时,Taifun 雷达还没有就绪,依然用 Orel-2 雷达装在试飞飞机上,起落架的刹车加装酒精-水冷却系统。水冷却的效率高,也便宜,但冬天要结冰。加了酒精后,就可以大大降低冰点。

  二号机一直在等雷达,直到 1963 年 5 月 4 日才由伊柳辛首飞。二号机具有全套目标航电,包括全新的 Orel-2 雷达。10 月开始导弹发射试验和作战试验,1964 年 6 月才结束。伊柳辛、拉沃兰迪耶夫、佩特林、彼得洛夫和国家鉴定试飞委员会主席、防空军司令萨维茨基参加试验,试验出乎意料地顺利,防空军对试验结果很满意,1964 年 6 月 16 日决定按苏-15 的编号投产,但要求增加航程和改善方向安定性及操控性。

  苏霍伊把中机身段的蜂腰取消,从进气口到尾喷口把机身侧面拉直,增加机内油箱容积。操纵面的作动角度加大,进气道调节斜板的反应时间缩短,以改善操控性。但更大的问题在于找一个飞机工厂投产苏-15。

  苏-11 的操控性不好,雷达和导弹的性能也不能使防空军完全满意,所以苏-11 在新西伯利亚只生产了区区 112 架就早早中止,工厂转产雅克-28 截击机。苏联的飞机设计局和飞机工厂之间没有固定的协作关系,设计定型后,生产有一个先来后到,哪个工厂有剩余产能就在哪里投产,要是谁也没有剩余产能,就可能面临无疾而终的危险。苏-6 在二战中就因为要挤占已经投产的伊尔-2 不成而夭折,苏霍伊当然对此记忆犹新。为了确保设计局的前程,苏霍伊和雅科夫列夫狠斗了一番,除了航程外,苏-15 的性能全面优于雅克-28,最后决定雅克-28 为苏-15 让路。1966 年 3 月 6 日,第一架生产型苏-15 下线,工厂试飞员索罗金驾机首飞。6 月二号机首飞,1967 年,苏-15 开始批量交付防空军,生产一直持续到 1979 年。1967 年 7 月 9 日,新生的苏-15 和米格-23、米格-25 一起,参加多莫达多沃航空表演,纪念十月革命 50 周年。苏-15 作为防空军的主力,一直服役到到 90 年代中期。至此,苏霍伊在苏联战术飞机世界的半壁江山得以建立。

  苏-15 的生产后期改用外翼段减小后掠角的双三角翼,以改善中空中速机动性。苏-15 是为高空高速截击设计的,但战争实际表明,高速轰炸机突防的可能性已经被和敌方争夺制空权所取代。大后掠的三角翼有利于减小超音速阻力,但在空战常见的中低速度时,难以“兜住”迎面气流而产生足够的升力,导致机动性较差。在外翼段减小前缘后掠角还增大了翼展和翼面积,兼顾高空高速和中低空机动性,同时也改善了起落性能。中国的歼-7 后期改进型也采用了类似的思路,不过中国的双三角翼更进一步,外翼段的后缘还带有前掠,以控制随速度增加而引起的升力中心的后移。

  后期苏-15 的发动机也可以在图曼斯基 R11 和图曼斯基 R13(大改的米格-21 比斯的发动机,军用推力 4,400 公斤,加力推力 6,600 公斤)之间换用。雷达换用 Taifun 和 Taifun-2,雷达罩从简单的直边缘锥形变成带弧线的形状,可以挂载更先进的 R98、R98M、R60(北约代号 AA-8“蚜虫”)空空导弹。为了培训飞行员,苏-15 还有双座型。

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早期苏-15 采用简单三角翼

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后期苏-15 的机翼前缘外段后掠角减小,翼展和翼面积加大,机动性改善

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双发使苏-15 的可靠性相对于同时代的苏联战斗机要高

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早期苏-15 的雷达罩是简单的锥形

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后期苏-15 的雷达罩的轮廓就带有弧线

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苏霍伊还设计过采用 S 形前缘机翼的苏-19,但无疾而终,后起之秀已经远远超过了改进苏-15 所能达到的

  苏霍伊还用苏-15 作变后掠翼、滑橇起落架、空中加油的的试验平台。为了减小起飞着陆距离和提高对机场跑道遭到破坏时的出动能力,苏霍伊还为一架苏-15 还装上三台 RD36 升力发动机,作为苏-15VD 短距起落研究机。苏-15VD 不能垂直起落,升力发动机只是用来缩短起落滑跑距离的。试验表明,起落速度大大降低,滑跑距离大大缩短,但升力发动机的死重和油耗太大,挤占的机内油箱体积进一步限制了航程。升力发动机炽热的下洗气流反弹不仅损坏机体结构,更对外挂影响严重,使苏-15 不能作为一架有效的截击机。

  防空军飞行员对苏-15 的评价很高,认为苏-15 的操控性和机动性都不错,不过容错余度较小。苏-15 的双发使安全性较好,到 1992 年为止,苏-15 的累计安全纪录为每 10 万小时损失 6.2 架,相比之下,米格-25 为 10 架,米格-31 为 11.5 架,F-15 为 6 架,F-16 为 10 架。

  苏-15 只用于防空军,也从不出口,只有一小队苏-15 曾在埃及使用,由苏联防空军人员操纵。苏-15 的截击方式可以是全手动,由地面用话音指挥;半自动,有地面用数据链上传指令和敌我坐标、速度矢量等战术信息;或者全自动,有地面全程控制从接近、拦截到返航的全过程,飞行员只管起飞和着陆。半自动截击是主要作战方式。防空军曾出动十多架飞机进行大型突防和拦截试验,准备前赴后继,层层拦截。但首当其冲的苏-15 不负众望,一击夺命,后续梯队还没有起飞,试验就结束了。

  苏-15 没有经历过大规模战争,但尴尬地上过几次头版头条。1978 年 4 月 20 日,一架从巴黎经安克雷奇飞往汉城的大韩航空波音 707 突然偏离航线,向北方舰队的基地摩尔曼斯克飞来。防空军的苏-15 奉命拦截。在波音 707 两侧反复示意、要求迫降,机上乘客惊恐地看见这架涂有红五星的战斗机在两侧翻飞,但机长没有反应,继续向芬兰方向飞去。苏-15 奉命开火,导弹打掉波音 707 的一段左机翼和左外发。波音 707 从 9,000 米高空剧烈地掉高度,最后在 2,000 米高度上稳住了。这时另一架苏-15 再次接近,要求迫降,这一次机长服从了。但飞机飞不到指定的防空军机场,最后在离芬兰边境 30 公里的一个冰湖上成功地迫降。110 名乘客和机组成员中,有 2 名被导弹的弹片击中丧生,其余幸存。克格勃的调查结果是飞机导航设备故障造成迷航。

  1981 年 7 月 18 日,一架伊朗(也有说是阿根廷的)CL-44 小客机从伊朗进入格鲁吉亚上空,防空军的苏-15 奉命拦截,要求迫降未果之后,苏-15 把入侵飞机撞了下来,飞行员跳伞生还。

  苏-15 最“出名”的一次是 1983 年 9 月 1 日。这天凌晨 3 点 30 分,一架正在从纽约飞往汉城的大韩航空波音 747 客机被在暗夜中被击中,飞机在 9,000 米高空爆炸,残骸伴随着火光消失在茫茫的北太平洋上。对于这架航班号为和詹姆士邦德的代号惊异地巧合的大韩航空 007 的波音 747 被击中事件,阴谋论一直不绝于耳。迷航是韩国和西方的官方说法,苏联则指责间谍飞行,并出示事发前后美国空军 RC-135 在重合航线上的活动记录。可以确定的事实是,大韩航空 007 偏离规定的航线达到 400 公里,深入苏联领空 2.5 小时,航迹飞经绝密的堪察加半岛苏联核潜艇基地的上空,美国和日本的航管清楚地看到了偏离的航迹但无人按照规定发出警告。在防空军的苏-15 开炮警告之后,大韩航空 007 依然不加理睬,而不是听从命令迫降,直到被击落,扣扳机的就是一架苏-15。机上 269 名乘客和机组成员全部丧生。

  苏-15 生涯的终止相当突然,不是自然退役,而是由于欧洲裁军协议的对俄罗斯容许拥有战术飞机总数的规定,自然更新的米格-29、苏-27 得以保存,而较老的苏-15 只有送废金属回收场的命了。
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老树新花

  苏-7 是苏联空军的主力战斗轰炸机,也广泛出口到第三世界的盟国。但作为战术支援飞机,苏-7 的低空低速性能不够好,起飞、着陆速度太快,滑跑距离太长,对跑道要求太高。苏-7 的这些问题来自于大后掠翼。超音速飞行时,机头和所有前缘部分形成激波,造成很高的波阻。激波是锥形的,速度越高,锥形越尖锐。机头的激波是无法避免的,但如果机翼也形成很大的激波的话,容易造成极大的阻力。后掠翼通过增大后掠角,使机翼“躲”在机头激波波峰的后面,减小波阻。然而,当速度低下来的时候,激波波阻就不再是主要问题,机翼本身的气动效率就成了问题。机翼是通过气流沿机身前进方向从前向后流动时形成的上下翼面之间的压力差产生升力的,现代机翼的上表面气流在离开机翼后缘时,有一个强烈的下洗作用,这也是产生升力的重要来源。两者之间哪个是升力的主要来源,这个可以争论,但不争的事实是,气流必须从前至后流动才能产生升力。由于极大的后掠角,流经机翼上表面的气流产生一个很大的横向(严格来说是展向,也就是沿着机翼的轴线斜向)流动的分量,造成升力损失,速度越低,这个问题越显著。另一个问题是升阻比,升阻比越高,产生单位升力所导致的阻力越低。超音速飞行要求机翼较薄,也就是说相对厚度较低。但在中低速飞行时,较低的相对厚度使机翼产生单位升力时摩擦阻力增加,导致较低的升阻比。所以中低速飞行时,应该采用较大的相对厚度。在机翼实际厚度固定的情况下,后掠角间接地影响相对厚度。后掠角越大,在前景轴线上的机翼弦长越长,相对厚度也就越低;后掠角越小,自然相对厚度就越高。自然,理想的做法是,在速度较高时,维持较大的后掠角,以减低超音速波阻;在速度较低的时候,机翼后掠角减小,以提高机翼升阻比;在起飞、着陆的时候,机翼基本上变成平直翼,最大限度地提高升力。这就是变后掠翼了。理想情况下,变后掠翼可以完美地解决速度、航程、机动性、起落性能等依靠单一后掠角难以面面俱到的问题。

  还在二战战火将熄的纳粹时代后期,德国就开始研究变后掠翼问题。当然,这一远远超前于时代的技术也超过了当时德国的技术能力,样机和技术很快落到了美国手里。战后,美国先后由贝尔和格鲁曼研究变后掠翼技术,但直到 1960 年,第一架实用的变后掠翼飞机 F-111 才首飞。这是美苏全面军备竞赛的年代,这当然对苏联航空界是极大的触动。

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变后掠翼的 F-111 对苏联航空界是极大的触动

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高速突防的时候,大后掠角可以极大地减小阻力。小后掠角时,可以产生较高的升阻比,达到最省油的巡航

  变后掠翼对苏联空军也有重大的战术意义。在美苏疯狂扩充核军备的 50-60 年代,双方都不能确保一旦开战,空军基地的混凝土跑道还能正常使用。除了大力发展垂直-短距起落飞机外,大力缩短起落距离、降低起落速度也是在残余跑道和滑行道上继续起落的主要技术手段,这是变后掠翼的另一个动力。

  苏联空军在 1964 年下达将苏-7 改进成变后掠翼的要求,苏霍伊马上得到新从生产线上下来的一架苏-7,用作改进的平台。

  变后掠翼的基本概念并不复杂,但这样一项革命性的新技术也带来了革命性的难题。变后掠铰链和机翼结构强度之类是容易想象的难题,但问题更大的是初看之下想象不到的难题。

  基于基本的力平衡,飞机飞行时,重心和升力中心应该大体重合,否则飞机的姿态就要不平衡,就不可能维持正常飞行。飞行时,如果不考虑油耗,重心基本是不变的。但机翼产生升力的升力中心随速度的增加而有所后移。这个问题不大,可以通过压平尾的动作来恢复平衡。平尾的压得动作是通过翼面偏转产生负升力而产生的,所以也形成阻力,这就是配平阻力。机翼后掠角大范围变化时,平尾就不一定有足够的能力恢复平衡,即使能够,也将造成极大的配平阻力,需要对全机的升力、阻力、平尾通盘重新考虑才好。

  变后掠铰链的位置是另一个问题。理想情况下,整个机翼都应该可变后掠角,那变后掠铰链就应该设在翼根。在翼根前缘的话,在后掠角减小时,机翼和机身之间要形成一个豁口,为了避免这个豁口,翼根后缘就要进一步延长,这样在增加后掠角的时候就要“切”进机体,在结构上不好办。铰链放到翼根后缘有同样的情况,只是把后缘、前缘和最大、最小后掠角调一个个儿。即使不在乎机体内损失的体积,机体侧面的开槽也增加飞行阻力。所以通常的做法是把变后掠铰链的位置移到机翼上的某一个位置。但这样又多出来了新的问题:铰链位置应该怎么确定。

  机翼油箱是飞机油箱的重要部分,为了尽可能减轻活动的外翼段,外翼段的翼内油箱只好取消,这样就大大降低了总的机内载油量。机翼的翼下挂架也是重要的挂载武器的地方,外翼段可变后掠角,如果武器挂架固定,那挂载的武器就随着外翼段后掠角的改变而不再指向前方,不仅造成极大的阻力,也造成瞄准上的困难。苏-7 的主起落架位于机翼下,将承力很大的主起落架设计在活动的外翼段内是不可思议的。这些都指向一个方向:减小外翼段。但外翼段太小了,也就失去变后掠翼的意义了。

  这些问题都是可以解决的。外翼段可以增加翼内油箱,代价是重量。不光是本身的重量,变后掠铰链也要强化。外翼段翼下挂架可以做成随外翼段后掠角活动的,永远保持指向前方,代价是挂架的机械复杂性和重量,变后掠铰链同样要强化。主起落架可以移到机身,成为外八字形,代价是技术复杂性和起落时的横向不稳定性。还有一个问题就是后掠角和速度和飞行状态的匹配。后掠角按速度和飞行状态无级调节可以达到最优匹配,但控制律复杂,需要大量的测试和优化。控制律的实现也复杂,需要复杂可靠的电子控制系统,这对还处在机械控制年代的苏霍伊是一个很大的难题。

  然而,苏霍伊的使命不是不计代价设计一架全新的飞机,而是尽可能保持苏-7 的简单和有效,尽快形成实战能力。

  出于综合考虑,苏霍伊只把翼展的一半做成变后掠翼,从原主起落架以内的翼段为固定的。后掠角在 30 度、45 度、63 度三个位置上由飞行员根据飞行状态手动固定。这样虽然是历史上最半吊子的变后掠翼,但最大限度地简化了复杂的技术问题,达到了极大地改善起落和中低速性能的目的,也最大限度地保留了原苏-7 的生产线,实在是大巧若拙。

  这也是苏联第一架生产型的变后掠翼飞机,苏霍伊的设计局编号为 S-22I,清除地揭示了苏-7 的渊源,I 代表变后掠翼。1965 年开始具体设计,66 年完成改装,1966 年 8 月 2 日,伊柳辛首飞成功,后米高扬、科洛伏希金和苏联空军的若干试飞员也参加试飞。1967 年 7 月 9 日,库库谢夫驾机参加纪念 10 月革命 50 周年的多莫达多沃航空表演,S-22I 首次在公众面前露面。1967 年底试飞结束,和苏-7BM 相比,飞机增重 1,000 公斤,空重达到 9,480 公斤。更要命的是,变后掠翼吃掉了很多翼内油箱的体积,机内载油量减少了 404 升。试飞中还发现了在大迎角情况下,机翼容易在无明显征兆的情况进入颤振。不过就一般飞行而言,试飞结论是操控性良好,起落性能明显改善,起落速度降低 50-60 公里/小时,建议投产。生产型 S-22I 被定名为苏-17。

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苏-17 从苏-7 改进而来,是苏联第一种变后掠翼战术飞机

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活动的外翼段只有翼展的一半,虽然不能充分利用变后掠翼的优点,但也避免了很多变后掠翼的毛病,还极大地简化了从苏-7 的生产转型


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苏-20 是苏-17M 的出口简化型

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苏-22 是苏-17M2 的出口简化型

  苏-17 在 1967 年 9 月决定投产,依然定点在新西伯利亚。批量交付在 1969 年开始,在苏-7 停产前还平行生产了一段时间。算上改进型和出口型,生产一直延续到 80 年代前期。生产型的空重进一步增加到 9,950 公斤,后期达到 10,000 公斤,载弹量 3,000 公斤。

  在生产期间,苏-17 得到不断的改进。1970-71 年间,新型的留里卡 AL21F 发动机研制成功,直径小,重量轻,推力大(军用推力 7,800 公斤,加力推力 11,200 公斤),油耗低,性能全面超过苏-7 和基本型苏-17 的 AL7F。改用 AL21F 的苏-17 定名为苏-17M。发动机舱周围空出来的空间用于增装燃油,载弹量增至 3,500 公斤,航电也有所改进。苏-17M 在研制中有一个小插曲。新增的空速管和原有的都在机头右面,设计师没有意识到增加这么小小一根的空速管会有什么问题,但试飞中发现,大迎角飞行时,两根空速管集中在一起,竟然引起右面机翼提前进入失速。还好这容易更正,把新增的空速管移到左面,两面就平衡了。苏-17M 在 1972 年 12 月 15 日试飞,伊萨科夫驾机。1973 年完成试飞,随即投产。出口型苏-20 在航电和武器系统上缩水,其他和苏-17M 相同。苏-17M 和苏-20 的生产在 1976 年结束。

  苏-17M2 加强了航电和武器系统,提高了对地攻击精度,1974 年 3 月试飞,75 年投产,76 年停产。出口型更名为苏-22,不光航电和武器系统缩水,发动机也换装推力更大但直径和油耗也更大的图曼斯基 R29 发动机,维修工作量也提高。这和米格-23 共用,对使用米格-23 的盟国比较方便。1975 年下半年开始试飞,1976 年投产,1980 年才停产。

  为了便于训练飞行员,苏霍伊设计了双座型的战斗教练机,垂尾加大,机身也有细微的改变。但把后座封起来,用于增装 250 升燃油和航电,这就成了苏-17M3。1976 年到 1981 年间生产,出口型为苏-22M。

  1975-76 年间,苏霍伊为苏-17 配装了一体化的综合导航-攻击系统,大大加强了对地攻击能力。进气锥固定,增装激光测距、微光电视等光电设备,还配备了火控计算机。1980 年投产。这是苏-17 的最后型号。

  这期间,同为变后掠翼的米格-23B 和米格-27 战斗轰炸机也相继投产,但和苏-17 相比,米格的成本较高,换装时间较长,苏联空军对延续使用苏-7 的生产和保障设施和飞行员训练更感兴趣,苏-17 及各种改进型成为苏联空军在 70 年代的主力战斗轰炸机,一直到阿富汗战争期间还在继续使用。尽管苏-17 已经是相对陈旧的老技术,苏联飞行员对它的皮实和载弹量很满意,尤其是在炎热的高原沙漠中,苏-17 的出动率高于更先进的苏-25 和武直。

  苏-17/20/22 参加的战争很多,但干的都是力气活,不大引人注目。不过在 1981 年 8 月 19 日,利比亚的两架苏-22 和美国海军的 F-14 在地中海的锡德拉湾上空对上了。锡德拉湾是地中海突入利比亚的一个口袋,在 70 年代,利比亚宣布对锡德拉湾的全部具有主权,在口袋的口上拉了一道“死亡线”,任何越过的舰船和飞机都格杀勿论。美国正看卡扎非不顺眼,拒绝承认利比亚这种在公海上拉一道线就划归己有的做法,时不时开一艘军舰进去挑衅,名曰宣示公海的自由通过权。里根或许刻意树立牛仔形象,但他是一个粗中有细的家伙,先挑卡扎非这个软柿子捏,有意在锡德拉湾升级,把“福雷斯特”号和“尼米兹”号航母开了进去演习,刺激卡扎非。不知天高地厚的卡扎非也针锋相对,出动米格 -25 抵近侦察,还有从米格-23 到幻影 F1 到苏-22 的各色飞机,试图确定航母的确切位置。双方使劲玩猫捉老鼠的游戏,但一直没有开火。但到了 19 日上午,“尼米兹”号上第 41“黑色王牌”中队的两架 F-14 在巡逻中,接到“鹰眼”预警机的通报,两架苏-22 刚从特里波利附近的奥科巴本纳菲空军基地(前美国空军惠勒斯空军基地)起飞,正在高速飞来。两架 F-14 前往拦截,但利比亚的苏-22 在 300 米的距离上突然抢先迎头发射 K-13(北约代号 AA-2“环礁”)空空导弹,但是没有打中。紧接着,苏-22 和 F-14 的队形高速对穿而过,苏-22 企图高速溜走。F-14 立刻鹞子翻身,抢占阵位,从后方发射 AIM-9L“响尾蛇”空空导弹,两架拉起中的利比亚苏-22 先后被击中,飞行员跳伞逃生,其中一人的伞没有打开。利比亚的苏-22 的战术不能算完全愚蠢。利比亚没有可以和 F-14 相较量的战斗机,苏-22 的机动性不及 F-14,但速度较快。要缠斗是没戏的,但要是迎头对飞的时候打对方一个冷不防,打下了最好,打不下,乘极高的相对速度逃逸,等 F-14 掉转头来了,说不定已经逃出“响尾蛇”导弹的射程。F-14 要加速追的话,苏-22 本身的速度就可以保证 F-14 追不上。不过算盘没有打到的是美国飞行员的战技术意识高超,动作敏锐,还没等苏-22 逃出射程,就抢先锁定目标、发射导弹。F-14 锁定苏-22 的时候,苏-22 已经死定了。如果利比亚派两个双机编队,前后拉开距离,F-14 就不大好随便鹞子翻身了。当然,那样的话,美方可能也会派更多的战斗机迎击。

  在随后的利比亚救援落水飞行员的时候,两架利比亚米格-25 以 1.5 倍音速高速冲向航母,做出要攻击的样子,但 F-14 前往拦截的时候,米格-25 掉头跑了;F-14 刚返身,米格-25 又掉头回来,直到 F-14 再次用雷达锁定,米格-25 才悻悻地返航。这段冲突在电影《Top Gun》里被极大地戏剧化了,Tom Cruise 出了大名,两架 F-14 中的长机现在在加州里根博物馆里,作为永久收藏,也算是里根的军功了。

  在阿富汗,圣战者游击队以阿富汗-巴基斯坦边境的高山深洞作基地,利用两边普什图人的亲缘关系作掩护,不断出击打击苏军。这些高山深洞今天给美军和北约盟军造成同样的头痛。苏-22 被大量用于追缴边境上的游击队,有时就飞过境了。为了加强巴基斯坦的防空,并对抗在阿富汗的苏军,美国军援了巴基斯坦一批 F-16。这批 F-16 的故事多多,至今依然是巴基斯坦空军的主力。这些 F-16 的战果就是三次击落越境的阿富汗空军苏-22,其中可能有的是苏联飞行员驾驶的。

  1995 年秘鲁和厄瓜多尔的边境冲突中,两架秘鲁的苏-22 被厄瓜多尔的幻影 F1 击落,两名秘鲁的飞行员都没能跳伞逃生。


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天空惊雷

  苏-17 尽管很快就使苏联空军进入变后掠翼时代,但苏-17 的半吊子也是显而易见的,苏联空军不满足于不能最大限度地利用变后掠翼的优越性。1964 年首飞的 F-111 和 F-4 战斗轰炸机速度快、航程远、载弹量大、火控先进,对苏联空军是很大的刺激,苏联空军提出对新一代重型战斗轰炸机的要求。

  苏霍伊研究了固定翼方案和变后掠翼方案,决定从成本较低、技术风险较小的固定翼方案入手,以短距起落的 T-58VD 为基础,设计编号为 T-6 的新型战斗轰炸机。这是一架双发、双座的重型战术飞机,采用并列双座,两侧进气道,双三角上单翼,单垂尾。低空突防、低空攻击为主的战斗轰炸机飞行员的操作负担很重,需要一个专职的武器系统操纵员负责武器系统合电子对抗的操作,保证飞行员专心于飞行。传统上,双座飞机大多采用串列双座,以减小迎风面积,降低迎风阻力。但飞行员和武器操纵员都需要前座的视界,串列双座不好解决这个问题,并列双座就比较有利。尽管并列双座有飞行员不便观察武器操作员那一侧侧面的问题,低空高速突防和攻击的主要视界在前方,并列双座的两人都有至少 120 度的视界,大体够用了,余下的由两人配合,互相帮着照看一点。另外,很大的火控雷达和地形跟踪雷达天线需要较大的机头空间,并列双座也比较合适。

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第一版的 T-6 采用固定翼

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可以算并列双座版的苏-15。翼尖下垂的小翼用于增加方向安定性

  采用上单翼是对地攻击为主的战术飞机的共同特点,这是因为上单翼飞机的机体“吊”在机翼下,具有自然的摆垂自稳趋势,在低空受到突然的阵风时,不易失稳。上单翼还有利于翼下大量吊挂武器,便于持续、猛烈的对地攻击。不过上单翼使翼下起落架的支柱过长,T-6 只好采用在机身下的外八字起落架。幸好双发的 T-6 机体较宽,相对容易安排外八字起落架。

  T-6 将采用两台图曼斯基 R27 发动机和 4 台科莱索夫 RD36 升力发动机。和 T-58VD 一样,升力发动机的升力不足以使 T-6 垂直起飞,只是用于补充机翼的升力,实现短距起飞。

  新机的设计从 1965 年开始,设计大厅里竖立着一块 15 米长的极大图板,上面是 T-6 的全机缩比例侧视图,上面有坐标网格,并用虚线标注了内部的电子设备、航空特设、发动机、油箱甚至部分重要结构梁柱的轮廓,还有标有燃油管路、电线、液压管路。在还没有计算机三维制图能力之前,这是一个不错的统筹各部门设计的办法。

  1967 年夏,T-6 一号机完成。7 月 2 日,伊柳辛驾机首飞。不过时间太紧,没有赶上在多莫达多沃的十月革命 50 周年的纪念飞行。试飞之后,图曼斯基 R27 发动机被留里卡 AL21 所取代,后机身也因此重新设计。为了改善方向安定性,翼尖增加了下垂的小翼,机尾下部也增加了腹鳍。雷达罩的外形一开始是按气动设计要求来设计的,但在使用中发现和雷达的匹配有问题,按照雷达设计局的要求缩短,轮廓也更加饱满。试飞没有发现这对飞行性能有什么不利影响。

  在试飞结果、理论分析和苏-17 经验的基础上,苏霍伊研究了至少 12 种方案,最后决定取消升力发动机,改用变后掠翼达到短距起落的目的。T-6 一号机改作航电的测试平台,所有和升力发动机有关的试验全部停止。

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大名鼎鼎的试飞员伊柳辛,有趣的是,他从来没有在他父亲的设计局工作过

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改用变后掠翼后,T-6 最终定型为苏-24,成为苏联空军的主力重型战斗轰炸机

  1968 年 8 月 7 日,航空部决定改用变后掠翼方案,但实际上苏霍伊在这之前已经开始变后掠翼的设计了。初期还考虑过变后掠翼加升力发动机,很快就放弃了,太重,升力发动机占用及内体积太多,耗油太大,加上炽热下洗气流的种种问题,得不偿失。取消升力发动机后,空出来的地方用于增装燃油和用作机内武器舱。机内武器舱在传统上是轰炸机特有的,但重型轰炸机如 F-111 也采用,以减小外挂引起的阻力,这也是 F-111 得以达到很大的航程的一个法宝。但苏霍伊最后放弃了机内武器舱的想法,航程还是不够,内载武器的体积和重量也受很多限制,损失的机内载油量抵消不了降低阻力带来的航程增加,最后还是把机内武器舱的体积也用于机内载油,武器全部移到翼下和机身下的外挂点。

  T-6 二号机采用变后掠翼,已经基本上是最终的样子了。二号机和苏-17 的半吊子变后掠翼不同,变后掠铰链尽量靠近机身,活动的外翼段的长度达到最大,翼下挂架随后掠角的变化自动调整角度,保持和前进方向一致,后掠角可以在1 6 度、35 度、45 度、69 度位置上调节,16 度位置用于起飞、着陆,35 度位置用于巡航,45 度位置用于机动飞行,69 度位置用于超音速或者低空高速突防,所有位置全部手动根据飞行状态设定。

  1969 年底,二号机完成。1970 年 1 月 17 日,伊柳辛驾机首飞。试飞集中在 1970 到 1976 年间,共约 300 架次;其中 1971 年的试飞强度最高,达到 73 架次。二号机用于飞行性能测试和各种后掠角下稳定性和操控性测试,后期主要集中在低空自动飞行测试。T-6 是苏联第一种具有地形跟踪能力的战术飞机,可以在地形跟踪雷达的导引下,自动贴地飞行。这也是从 F-111 开始的。

  1970 年底,三号机完成,还是伊柳辛首飞,以后和二号机一起用到 1976 年,共试飞 300 架次,其中 90 架次是在 1971 年。1971 年 6 月 16 日,四号机首飞,依然是伊柳辛驾机,不过四号机在 1973 年的一次试飞中坠毁。空军对试飞结果满意,起飞、着陆速度甚至低于苏-17。1975 年 2 月 4 日,T-6 正式入役,定名苏-24。
2009-3-2 20:16:27

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-2 23:13 编辑

  苏-24 和F-111 在外观上很相像,用途也相仿。苏-24 出现晚于 F-111,但在技术水平上还是显示出差距。F-111 的机翼后掠角是无级可调的,由电脑根据飞行状态自动控制。F-111 也是美国第一架采用涡扇发动机的战术飞机,油耗低于涡喷很多。苏-24 的机翼后掠角依然是手动在几个固定位置上设定,发动机也是相对陈旧的涡喷。苏联战术飞机要到米格-29 和苏-27 才开始采用涡扇,比 F-111 晚了近 20 年。技术上的差距不是偶然的。在初入喷气时代时,新技术对所有人都是陌生的,粗放经营式的紧跟潮流、敢想敢干是最重要的。随着技术渐趋成熟,精工细作就更加重要,经济实力、技术基础和体系的完整就显出优越性了。60 年代以后,除了局部的亮点外,苏联战术飞机的技术水平相对落后于同时代的美国飞机,常常要在美国后面很多年才能恢复某种技术均势,这不是偶然的。苏联航空人通过发挥系统威力的方法,延迟了技术差距对飞机的实际战术能力的影响,但这毕竟是很被动的。

  苏-24 也在新西伯利亚投产。1971 年 12 月,工厂试飞员弗拉基米尔维洛莫夫首飞生产型。这是 7 号机,用来测试一般飞行性能和低空突防能力,还有粗糙跑道的起落能力、导航、火控、武器系统和其他航电。1973 年间,苏-24 开始在苏联空军形成战斗力。

  苏联空军对苏-24 的飞行性能很满意,但电子技术进步很快,苏联空军要求对苏-24 的航电进一步强化。1975-76 年间,苏霍伊设计了苏-24M,主要改善电子系统,强化了导航-攻击能力,是苏-24 可以在复杂气象条件和电子对抗下精确攻击纵深目标。前机身加长了 750 毫米,雷达罩的轮廓线相迎修改,机身底部和雷达罩的连接处有所变动,结果造成现在下嘴唇努起来的样子。苏-24M 还增加了空中加油和伙伴加油能力,取消了外翼段和固定段交界处的翼刀。苏-24M 在 1977 年 7 月 24 日首飞,马上投产,成为苏-24 的主力型号。
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取消了翼刀的 Su-24M

  为了加强苏联空军的战役侦察能力,苏-24M 被改进成苏-24MR 侦察型。初步设计工作在 1975 年开始,1978 年工程设计全面展开。除了用于前线 800 公里以内的战役侦察,也用于海上侦察。苏-24MR 具有更强的全天候能力,带有专用的雷达、红外、电视、电子侦听、无线电定位系统,装备有宽幅和斜视照相机,但取消导航-攻击系统。苏-24MR 可以挂载 R-60(北约代号 AA-8)空空导弹作为自卫,其他苏-24 也有这个能力。1980 年间,苏-24M 的 26 号机和 34 号机从生产线下拉出来改装,成为苏-24MR 的原型,后投产。
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Su-24MR 地面展示武器

  在研制苏-24MR 的同时,苏霍伊还在 1979 年用苏-24M 的 25 号机和 35 号机改装成电子战专用飞机,1979 年 12 月首飞,投产后定名为苏-24MP。

  苏-24 在苏联空军和海军中大量装备。苏-24 在阿富汗战争中有出动记录,在车臣战争中也有使用,不过这种反游击作战不是苏-24 的强项。但苏-24 的第一次实战使用却是对苏联人自己。

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“克里瓦克”级护卫舰“警惕”号成了苏-24第一个战绩,这是同型的另一艘

  “克里瓦克”级护卫舰是 70 年代苏联海军护卫舰中较新的型号,1972 年下水的“警惕”号部署在波罗的海舰队,承担反潜任务。1975 年 11 月 9 日,舰上的政委瓦莱里萨布林少校率领部分官兵在舰上哗变,抗议勃列日涅夫时代的腐败、谎言、寄生虫生活和偏离列宁主义的路线。叛乱官兵把舰长关进舱房,并要求所有不愿意参加的官兵们自己把自己关进舱房,以免以后被牵连。但他们没有把军舰驶向西方,而是从拉脱维亚的里加出发,前往列宁格勒,要到十月革命的象征“阿芙洛尔”号巡洋舰旁,向苏联人民广播,要求人民起来反对修正主义。

  当勃列日涅夫得知叛乱的时候,他立刻下令波罗的海舰队出动,击沉叛舰。波罗的海舰队的紧急调动和战斗姿态出航把临近的瑞典人搞得很紧张,更要命的是,部分舰只拒绝向友舰开火。于是勃列日涅夫下令空军出动。一架苏-24 把“警惕”号击伤,瘫痪在海上。在海军陆战队突击队登船时,叛乱官兵投降,“警惕”号回到苏联控制之中,以后转移到太平洋舰队继续服役,直到 90 年代末期卖给印度拆除,回收废钢铁。

  事后全舰官兵全被被逮捕,但只有萨布林和另一个水兵受到军法审判,萨布林被枪决,另一个水兵蹲了 10 年大牢后被放了出来。和斯大林时代相比,这是十分宽厚的了。

  在 1961 年,波罗的海舰队还有一次叛逃事件。立陶宛出生的约纳斯普拉斯库驾驶着他的小型潜艇补给船,在从立陶宛的克莱佩达到爱沙尼亚的塔林的途中开溜,开到瑞典的哥特兰去了。船后来交回给苏联,但中央情报局把普拉斯库隐藏在危地马拉,以后才转移回到美国,在加利福尼亚定居。普拉斯库在 70 年代还在硅谷找了一份编程序的工作。1992 年立陶宛从苏联独立之后,他还回立陶宛访问过。普莱斯库在 1993 年死在加利福尼亚。“警惕”号事件和普莱斯库的故事启发了汤姆克兰西写作《追踪红十月》,成为他的写作生涯的敲门砖。

  苏-24 最近一次亮点当然是 2000 年 10 月 17 日。这一天,“小鹰”号航母正在日本海的北海道和俄罗斯本土之间的水域作海上补给,一架苏-24(应该是 MR 侦察型)和一架苏-27 在 60 多米的超低空掠过,事后俄罗斯飞行员还把空中拍摄的“小鹰”号的照片发到“小鹰”号的网站上,着实刺激了美国海军一下。这一次比较有名,类似的低空掠过还有几次,像一个星期前的 10 月 12 日和 3 个星期后的 11 月 9 日。




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追逐梦想

  进入 60 年代,追求更快、更高的竞赛进入了双三的阶段。苏联空军在 1962 年向米亚西斯切夫、雅可福列夫和苏霍伊设计局发布了指令,要求提交双三(三倍音速、三万米升限)的新型高空高速侦察轰炸机设计方案。这是一个比较独特的设计要求,新飞机要求具有侦察、轰炸、反航母和大型战舰甚至远程截击能力,还要求具有发展成超音速客机的潜力。这不是美国的 XB-70 的同级别竞争对手,而是大大放大而具有有限轰炸、攻击能力的 SR-71。

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神秘的苏霍伊 T-4 侦察轰炸机,可以达到双三

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可惜只飞了 9 次就下马了,现在在莫斯科郊外的库宾卡航空博物馆供人凭吊

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飞行中,座舱将完全埋入机身中,以最大限度地减小阻力。这是在地面演示飞行状态,地面滑跑或者起落的时候,机头锥是下垂的,好让飞行员看到前方

  苏霍伊的 T-4 方案入选。这是一个技术上十分超前的设计,无尾三角翼和鸭式前翼,采用钛合金和不锈钢构造,像协和式超音速客机一样可下垂的机头,用于在起落时改善飞行员的视界。正常飞行时,座舱完全埋入机身,最大限度地降低阻力。飞行员没有前向的窗口向外观察,完全靠潜望镜和仪表飞行。起飞重量在 100 到 110 吨之间,最大速度 3,000 公里/小时,航程 6,000 公里,升限 20,000-24,000 米。

  T-4 的带鸭翼的无尾三角翼设计和机腹发动机舱与美国的 XB-70 不谋而合,这是相近的设计要求导致的。无尾三角翼省却了平尾,节约了重量。无尾三角翼也在相同的实际机翼厚度情况下达到了很低的相对厚度,降低了超音速飞行的阻力,而又保证一定的翼内容积,有利于增大翼内油箱。无尾三角翼也有利于满足面积律,有利于减小跨音速阻力。这些优点使 50 年代冲击双二时,无尾三角翼成为最热门的气动布局。但无尾三角翼的襟翼也兼作升降面,起飞、着陆时只能向上翻以保持正确的抬头姿势,而不能放下来用于增升,所以无尾三角翼飞机的起落速度大多较高。采用鸭翼后,可以用鸭翼下翻达到抬头的目的,襟翼也可以下翻以增升,鸭翼下翻产生的升力还有助于进一步缩短起落距离。由于鸭翼的这些好处,60 年代以后就很少再有纯无尾三角翼的飞机了,印度的 LCA 是一个特例。

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美国的 XB-70 尽管在外观上和 T-4 相像,两者在技术上和用途上都很不相同

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六发动机的 XB-70 也比 T-4 大得多

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长期以来,人们误认为 XB-70 的翼尖下垂是为了增加方向安定性,实际上这是为了产生压缩升力,一种只有在高速时才能实现的全新的升力机制

  和 XB-70 相比,T-4 采用双三角翼,在充分利用大后掠三角翼的超音速性能的同时,内侧后掠角更大的部分起到近似于前缘边条的作用,对中低速性能有所改善。XB-70 采用简单三角翼,但翼尖可以下垂,形成倒挂的翼尖小翼一样的效果。但这不是为了方向安定性,而是为了产生压缩升力,也就是用机翼和机体高速对空气冲压产生的动压产生升力。这有别于通常机翼产生升力的机理,可以降低高速飞行时的诱导阻力,但也仅适用于高速飞行,所以中低速度飞行时,翼尖还是要升起来,和机翼齐平,作为普通三角翼的一部分。相比之下,XB-70 的气动设计水平更高一点。

  T-4 最初的发动机为 4 台 R15 发动机,这是米格-25 的发动机。发动机的位置经过了几次改动。最初设计是翼下吊挂,两台一组,进气口前伸到机翼前缘之前,保证发动机的工作状态。这个方案的发动机远离机舱,有利于最终改装成客机,但两个发动机组吊舱增加了表面积,增加了和空气的摩擦阻力。为了最大限度地降低阻力,最后把四台发动机密集安装在一起,共用机腹下一个吊舱,减小暴露的面积和由此而来的诱导阻力。发动机也改用 4 台科莱索夫 RD36,这原是垂直/短距起落飞机的升力发动机,但其特别高的推重比受到青睐,经过特别耐久性改装后,成为 T-4 的动力装置,单台加力推力高达 15,000 公斤。

  1963 年 5 月 23 日到 6 月 3 日,T-4 通过了空军的概念论证。1963 年底,部长会议发布决议,正式启动 T-4 计划,要求 1964 年完成设计,1968 年首飞。后来的历史证明了这个时间表太过乐观了。

  1964 年初,空军批准了初步设计。10 月份,国家航空技术委员会(相当于专管航空的国防科工委)批准了 T-4 设计,土西诺飞机厂被指派为苏霍伊设计局的协作单位。土西诺开始的时候对这个安排不大乐意,不喜欢影响已经在生产的型号,也不喜欢新飞机的巨大技术挑战。但苏霍伊最终和土西诺建立了良好的协作关系。

  与此同时,苏霍伊和 TsAGI 开始大量的气动研究,对不同的机翼后掠角、展弦比、相对厚度、翼型、机翼形状、机身长细比、鸭翼和垂尾的形状和位置、常规座舱还是埋入式座舱等作了大量的风洞研究,为最终设计积累数据。除了气动设计外,结构设计也在紧锣密鼓地进行。设计局制造了一段 21 米长的机翼段,带翼内油箱,用于风洞中的颤振研究。为了研究 3 倍音速下气动加热对材料和结构的影响,5 种类型、20 件机翼蒙皮也送到 TsAGI 作气动和热动力学测试,测试导热和疲劳性能。

  T-4 的巨大技术困难不仅对苏霍伊是巨大的挑战,苏霍伊也受到航空界同事对 T-4 在技术上过于激进的指责。图波列夫在一次航空工业部的技术评审会上说:“苏霍伊绝不可能研制成功这样一架飞机。我知道,因为他是我的学生。”苏霍伊巧妙地回答说:“正因为我是你的学生,所以我能够做到。”

  1965 年时,全尺寸分系统的研制全面展开,燃油系统、液压系统、机械控制系统、起落架、操纵面、鸭翼、简化的无线电系统、电气系统、武器系统,都处在不同阶段的设计之中。1966 年 12 月,苏霍伊终于向苏联空军展示了 T-4 的全尺寸模型。1967 年 1 月 17 日到 2 月 2 日,空军审查 T-4 全尺寸模型,模型具有可拆卸的武器舱和电子设备舱,便于今后的升级和任务变更。

  T-4 的正常起飞重量最后为 101 吨,最大起飞重量 122.9 吨,远远小于美国的 XB-70,但又远远大于米格-25 或者 SR-71,相当于中型轰炸机的重量。航程略为增加到 6,200 公里,速度还是 3,000 公里/小时。

  1966-68 年间,T-4 一号机在土西诺制造。一架图-16 被用于测试发动机,另有伊尔-18、图-104、图-22、安-12 用于测试不同的电子系统和天线,包括通信、导航、攻击、天线气动加热、照相、红外、导弹等测试。一架苏-7 改装成代号 100L 的机翼研究机,专门用来研究拟议中的 T-4 机翼在真实大气中的性能,最终优化机翼设计。100L 还用来测试飞控和稳定性、操控性。

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苏-7 100L 机翼研究机

  1969 年,一号机的最后装配开始。装配持续到 1971 年,1971 年 12 月才移交试飞准备。同时,二号机送 TsAGI 作静态试验,鸭翼和电子设备舱做 270 摄氏度的高温试验。首飞前,55% 的静态试验已经完成。
2009-3-2 20:16:39

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-2 23:21 编辑

  1972 年 4 月 20 日,伊柳辛开始做跑道滑跑试验,共进行了 12 次,其中包括两次模拟起飞失败的加速到拉起速度之前马上减速滑跑。1972 年 8 月 22 日,伊柳辛驾驶一号机完成首飞,以后做了 9 次试飞,完成第一阶段的试飞。试飞表明,T-4 具有良好的操控品质,基本飞行性能良好。4 余度模拟电传飞控操作轻便稳定,切换到机械备份的动作也正常,但机械操控十分沉重,对飞行员的技术要求也很高。试飞中达到 1.28 倍音速,最高飞到 12,000 米。事后数据分析,飞行性能符合设计,预计后续试飞可以达到整个设计包线。结构检查没有发现疲劳和损坏。
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伊柳辛和机组人员在首飞成功后下机,接受人们的祝贺

  一号机的下一阶段试飞将集中在系统测试、最大速度是的操控性和稳定性。二号机在 1969 年开始制造,1972 年还是装上分系统,1973 年完成。准备 1973 年第 4 季度首飞,主要测试导航系统。三号机也开始了制造,准备 1974 年第 3 季度首飞,主要测试武器系统。四号、五号、六号机的准备工作也在进行中。但这时,苏联空军改了主意,1974 年 1 月 22 日,T-4 下马了。一号机转交莫斯科郊外的 Monino 航空博物馆,二号机交莫斯科航空学院作为教学用,三号机拆毁回收废金属。

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着陆中的 T-4

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正在土西诺飞机厂组装的 T-4

  T-4 下马的原因和美国 XB-70 一样。防空导弹、具有上射能力的空空导弹使高空高速不再是可靠的突防手段,使导弹达到双三远远比使飞机达到双三容易。如果需要,导弹还可以达到双四。但飞机要更进一步就十分困难了。双三的技术困难使 T-4 的研制一拖再拖,未来大批生产的成本也将非常可观。据说格列奇科上任国防部长时,部下向他报告:“要是你还想要大批生产米格-23 的话,只有把 T-4 下马”。权衡考虑,连挥金如土的苏联空军都受不了 T-4 的高成本,最后只好下马了。

  在还没有下马之前,苏霍伊还考虑过 T-4 的改进型 T-4M,这是一种携载导弹的导弹载机,用于高速抵达发射点,在防区外发射空地导弹。为了增加航程,巡航改用亚音速,三角翼改为变后掠翼,可以 30 度后掠角巡航,70 度后掠角超音速突防。变后掠翼也大大改善了起落性能。

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T-4M 采用变后掠翼,以改善起落和巡航性能

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其他还是基本的 T-4

  T-4 的终极设计是 T-4MS,同样采用变后掠翼,可以达到洲际航程。变后掠翼在最大后掠角时,整体像一个巨大的锲形。发动机分两组左右布置,两组发动机之间的“扇形尾”控制面充当升降控制面。结构材料大量采用钛合金,机头锥采用更耐高温的陶瓷材料。三人制机组具有单独的弹射救生椅。

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更为先进的 T-4MS 则要求达到洲际航程

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发动机分开布置,导弹和挂载放到机内的武器舱

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说不定设计时还有一定的隐身考虑

  T-4 的客机也没有走下纸面。从已知的简略介绍来看,T-4 客机采用简单三角翼,发动机舱移到机翼下,进气口前伸到机翼前缘之前。客舱分前后两段,每段载客 32 人,每排 4 座,以便于结构设计和制造。客舱相当于一个压力容器,单一的较长的压力容器在刚性和耐压上都不如几个分开的较小的压力容器,当然这样设计的代价是旅客的方便性和舒适性受到损失。后期设计方案把发动机集中到机腹,翼尖可以像 XB-70 一样下垂,不知道是不是受到 XB-70 的影响。

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T-4 超音速客机的 T-4 的基本设计已经有很大的差别了

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这是 T-4 客机的另一个方案,和基本型比较接近,但采用下垂的翼尖,不知道是补偿方向安定性,还是也在动压缩升力的脑筋

  T-4 之后,T-10(最后定型为苏-27)开始概念设计。这是苏霍伊健在时关注的最后一架飞机,但设计刚开始,苏霍伊就去世了。1975 年 12 月 25 日,苏联科学院主席团将第一枚图波列夫金质奖章追授给苏霍伊,以表彰他的贡献。
2009-3-2 20:16:51

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-2 23:33 编辑

伊万诺夫

  苏霍伊去世后,原苏霍伊设计局的副手叶夫根尼伊万诺夫接任总师。伊万诺夫于 1911 年 2 月 13 日出生在列宁格勒地区,现圣彼得堡。他也是边工作边读书出身,1935 年毕业于莫斯科机械学院,以后一直在航空工业工作。1940 年苏霍伊设计局从哈尔科夫搬迁到莫斯科时,继续迅速组织苏-2 的生产,苏霍伊将这个重任交给了伊万诺夫,年轻的伊万诺夫成为苏霍伊的总工程师。他的专注、高效和精确使苏-2 的生产迅速走上正轨,以后又担任的苏-6 的试制工作。

  当战线逼近莫斯科时,工厂搬迁到远在乌拉尔的深远腹地。伊万诺夫带领人们克服困难,恢复苏-2 的生产,并加速苏-6 和苏-8 的试制。他的才干赢得了设计局里上下的赞赏。

  战后苏霍伊设计局回到了莫斯科。伊万诺夫继续负责生产,前后负责苏-5、苏-7、苏-9 喷气机的试制。1949 年苏霍伊设计局被解散时,所有图纸、工装、模型和未完成的飞机全被销毁,这是那个时代流行的做法,英国、加拿大的一些下马飞机也是同样的命运,大概是为了在不再有人严格看管的时候不至于泄密。伊万诺夫和苏霍伊一起被调到图波列夫设计局,伊万诺夫负责茹科夫斯基机场的图波列夫试飞中心。

  1953 年苏霍伊设计局恢复的时候,伊万诺夫和苏霍伊一起回到了自己的设计局,继续老本行。60 年代是冷战的高峰,苏共中央十分关注军工技术发展情况,责令各飞机设计局定期向最高当局汇报。苏霍伊不喜欢这些官场的名堂,伊万诺夫自然就摊上了这份差事。不过他的汇报不错,既有足够的技术细节,又不把官僚们绕糊涂了,很受上峰的赏识。

  伊万诺夫在 70 年代时,一面负责设计局的日常工作,一面完成了博士论文。70 年代还不时兴注水肉,苏联博士可不好拿。这时节,苏霍伊的健康日益恶化,设计局的当家重担就落到了他的头上。苏霍伊和伊万诺夫两人很不相同,一个大胆创造,一个仔细管理,正好相得益彰。苏霍伊待人宽厚,伊万诺夫待人严格,又是一个明显的对比。

  伊万诺夫最大的成就是苏-11/-15 截击机和苏-25 攻击机,其中苏-15TM 可以从起飞到开火到着陆全程自动化。苏-11 和苏-15 年代时,苏霍伊还是当家人。只有苏-25 可算是伊万诺夫当家做主的产物。这也是苏霍伊设计局历史上第一架由战术要求而不是技术进步主导的设计。

  在二战中,德国和苏联都专门设计了专用的对地攻击飞机,德国的“斯图卡”和苏联的伊尔-2都是成功的例子,尽管两者的思路有很大的差异。英美则走了另一条路,将退出一线的战斗机转用作对地攻击,如 P-47、早期“喷火”。这也是战斗轰炸机的开始。战后世界各国空军基本上遵循了英美路线,将退出一线的战斗机加装对地攻击能力,苏联空军也走了这条路。新研制的多用途战斗机更加将战斗机和战斗轰炸机的界限进一步模糊化了。

  其实伊柳辛设计局在 50 年代曾设计过喷气时代的伊尔-2,编号伊尔-40,双发,带装甲,后座射手操纵后射机枪,可以用作自卫或者对地攻击。但伊尔-40 的主要武器是 4 门 23 毫米航炮,可以在飞行中向下转动,直到垂直,特别便于扫射地面目标。1953 年 3 月 7 日首飞。但炮口烟可能导致发动机熄火,改进后,进气口延伸到机头两侧,好像野猪的鼻孔一样。伊尔-40 达到苏联空军的要求,被建议投产,但赫鲁晓夫正在沉醉于导弹制胜论中,对这种靠抵近开炮的“过时”概念不感兴趣,伊尔-40 被砍了,5 架已经完成的飞机和生产线都被拆毁。

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伊尔-2 强击机是二战中最著名的对地攻击飞机,强大的火力和装甲为它赢得了巨大的声誉。后座控制的机枪不仅用于驱赶追赶的敌人战斗机,还可用于对地扫射

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伊柳辛伊尔-40

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美国的 A-1 在越南战场上出乎意料地取得极好的口碑,激发了美国空军设计新一代重装甲攻击机的想法

  但这个做法在实战中受到质疑,美军在越战中发现,速度慢、高度低、技术老旧的道格拉斯 A-1 螺旋桨攻击机受到在丛林和泥潭中挣扎的美国大兵的极大欢迎,而风驰电掣的“鬼怪”式或者“雷公”式战斗轰炸机不大受到欢迎。苏军在特大规模的“第聂伯 67”实战演习中也发现,速度较慢、低空性能更好的米格-15、米格-17 用作战斗轰炸机比米格-21、苏-7 更加有效,但速度依然偏快,没有装甲,不能从前线简易跑道起飞着陆。六天战争中,以色列空军用老旧的“暴风”、“神秘”战斗机上的 30 毫米航炮扫射地面目标,取得超乎想象的战绩,也给苏军顾问留下了深刻印象。

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基于越战的经验和中欧战场反坦克的要求,美国空军研制了 A-10 攻击机,以航炮为主要火力,当然也具有挂载各种炸弹、导弹、火箭弹的能力

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但巨大的 A-10 实际上已经偏离了 A-1 的路子,诺思罗普的 YA-9 更接近,不过只有 20 毫米口径的 M61 六管加特林炮的诺思罗普的方案落选了

  美国出于越战经验,开始研制 AX 攻击机,最后要求转向反装甲,导致 A-10 攻击机。苏联一方面追踪美国,另一方面探索自己的道路。苏军的要求更加注重反装甲和一般对地攻击,要求能在具有一定的空中和防空威胁的环境下作战。当然,特别强调简单、结实、可靠、低价、高效、多用,具有良好的出动力和战场生存力,尤其要能够抵御战场上无所不在的轻武器火力。简言之,需要新时代的伊尔 -2。

  在苏军还没有正式提出要求之前,设计局里一些年青人已经自发地组织起来,开始研究这个问题。他们把自己的想法面呈帕维尔,帕维尔鼓励他们开始概念论证,包括新攻击机在苏联空军装备体系中的地位。他们开始设计飞机的布局、性能要求、导航、武器系统、雷达和航电的要求、研制成本、生产成本、哪个生产厂有空、项目进度表等。年青人拿出了帕维尔要求的一切,老家伙很满意,亲自向军方申请立项。就在这个时候,苏军方面已经饥不择食,甚至要求重开伊尔-40 的生产线。在提出了攻击机要求的时候,雅可夫列夫、伊柳辛和苏霍伊设计局参加竞选,重点在于在前线 150 公里以内目视攻击敌人的地面目标、直升机和低速飞机,还要求能尽快投产。苏霍伊的设计有备而来,自然获选,设计局编号 T-8。

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苏霍伊 T-8,最终成为苏-25。从外表上,苏-25 和 YA-9 有点相像,但苏-2 5和A X 的设计思路完全不一样,这种想象只是表面的

  作为攻击机,T-8 的关键设计参数是速度。研究表明,最大速度不宜超过 850 公里/小时,更高的速度使得飞行员没有足够的时间捕获、辨别和锁定地面目标,也使得用航炮和火箭弹的目视攻击只有很短的时间窗口,需要早早拉起,以避免触地或者飞入爆炸的弹片中。因此,T-8 采用接近平直翼的只有 20 度后掠角的机翼。

  发动机的选择也是在成本、推力和起落性能之间综合权衡。最后采用双发,中间用装甲隔开,避免一发炮弹击毁两台发动机的事。进气口也是简单的固定式,这对亚音速的 T-8 够用了。发动机在伊索托夫 TR5、留里卡 AL29 和图曼斯基 R53 之间选择,都是非加力型的,推力、重量、尺寸也相近。在最后选定发动机之前,先用非加力的图曼斯基 RD9,这是米格-19 的发动机去掉加力,但发动机舱设计成可以容易地换装其他发动机。导航-攻击系统也先用苏-7 上装用的现成系统,以后再换装更先进的。

  T-8 在加强战场生存力上动了很多脑筋。为了最大的可靠性和简单性,T-8 采用机械操纵。飞行特性也因此十分平和,很好飞。钛合金的机械连杆粗达 40 毫米,可以抵御 12.7 毫米高机的直接命中。横滚和偏航控制是单连杆,俯仰控制是双连杆,进一步加强生存力,至少使飞机在超低空被严重损坏、必须跳伞时,飞行员有机会拉起,然后跳伞。飞行员座舱四周有装甲保护。最初设计是用双硬度钢装甲,高硬度层可以抵挡子弹、弹片和炮弹的直接命中,低硬度层提供足够的弹性,在高硬度层也挡不住的时候,不至于碎裂,造成二次效应。但双硬度钢板如果把两层焊接起来,防弹性能会由于热处理而下降。如果用螺栓或者铆钉连接起来,被大威力弹头击中的时候,可能会松动飞出,造成二次效应。最后决定采用焊接的钛合金装甲,厚度在 10 到 24 毫米之间,可以抵挡 20-23 毫米炮弹的直接命中。飞行员脑后的头靠和整个靠背也有很厚的装甲,保护从后面过来的射击。为了最大限度地减小飞行员上身的暴露,飞行员“窝”在座舱里,只有肩膀以上露出来。座舱盖顶和两侧增加反光镜,帮助增加视野。燃油管线不光有装甲防护,可以精心走线,万一中弹后减少燃油溅洒在炽热的发动机上引起火灾的危险。

  T-8 的上单翼便于在翼下挂载武器,前缘襟翼提高低空低速机动性,外八字起落架采用宽大的低压轮胎,轮胎为 31.5x11 英寸,大约相当于皮卡(pick up truck)的轮胎,比一般战术飞机的轮胎要大,有利于在松软的简易跑道上起飞着陆。

  T-8 一个很特别的设计是从翼下副油箱发展过来的“维修吊舱”,用于野战机场简易跑道上的自我技术支援。吊舱有四种类型:第一种内装发电机、空气压缩机和维修工具,用于野外抢修;第二种内装输油泵和软油箱,可以用作野外加油站;第三种内装测试设备,用于维修电子系统;第四种可以在里面装一个地勤人员,尽管在里面不大舒服。挂载这样的吊舱后,T-8 可以自带必要的地勤装备,自主部署到前线条件简陋的简易跑道。

  T-8 空重 4,850 公斤,载弹量 3,000 公斤,战斗起飞重 10,370 公斤,航程 580 公里。

  但这时空军更改了设计要求,载弹量增加,航电也更加现代化。这些新要求使飞机空中增加,翼面积因此增加了近50%,起落架要加强,尾翼面积也增大。1973-74 年间,T-8 设计完成,采用两台 RD9 发动机。1975 年初一号机制造完毕,1975 年 2 月 2 日,伊柳辛首飞成功。年底前,二号机制造完成,12 月 26 日也由伊柳辛首飞成功。

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Su-25 第一架原型机 T-8-1

  T-8 在 1975-76 年间进行了大量的试飞,但在这段时间里,RD9 发动机下马了,苏联航空部拒绝批准继续生产已经过时的 RD9 发动机,苏霍伊只好改用米格-21 使用的图曼斯基 R13 的非加力型,成为 R95。发动机直径加大,后机身全部重新设计,进气口也带 7 度的前倾。二号机首先改装,接受新发动机,与 1976 年 12 月 7 日首飞,还是伊柳辛掌舵。一号机稍后也接受了改装,1978 年 7 月 21 日还是由伊柳辛首飞成功。

  一号机和二号机开始时是用和钛合金装甲同等重量的钢板代替,这时也换装了定型后的钛装甲。中机身加长 210 毫米,机尾也加长 240 毫米。生产定点于格鲁吉亚的第比利斯飞机厂。其实一号机和二号机是在传统的苏霍伊的新西伯利亚工厂制造的,但新西伯利亚忙于制造苏-24,没有多余的产能继续 T-8 的工作,其他传统的苏霍伊工厂如斯摩棱斯克、伊尔库茨克和共青团城也都忙着自己的生产任务,最后找到资格较浅的第比利斯,只有这里在生产米格-21 的双座型,有多余的产能。以后生产也在贝加尔湖边的乌兰乌德进行。

  批量生产的准备在 1976 年开始,第一架生产型苏-25 是 T-8 的三号机,由工厂试飞员尤里叶戈洛夫试飞成功。第二架生产型苏-25 于 1979 年 9 月 19 日由伊柳辛试飞成功。在 1978 年 5 月到 1980 年 12 月间,共有 7 架 T-8 参加国家鉴定试飞,其中两架被送到阿富汗战场在实战条件下进行作战性能测试,在战地条件下出动 100 次,其中作战出击 30 次。国家鉴定试飞之后决定投产,定名为苏-25。以后持续改进,推出双座型苏-25U,增装燃油和改进航电的苏-25T 和苏-25TM(也叫苏-39)。
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第二架生产型苏-25 T-8-4


  这正是苏军深陷阿富汗的时候,苏-25 立刻被投入战场,在实战中继续测试。实战效果十分喜人,但也暴露了一些问题。苏霍伊立刻修改,在机翼前缘增加了锯齿,以进一步提高低空低速机动性,还采用改进的 R195 发动机,既增加推力,又降低红外特征,还延长寿命。

  苏霍伊在考虑 T-8 的设计方案时,也考虑过 A-10 那样在机尾两侧短翼上吊挂发动机的方案。这种方案的两台发动机距离较大,被炮弹或导弹击中后不会两台同时受损,战场生存力较好。平尾和垂尾把发动机的喷口包围起来,有利于减小红外和声特征。短舱吊挂的发动机也便于更新换代,苏-25 以后就一直受制于 R195 涡喷,想改用米格-29 的 RD33 涡扇,苦于要大规模重新设计后机身,工作量太大,要是像 A-10 那样,改装就很容易。不过 A-10 这样的发动机布置迎风阻力较大,也需要采用下单翼以保证进气口的通畅。A-10 的尺寸很大,起落架也较高,下单翼不影响翼下挂弹,但较小的 T-8 就可能有问题。

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A-10 的这门 7 管 30 毫米加特林炮一开炮时惊天动地

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这张照片看到过的人一定不少,这么大一门航炮,飞机怎么可能不大呢?飞机一大,装甲就多,然后水涨船高,最后弄出一架根本不再轻小的 A-10

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早期苏-25 的航炮在机头下内置,由于是战斗机航炮出身,比 A-10 的 GAU-8 小多了,但打打软目标还是足够

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后期挪到机腹下外置,把原先的炮舱腾出来用作航电和额外的燃油

  A-10 是围绕着那门变态的 7 管 30 毫米加特林炮设计的,单那门炮就重达 281 公斤,每发炮弹像牛奶瓶一般粗大,而全炮体积几达现代小轿车一般大。开炮时后坐力超过飞机的总重,以至于有 A-10 一开炮,飞机就会倒着飞的误传。不过 A-10 因此而体积和重量都巨大,远不是当年 AX 所要求的轻小、简单、廉价的攻击机了。苏-25 最初只采用一门双管 23 毫米航炮,在空军的强烈要求下才换装一门双管 30 毫米航炮,尽管口径和 A-10 的一样,但弹头威力和弹道性能远远不如。这好比看家狗和藏獒一样,前者咬一口也是很痛的,但后者咬一口是要命的。这不是苏-25 的设计缺陷,而是设计思想使然。苏-25 的双 30 炮原本是战斗机用来空战的,尽管用于反坦克的效果不如 A-10 的 7-30 炮,但对付一般目标足够了。反坦克可以用反坦克导弹或者火箭弹,为了反坦克性能而扭曲全机设计,极大地增加体积、重量和复杂性,这有违设计初衷。权衡下来,苏-25 的设计更加平衡,这也是苏-25 在冷战后具有更强生命力的道理。今天,除了命运不明的苏-34,苏-25 是唯一还在生产的具有装甲的作战飞机,还将有很多年的战场生涯。相比之下,A-10 的命运坎坷,若不是美国陆军死保,早就被美国空军退休了。在军费紧缩的今天,一旦 F-35 开始服役,连 F-16 都要开始退役,A-10 还能坚持多久,就是很大的疑问了。

  苏-25 几乎病态地强调皮实和战场生存力,据说在紧急情况下,用车用柴油也能飞,当然这样对发动机很伤,只能用 4 小时,过后必须马上大修。不过苏-25 还是采用油耗和红外特征都较高的涡喷发动机,在这点上,苏美的技术差距一目了然。苏-25 在出口市场上销路不是太好,远远比不上同时代的米格-23 这样的战斗机。超音速对各国空军依然是极大的诱惑,缺乏空战能力更使苏-25 难得经费拮据的国家的空军的青睐,充斥市场的从一线退下来的大批战斗机加装对地攻击能力后,更加加深了苏-25 的困境。虽说苏-25 以廉价见长,已经付清的前一线战斗机可是更加廉价,还有现成的后勤体系在那里。

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貌不惊人的苏-25 一诞生就投入了阿富汗的战斗
2009-3-2 20:17:02

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-3 16:42 编辑

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这个幸运的飞行员驾着后机身被打烂了的苏-25 安全回来。这样的损坏只能是导弹,高机或者小高炮打不了那么大一个洞

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这架苏-25 迫降成功,救了飞行员一条命。连炸弹都没有丢掉,好玄哪

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又是一架回到机场迫降成功的苏-25

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左发挨了一家伙

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这当然就是苏-25的“幸福时光”了

  在入役第一年的 1981 年,就有近 50 架苏-25 参加了阿富汗战争。在战争期间,每架苏-25 平均出动 360 次/年,差不多每天一次。作为持续出动率,这是很高的平均数了。圣战者游击队不大怕米格-21、苏-17 之类高高在上的超音速飞机,但对在头顶上盘旋但又不容易打下来的苏-25 很头疼。要击落一架苏-25,平均需要 80 发直接命中的 20 毫米高炮炮弹。米格-21 或者苏-17 只要 15 发就足够了。尽管最终有 23 架苏-25 被击落,但没有一个飞行员丧生于钛装甲被击穿。圣战者们叫苏-25“德国货”,他们认为毛子货没有那么好的东西。大多数被击中的苏-25 都挣扎着回到了基地,常常被损坏到再也修复不了的地步,但毕竟把还喘气的飞行员送回来了。曾在叶利钦时代当过两年俄罗斯副总统的亚历山大鲁茨科以上校的苏-25 曾被两枚巴基斯坦 F-16 发射的“响尾蛇”击中,但他还是挣扎着回来了。当然,后面一次没有那么走运,另一枚“响尾蛇”把他咬了下来。有一架苏-25 被击中后,飞行员跳伞,但飞机坠地后,居然没有受到太大的损坏,后被美国中央情报局弄回美国研究去了。两伊战争和两次伊拉克战争中都有苏-25 的身影,但苏-25 最出彩的一次或许是 2004 年 11 月 6 日,一架象牙海岸的苏-25 袭击了在叛乱地区执行联合国维和行动的法军据点,7 人丧生,37 人受伤。过后法军用武直回击,摧毁了跑道上的两架象牙海岸的苏-25。在 2008 年的格鲁吉亚战争期间,格鲁吉亚的苏-25 首先攻击南奥塞梯亚境内的目标,然后俄罗斯的苏-25 回敬,摧毁了第比利斯飞机厂,飞机厂的跑道也被毁,可说是数典忘祖?

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在 2008 年的格鲁吉亚战争中,苏-25 再次一马当先,这架俄罗斯的苏-25 被击中

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不过安全返航了

  1975 年苏霍伊去世后,伊万诺夫自然地成为设计局的新掌门人。但伊万诺夫作为总设计师的才干一直受到怀疑,他的任命直到 1977 年才下达。尽管苏霍伊设计局依然保持高产,但设计局内外此起彼伏的不服之声还是使伊万诺夫受到极大的困扰,加上未能当选苏联科学院院士和健康问题,伊万诺夫最终提前退休了。
2009-3-2 20:17:16

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-3 16:51 编辑

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大器晚成

  伊万诺夫不能算真正的第二代,只能算一代半吧。伊万诺夫退休的时候,正是苏-27 研制的关键年代,也是苏霍伊设计局真正的第二代掌门人尽显英雄本色的年代。米哈伊尔·西蒙诺夫于 1929 年 10 月 19 日出生在顿河上的罗斯托夫,没有赶上卫国战争。1947 年进入列宁格勒的加里宁工学院的力学系,现圣彼得堡国立技术大学。大四那年到喀山飞机厂实习,开始和飞机打交道的生涯,1954 年的毕业论文就以远程轰炸机为课题。大学毕业后,西蒙诺夫曾负责试验性飞机的制造,在 1959 年至 1969 年的十年间,从事运动飞机和滑翔机的设计和制造。他设计的 KAI-19 是苏联第一种全金属的滑翔机,曾打破很多世界纪录。对于飞行,西蒙诺夫不是光说不练,他本人也是滑翔机教官和牵引机飞行员。在 1970-1979 年间担任苏霍伊设计局第一副总期间,他经过了飞机设计的所有阶段,打下了扎实的基础。

  西蒙诺夫对技术风险很高的飞机设计过程管理很有一套,1976 年间,他负责苏-24 变后掠翼战斗轰炸机的研发、试制、试飞和批生产,获得了列宁奖章。但西蒙诺夫的英雄本色还是在苏-27 战斗机的凤凰重生上得到最大的显现。

  苏-27 是苏联空军受美国 F-14、F-15 的刺激而制定的 PFI(perspektivnyy frontovoy istrebeetel,意为先进战术战斗机)计划的产物。在 1969 年时,航空工业部制定了性能要求,要求具有优秀的近距格斗能力和中程拦截能力,具有全天候的下视下射能力,最大速度在 2.35 到 2.5 马赫之间,升限 21,000 米,推重比在 1.1 到 1.2 之间。1971 年,苏联空军正式发布要求,米格、雅科夫列夫和苏霍伊应邀参加设计竞赛,最后米格和苏霍伊胜出,分别导致米格-29 和苏-27。

  苏霍伊实际上是后来者。帕维尔·苏霍伊对苏联的航电技术没有信心,认为设计全新战斗机的时机未到。更重要的是,在整个 60 年代里,苏霍伊的精力主要在对地攻击的苏-17/-22、苏-24 和苏-25 上,更大的精力则是投入到技术要求很高的 T-4 双三轰炸机上。除了苏-15,无暇顾及新型战斗机的研制。苏霍伊几乎是被迫参加 PFI 计划的,PFI 是苏霍伊历史上第一次设计强调机动性和武器系统性能兼优的战斗机,但苏霍伊漂亮地迎接了挑战,设计局代号 T-10。

  初始的 T-10 设计方案在 1969 年就草绘而成,这是如今人们所熟悉的翼身融合体加机腹两侧吊挂发动机的外形,受流产的 T-4MS 轰炸机的影响很深,单座、双发、双垂尾。和传统布局相比,重心靠后,所以静态不稳定,必须采用电传操纵系统增稳。这是苏联第一架按照生产型设计的静态不稳定的战斗机,米格-29 是临界稳定的。采用弧形前缘的低翼载机翼,圆浑的弧线将翼根前缘边条和弧形翼尖平滑地结合为一个整体。应该指出,弧形前缘是 60 年代十分流行的设计,“协和”式采用的就是这个。翼根前缘边条可以在机翼上方产生受控的脱体涡,增加升力,尤其改善大迎角机动性。弧形翼尖则改善翼尖性能。翼尖是机翼设计的一个老大难问题。机翼靠上下翼面的压力差产生,但在翼尖区域,下一面的高压可以从侧面绕到上翼面来,造成升力损失。有的航空照片里,可以看到翼尖后拖出的强烈涡流。现代的翼尖小翼就是用来阻止这样的绕流的。弧形翼尖在翼展方向上逐步减小升力,也就是减小上下翼面的压力差,也可以达到减小绕流的作用。弧形前缘将边条和翼尖完整地结合在一起,难怪风行一时,成为 T-10 和米格-29 的机翼设计。T-10 后来放弃了弧线设计,但米格-29 直到最后依然是弧形设计。

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最初的 T-10 设计

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西蒙诺夫(中)、波戈辛(西蒙诺夫的继任者)和普金在莫斯科航展上

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今天的苏-27 只能说和初始的 T-10 貌合神离,很多细节有很大的差别,而这些差别使得 T-10 几乎成为无可挽回的失败,而苏-27 成为一代名机。图中的 T-10 是垂直的双垂尾,在修改过程中,后来成为外倾的双垂尾

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如今只有在莫斯科郊外的莫尼诺航空博物馆里能见到 T-10 的身影

  但为了保险起见,也出于苏联航空界里依然强大的保守势力,另一个团队提出了一个更加传统的机身两侧进气口方案,和米格-25 或者 F-15 相似。事实上,这个保守方案的支持者众多,其中一个重要理由就是 F-15 就是这个样子的。

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T-10 保守方案

  翼身融合体加分立机腹发动机的好处很多,翼身融合体符合面积律,增加的机内容量可以极大地提高机内载油量,机腹下分立的发动机之间的“隧道”起增加方向安定性的作用,平坦的机腹可以产生额外的升力。但这个布局技术上风险较大,很多技术细节需要大量的研究。较为传统的第二方案自然避免了技术风险,但也不能得到新布局的好处。帕维尔支持翼身融合体方案,但第二方案没有马上因此而放弃。

  TsAGI 对两个方案作了大量的测试,据说这是除图-144 外对单一飞机项目做过的最大量的测试。测试结果表明,翼身融合体方案的超音速阻力明显低,因此第二方案终于被放弃。

  苏霍伊为了起落架的位置大伤脑筋,曾考虑过自行车式(一前一后两个主起落架,加上翼尖的辅助起落架)、主起向“隧道”收缩、外八字主起,最后才落实到现在的靠近翼根但落脚在机翼上的主起。起落架位置的变化也使腹鳍的位置相应变化,最显著的则是双垂尾,早期设计是落脚在发动机舱上,而且是外倾的。这和 F-18 异曲同工,为了避开边条脱体涡导致的垂尾颤振。

  1973 年 T-4 项目下马后,大批技术人员从 T-4 转移到 T-10 项目。新生力量提出了一个新颖的方案,将机身下分立的两个发动机舱合并到一个整体发动机舱,中间用一个船头一样的分隔。这样做的好处是减少暴露的表面,减少摩擦阻力。但风洞试验表明,得不偿失,最后还是回到了分立的发动机舱。

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T-10 整体发动机舱方案
2009-3-2 20:17:27

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  设计方案在 1975 年冻结,但西伯利亚航空气动研究所 SibNIA 的风洞研究发现了一些问题,不稳定气流有可能使脱体涡提前破裂,导致颤振问题。迎角只有 10 度的时候,就可能产生气流分离。全尺寸模型风洞试验在 1975 年开始展开,试验表明 T-10 的气动控制性能不好,有横滚和方向安定性问题。更糟糕的是,伊万诺夫已经向上面拍胸脯,形势一片大好,就在 SibNIA 指出潜在问题的同时,苏霍伊开始签发设计图纸,样机开始制造。这时候只好将错就错,说不定风洞试验不准确呢?

  留里卡 AL31 涡扇被选用为 T-10 的发动机,这是留里卡的第一台涡扇发动机。索洛维耶夫 D30 的推力更大,已经被米格-31 选用,但体积和重量太大,推重比太低,没有采用。由于 AL31 还没有完成研制,所以 T-10 样机采用 AL21 先飞起来。

  一号机在 1977 年 5 月 20 日由伊柳辛驾机首飞,二号机很快也进行了首飞。三号机、四号机采用 AL31,也尽快首飞。不幸的是,SibNIA 的风洞试验是正确的,T-10 的机动性能远远达不到要求。更糟糕的是,帕维尔早先对苏联航电的预测是正确的,T-10 的航电大大超重,达到几百公斤。根据经验,航电每超重一公斤,起飞重量就要增加 10-12 公斤。显然,单纯增加起飞重量已经不可能达到原飞行性能要求。AL31 的性能不错,但耗油率超过设计指标,使 T-10 达不到航程的要求。

  尽管出了这么多问题,T-10 的试飞还是例行公事地通过苏联空军的鉴定。与此同时,5 架 T-10 的预生产型在远东的共青团城开始制造,最终将加入试飞的队伍。但项目总师西蒙诺夫认清了 T-10 的本质缺陷,果断下令重起炉灶。伊万诺夫还想在 T-10 基础上修修补补,不舍得放弃。航空工业部长瓦西里·卡扎托夫听到西蒙诺夫要推倒重来也是一蹦老高,坚决反对。但西蒙诺夫最终说服了苏联空军和航空工业部。

  但重新设计谈何容易。T-10 的设计已经 8 年了,彻底推倒重来的损失太大,时间也不容许。苏霍伊设计局内一直有公开讨论任何技术问题的传统,正是 T-10 早期试飞的结果引发了人们热烈的讨论。西蒙诺夫发动设计局上下开动脑筋,面对 T-10 的问题涌现出来的种种新设想使西蒙诺夫下定决定,与其造一架还不错的平庸战斗机,不如鼓一把劲,一举超过已经浮现在大洋彼岸地平线上的 F-14、F-15、F-16。大改后的 T-10 被重新命名为 T-10S,“S”为sereeynyy,意为生产型,于 1979 年开始全面研制。

  T-10S 来之不易,到 1977 年,SibNIA 光机翼形状就测试了至少 27 个方案,甚至包括前掠翼和鸭翼布局,但最后还是回到了和 T-10 相近的传统布局。T-10S 和 T-10 貌合神离,除了单座、双发、双垂尾,采用翼身融合体,和 T-10 已经没有太大的相同之处了。机翼采用直前缘,加大翼面积,降低翼载,提高机动性。弧形翼尖和专用的防颤振配重为“方”翼尖和兼作配重的翼尖导弹挂架所代替,既增加了挂载空空导弹的数量,或者用于挂载电子战吊舱,又达到了机翼防颤振的目的。取消了翼刀,减小阻力。采用前缘机动襟翼,减小机翼弯度,用大型襟翼兼作副翼,以改善机动性。垂尾安装点从发动机舱顶部移到发动机舱外侧的尾撑上,和平尾、腹鳍共用安装点,取消了平尾配重,取消了发动机舱的围护结构,减少了结构重量和表面积,也改善了垂尾工作条件,提高方向安定性。发动机附件从下侧移到上侧,埋藏在背鳍内,虽然增加了维修上的麻烦,但减少机身截面积和表面积,降低迎风阻力和摩擦阻力。减小前机身截面积,增大翼身融合体截面积,改善面积律分布,减少跨音速阻力。简化了主起落架设计,减轻了重量。减速板本来是主起落架盖板的一部分,位于翼下,有利于起飞、着陆时打开产生额外升力,但影响平尾工作,所以移到机脊的位置。加大、加长尾椎,不仅增大了机内油箱的容积,也便于通过燃油移动调节飞机重心。尾椎本身还填补飞机后的低压区,减小阻力。最后结果是表面积减少 15%,亚音速和超音速阻力降低了 18-20%,机内油量增加 613 升,机动性和航程极大地改善,终于造就了一代名机苏-27。

  1981 年 4 月 20 日,T-10S 首飞,由伊柳辛驾机。这是整个 T-10 计划的 7 号机。但 7 号机在 9 月 3 日的试飞中坠毁,伊柳辛侥幸跳伞逃生。第二架 T-10S 也很快开始试飞,但 12 月 3 日试飞时,不幸前机身空中解体,试飞员科马罗夫丧生。1982 年间,试飞进入高峰。共有 14 架飞机(包括地面静止试验飞机)参加各种试验。T-10S 成为生产型的基础,定名苏-27。

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定型后的苏-27,今天是人们熟悉的身影

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翼身融合体不仅增大机内容积,还提供一部分升力,对苏-27 的超人机动性能功不可没

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特征性的机头下钩是雷达罩增大、加长的结果。T-10 的机头锥轴线就略为下垂,这和所有现代战斗机都一样,目的是为了保证飞行员的前下方视界。雷达罩增大、加长的结果是只能强化这个下垂,否则飞行员根本看不见前下方了,这在空战格斗或者对地攻击中可以是致命的

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用于创造纪录的 P-42 剥除了一切不必要的东西,最大限度地减轻重量、减小阻力,创造了 40 多项世界纪录

  为了验证苏-27 的性能,也为了为国争光,苏霍伊改装了一架飞机,专用于创造飞行记录。飞机被命名为 P-42,纪念 1942 年的斯大林格勒保卫战。为了最大限度地减轻重量和阻力,P-42 剥除了一切非必要的东西,如火控系统和武器挂架、起落架上的挡泥板、涂装,甚至牺牲一些飞行稳定性,去除了腹鳍、翼尖防颤振配重/挂架和减速板,缩小了垂尾,机动前缘襟翼改为固定前缘。P-42 不负众望,创造了一个又一个的记录。爬升记录是从地面开始滑跑起算的,需要避免发动机在达到最大推力之前飞机就开始滑动,单靠刹车远远不够,用一辆坦克作为“锚”。但一辆重型坦克还是拉不住,最后是再加上了重型工程机械才拖住了发动机推力达到最大的 P-42,可见 AL-31 发动机的强劲。更加彪悍的是,P-42 在离开跑道拉起到垂直爬升的过程中,在两三千米高度以下就已经达到超音速!据说 P-42 还有很多创造纪录的潜能,90 年代以后,苏霍伊设计局还打算过重新启用 P-42,创造更多的纪录,但因为经济困难而作罢。

  苏-27 的火控和武器能力也十分强大。尽管按照西方标准,苏-27 的航电仍嫌粗糙,但巨大的机身给火控系统良好的发挥空间。先进电子技术当然很重要,但雷达天线尺寸和坦克炮口径一样,技术不大精细不要紧,但只要口径到家,什么问题都迎刃而解。苏-27 的 10 个外挂点也是一样,不能一击夺命,那就两击,只要能夺了命就好。和米格-29 一样,苏-27 也装备了头盔瞄准具。早先的 R-27 和 R-60(北约编号 AA-10 和 AA-8)空空导弹或许还差强人意,后来的 R-73 和 R-77(北约代号 AA-11 和 AA-12)就厉害了。R-73 在很长一段时间内领先于西方所有近距格斗导弹,直到 AIM-9X 和 ASRAAM 的出现,西方才有可以相提并论的导弹。R-77 的性能也直逼 AMRAAM。

  80 年代下半叶,苏-27 的生产准备在远东的共青团城飞机厂紧锣密鼓地进行。相对于 T-10S,苏-27 还多了一些细节的改进。雷达设计据要求增大雷达罩直径,于是苏-27 的机头锥进一步增大。为了减小超音速阻力,机头锥也拉长了。为了保证飞行员对前下方的视界,机头锥形成特征性的下钩,估计这略微增加的迎风面积也有改善面积律分布的作用,使前机身到翼身融合体和进气口的截面积过渡更加平滑。座舱盖后半增加了横向的金属箍,以简化制造、增加强度。
2009-3-2 20:17:41

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-3 17:00 编辑

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  双座型苏-27 的设计也在紧锣密鼓地进行,苏霍伊决定设计一架保留单座型作战能力的战斗教练机,而不是一架单纯适应性换型用的教练机。战斗教练机不仅可以用于训练新飞行员,或者帮助老飞行员作换型前的适应性训练,也可以用于飞行员战术、技术鉴定。在战时,还可以承担单座苏-27 的全部战斗任务。由于苏-27 的机头具有特征性的下钩,双座座舱自然向后上方延伸,不仅使后座飞行员具有良好的前方视界,还保留了前起的位置不必改动。原来在相当于后座位置的航电舱移到后座底下,所以前机身不必延长,比单座型增重 450 公斤,极大地简化了设计、制造和试飞。机身背鳍自然上延,和抬高的座舱形成明显的驼峰。由于前机身侧面积增大,垂尾必须加高,以恢复方向安定性。双座型的这个特异的头重脚轻的外形引起了广泛的批评,人们质疑其机动性甚至基本飞行性能,但试飞表明,双座型的飞行性能和单座型基本没有实质性的差异,是名符其实的战斗教练机。双座型苏-27 在 1985 年 3 月 7 日由萨多什尼科夫首飞,日后在远东的伊尔库茨克飞机厂投产,成为苏-27“双城记”的开始。

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抬高的后座底下正好容纳前起落架和部分航电,所以双座型不需要加长,极大地简化了设计

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双座的苏-27UB 是苏联空军作战团的标准装备,每个团的标准装备是 36 架单座苏-27 加 4 架苏-27UB,著名的“俄罗斯骑士”飞行表演队也同时拥有单座和双座的苏-27

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老毛子疯狂起来真是不得了,这架苏-27UB 只有离地 1 米高!

  苏-27 是苏联第一架具有均衡的强大战力的战斗机,超凡的机动性足以在近战格斗中压倒一切对手,巨大的航程足以支持远离基地的攻势制空,完善的武备足以担当防空截击,宽裕的挂载能力又具有足够的对地攻击潜力。和米格-29 相比,这是一架真正达到世界先进水平的战斗机,而不是“通过高超的系统综合,用简单的技术达到了较高的总体水平”。那是一个好听的说法,谁不喜欢用高超的技术达到高超的水平呢?和米格-29 最大的差别在于,米格-29 是高度优化的结果,在近距格斗中十分优秀,但此外就不怎么样了。相比来说,苏-27 的发展潜力大得多。后来的历史也证明了这一点。

  除了打得不明不白的埃塞俄比亚内战,苏-27 没有参加过实战。苏-27 的惊人机动性主要是在各国的航展中体现出来的,其中最出名的是“眼镜蛇”机动。TsAGI 和设计局在设计时都没有预料到苏-27 能有这样出色的过失速特性。TsAGI 在作苏-27 的风洞模型研究的时候,认为苏-27 不能改出螺旋。苏-27 在试飞中也安装了迎角限制器,防止进入螺旋。但为了得到螺旋和改出的数据,试飞员普加乔夫不断冲击螺旋的极限,但每次总能有效地改出来,使得设计局上下对螺旋和失速有了新的认识。另一位试飞员科特洛夫在一次爬升中,空速表出故障,指示速度高于实际速度,结果爬升到顶时失速了,飞机进入失控的机尾朝下的倒滑。就在科特洛夫放开所有控制准备跳伞的时候,飞机奇迹般地自行改平,恢复了控制。远东空军第一批装备苏-27 的部队也发现了这个现象,有一次飞行员不小心进入了螺旋,地面指挥按照条令命令飞行员跳伞。但飞行员跳伞后,苏-27 自行恢复了飞行姿态,知道燃油耗尽才坠毁。这个事实既说明了苏-27 超人的过失速控制能力,也说明了 AL-31 发动机在恶劣气流条件下的泼辣。逐步探索过失速和抗螺旋的最终结果就是著名的“眼镜蛇”动作。1989 年 4 月 28 日,普加乔夫首次有控制地飞出了“眼镜蛇”机动,在 500-1,000 米的低空连续做了三次,证明了苏-27 的过失速性能。

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1989 年的巴黎航展中,普加乔夫做出了匪夷所思的“眼镜蛇”机动,机头指向在最极端的时候达到 120 度

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事实上,“眼镜蛇”机动中,高度还是略有增加,不过微不足道就是了

  “眼镜蛇”、尾滑(在苏联称为“钟摆”)等过失速机动动作的战术价值在西方受到很大的争议。从能量机动的角度来说,这样的主动放弃速度是自杀行为,尤其是放弃了速度还不得到高度上的补偿。但能量机动的前提是“正常”的机动动作,而获得高能量的位置的目的也是抢占有利发射阵位。过失速机动的要旨就在于可以通过超常机动抢占发射阵位。极端一点来说,如果飞机可以不需要转弯半径,在原地就可以在三维空间里任意转向,那高能量位置就不再重要。不过在这样的极端姿态下空空导弹是否能正常发射,导弹发射的作用力是否会造成已经进入过失速的飞机的失控,现在还没有定论。至于用过失速机动造成的速度剧减来甩掉多普勒雷达的锁定,这就难说到底是不是有用了。过失速机动或许能甩掉多普勒雷达的锁定,但现代雷达重新锁定的能力很强,在苏-27 从过失速机动中改出的时候,又将被锁定,除非过失速机动能在对方雷达重新锁定之前使双方的战术态势扭转,否则单靠过失速机动暂时甩掉多普勒雷达的锁定是不解决问题的。但过失速机动有可能甩掉雷达制导的空空导弹,雷达制导也是基于多普勒原理,短暂的脱锁或许足以使苏-27 死里逃生。不过要是对手同时发射雷达和红外制导的空空导弹,那将置苏-27 于十分困难的境地。

  苏-27 首次在公众眼里出现是 1985 年夏天,在纪念帕维尔·苏霍伊的电视节目里,T-10 短暂地出现了一会儿。从 1987 年开始,苏联的航空和军事刊物开始透露有关苏-27 的消息。苏-27 和挪威 P-3B 的碰撞也在这一年,这是西方第一次近距离见识苏-27。1989 年 6 月的巴黎航展是苏-27 大出风头的一年。在此之前,米格-29 已经扬威巴黎和范堡罗,西方已经为苏联的第三代战斗机的优越机动性所折服。但普加乔夫在巴黎的表演真的使西方昏过去了。一从跑道拉起,普加乔夫立刻做了两个殷墨尔曼机动,紧接着一个半滚改出和一个垂直慢半滚,然后加速作 90 度和 270 度滚翻,接着是双滚加盘旋,完成一圈只需要 13-14 秒,接着是螺旋爬升、倒转改出和尾滑、大迎角低速通场。最后是今天已经著名的“普加乔夫眼镜蛇”,飞机在平飞中迅速拉起,但飞机并没有因此而爬升,而是继续上扬,直到 120 度,速度则急剧降低到 150 公里/小时。就在谁都以为飞机已经彻底失控、普加乔夫马上要跳伞逃生的时候,飞机在普加乔夫的操控下奇迹般地恢复平飞。同年 9 月,苏-27 出现在土西诺航展,此后成为世界各地航展的常客,成为人们熟悉的身影。

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常在河边走,总有湿鞋时,这是 2002 年 8 月 7 日在乌克兰的一次航展时的失事

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这就不大好原谅了
2009-3-2 20:17:52

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-3 17:05 编辑

鹤南飞

  由于能力出色,西蒙诺夫在 1979 年被调任航空工业部副部长。在这个位子上,西蒙诺夫参加了对苏联航空和机载武器技术的科研规划。作为“副业”,他同时指导苏-25 攻击机在阿富汗的实战试验,后者成为阿富汗战争中苏军反游击作战的利器。但西蒙诺夫还是更喜欢飞机设计,在 1983 年回到苏霍伊设计局,继续当他的总师,主持设计了苏-27 的各种改进型号和苏-26、苏-29 运动飞机。

  从 1973 年开始,苏-27 就被考虑为苏联航母的舰载战斗机的候选。苏联对蒸汽弹射起飞和跳板起飞都作了大量研究。弹射起飞的离舰姿态是水平的,所以需要速度至少高达 300 公里/小时左右才能保证拉起。弹射滑跑距离只有 90 米左右,这样弹射的加速度需要高达至少 4.5g,对飞行员的神志是一个考验。在弹射助推期间,飞行员对飞机无法控制;在舰载机弹射离舰的瞬间,飞行员需要马上接过飞行控制。这中间的窗口很小,错过了就要失事,所以对飞行员的要求很高。在离舰前,前起突然伸展,可以人为地为飞机制造一个迎角,改善离舰姿态,但这样对前起的要求很高,增加结构的复杂性和重量,突然的改变姿态对飞行员也是额外的过载。

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弹射起飞用蒸汽活塞帮飞机助推,在离舰前,飞行员对飞机是无控的;在离舰的瞬间,飞行员要及时接过控制,否则要失事。但在 4.5g 的过载下,这谈何容易。这是 F-18 在弹射起飞,机后还可以看到一溜蒸汽

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跳板起飞不是苏联人的新主意,英国人在研究如何帮助“鹞”式飞机短距起飞的时候就想到了这个主意

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“无敌”级航母就是靠这个在南大西洋维持了很高的出动率,最终夺取马岛上空的制空权

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跳板起飞用跳板的角度为靠自身动力起飞中的飞机提供额外的升力和上扬角度

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整个起飞过程在飞行员的控制之下

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苏联在研究弹射和跳板的优劣之后决定用跳板,这才有了“库兹涅佐夫”。可怜“库兹涅佐夫”号,由于苏联解体,现在落得个形单影只,姐妹舰“瓦良格”号还好被中国买下,否则要和“乌里扬诺夫斯科”号一样被当废钢铁拆掉

  跳板起飞是完全在飞机自身的动力下进行的,上扬的跳板为飞机提供一个离舰时的迎角,提高升力,只需要弹射起飞的离舰速度一半就可以完成起飞。最重要的是,整个起飞都是在飞行员的控制之下进行的,对飞行员的要求较低。就起飞而言,理论上,飞机不需要额外的改装就可以上舰。免除了蒸汽弹射器,对航母的设计、制造、运行也是一个极大的便利。

  从 1982 年开始,T-10 三号机就用于地面上的跳板起飞的试验,萨多伏尼科夫负责试飞。1983 年起,25 号机加装着陆尾钩。1984-85 年间,普加乔夫和萨多伏尼科夫进行了大量的模拟航母上的起飞、着陆试验。

  舰载型苏-27 最初也是双翼面,和常规的苏-27 一样。为了提供额外的起飞上扬力矩,改善舰上的起飞性能,舰载型苏-27 最后加装了一对鸭翼,成为第一种三翼面的苏-27,定名为苏-27K,后重新定名为苏-33。值得注意的是,苏-27K 的鸭翼比通常的鸭式飞机要小。这是因为鸭翼位置和主翼很近,又在同一水平面上,过大的鸭翼将严重影响主翼的工作。鸭翼通常可以有配平或者增升的作用,苏-27K 的鸭翼只有增升作用,相当于一个可调的涡升力发生器,还是作用受到限制的涡升力发生器。这是由于鸭翼是在苏-27 设计完成后再加上的缘故,是一个没有办法的遗憾。这个遗憾最后遗传到所有三翼面的苏-27 系列飞机上。

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苏-33 是苏-27 的海军型,最显著的特征就是三翼面

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机翼和平尾可以折叠,以节约舰上占地。必要的话,机头锥和尾锥也可以向上折叠

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这是“库兹涅佐夫”号上最厉害的武器,可惜俄罗斯海军现在好像连用了用不起,常年泡在港口里,难得出动一次,显示存在而已

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苏-33UB 是苏-33 的专用教练机,不要和对地攻击的苏-34 混淆起来,后者要大、要重得多
2009-3-2 20:18:03

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本帖最后由 魔天道 于 2009-3-3 17:11 编辑

  苏-27K 于 1987 年 8 月 17 日由普加乔夫首飞。1988 年 8 月,苏-27K 二号机首飞。1989 年 11 月 1 日,普加乔夫驾驶二号机在“第比利斯”号(现名“库兹涅佐夫海军上将”号)航母甲板上着陆成功。这是苏联历史上首次非垂直短距起落固定翼飞机在航母上成功着陆。

  除了鸭翼外,苏-27K 的机翼翼面积适当增大。机翼和尾翼可以折叠,尾锥和机头锥也可以上翻折迭,以减少在舰上的占地;垂尾高度降低,以适应机库的高度限制;尾锥缩短,以适应舰上大迎角起落的需要。当然,还加装了着陆钩,加强了有关机体和起落架,机体和发动机采取防盐雾措施,这些都是常规的上舰改装。为了改善飞行员对前下方的视界,光电探测系统的水滴型玻璃罩从座舱前的中线移动到右面,这个改动以后在苏-30 上得到保留。

  和苏-27K 并行发展的是苏-27M,这是苏-27 的改进型。这也是苏联战斗机研制的传统,在基本型开始大批生产后,很快开始改进型的设计,相当于美国战斗机中的 A 型和 C 型。苏-27M 在 1985 年 5 月就“正式”首飞了,但真正的首飞是在 1988 年 6 月 28 日。受苏联解体是尚存的惯性之惠,苏-27M 最终定名为苏-35,在 1994 年成为第一架采用三翼面和推力转向的苏-27。但这一时期俄罗斯战斗机的定名十分混乱,也有把非推力转向的苏-27M 称为苏-35,而推力转向型称为苏-37 的。

  估计苏-27M 最初也是双翼面的,什么时候改成三翼面不清楚。陆基型苏-35 没有舰载型那么高的短距起飞的要求,鸭翼主要是用于提供额外的机动能力。不过秘而不宣的是,鸭翼的额外升力平衡了加重的航电,实际上是为了恢复苏-27 基本型的机动能力而设置的。苏-27M 的初衷是极大地改进航电和火控,力争压倒西方的对手,所以电扫雷达天线(过去称为相控阵)是改进的大头,最终要求采用主动电扫。可是电扫雷达加上必要的冷却系统后,重量大大超过原先的机械扫描天线,使全机的重心前移,连加重的推力转向机构都不能补偿,导致机动性受损。采用鸭翼后,升力中心也相应前移,恢复重心和升力中心的相对位置,恢复甚至改善机动性。
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三翼面的苏-35 是苏-27 基本型的改进,本意是大大加强航电,但改着改着,气动也改了

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由于苏-27 基本布局的限制,鸭翼只能做成现在这样和主翼在同一水平面上前方一点点地位置,加大太多要影响主翼工作,把鸭翼位置抬高可以避开主翼,但和边条的关系就很不好处理

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苏-27 本来已经具有出色的机动性,苏-35 的机动性更加惊人,从拉烟的方向可以看到,这架航展中作杂技的苏-30 已经进入深度过失速了

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这个“弗罗洛夫转轮”机动几乎就是原地翻跟斗了。弗罗洛夫是普加乔夫之后的苏霍伊头牌试飞员,但他和俄罗斯绝大多数试飞员不一样,从来没有在空军服役过,这在世界上恐怕都不多见

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苏-35UB 是苏-35 的双座型,其成果后来大量转用于苏-30MK 系列

  苏-35 是世界上第一种“生产型”的推力转向战斗机,在 F-22 之前就推向航展圈子。推力转向更加强化苏-35 本来已经不俗的机动能力,苏霍伊试飞员弗罗洛夫飞出了“转轮”机动,比普加乔夫的“眼镜蛇”更进一步,在机头后扬之后,不是向前“拍”下来恢复水平,而是继续倒转,直到在过失速中完成 360 度,才恢复前飞,乍看上去,就像在空中原地翻了一个跟斗一样。不过苏-35 的推力转向没有和其余的飞控整合在一起,还是手动控制的,严重影响其效果。假以时日,苏霍伊设计局是有能力把三翼面和推力转向整合到一起,最大限度地提高机动性。但时间不在苏霍伊这边,苏联解体后俄罗斯的极度经济困难使苏霍伊也举步维艰,苏-35 最终没有超过航展表演的境界,成为现役装备。

  三翼面苏-27 家族中最大的成员是苏-27IB 重型战斗轰炸机,这实际上已经可以算中程轰炸机了。苏-27 基本结构十分坚实,承载能力巨大。苏霍伊全新设计了前机身,成为苏-24 之后的又一种并列双座战术飞机。并列双座对于对地攻击十分有利,两名飞行员都可以有效地观察前方,及时作出战术反应。为了适应超长航时的任务需要,苏-27IB 甚至设置了微型厕所和厨房,这是世界上战术飞机中绝无仅有的。为了平衡加重的前机身,尾锥得以加长。苏-27IB 后来重新定名为苏-32FN 和苏-34,前者以海上攻击和反潜为主,后者以对地攻击为主。苏-34 作为专用对地攻击飞机比苏-30 更加有效,但苏-30 更加多用,可以兼顾空优。然而苏-32FN 的反潜功能一直是人们所质疑的,反潜作战不需要超音速,需要的是超长的巡逻时间和超大的挂载能力。苏霍伊的说法是,苏-32FN 用投放声纳浮标来确定潜艇的位置,而不必依靠吊放声纳。实际效果如何,还有待实践的考验,只是俄罗斯海军还没有对苏-32FN 下订单,空军型的苏-34 也只有有限的低速生产。

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苏-27 良好的基本结构使其容易改装成其他飞机,改动较大的是这个苏-32FN,专用于海上攻击和反潜

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除了圆浑的并列双座外,这个扁扁的机头最有特征,不仅提供较大空间以容纳大型雷达,折线自然地融入边条,是神来之笔

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苏-32FN 和苏-33 对比,容易看出两者的渊源

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苏-32FN 实际上不具备航母起落能力,在这里做一个姿态罢了

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苏-34 在外观上和苏-32FN 相同,但这是空军型

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不过空军型比海军型幸运一点,至少获得低速生产,海军型到现在还只是航展样机的水平,没有装备

  另一方面,苏-27UB 的双座使两个飞行员可以轮换休息,超过 15 小时的生命保障能力使得超远程飞行成为可能,1987 年 6 月 23 日,苏霍伊试飞员萨多伏尼科夫和沃金采夫驾驶一架临时加装空中加油能力的苏-27UB,历经 4 次空中加油,完成从莫斯科到共青团城再回到莫斯科的不着陆飞行,历时 15 小时 42 分钟,历程 13,440 公里。4 次空中加油实际上不完全必要,至少有一次是为了增加练习空中加油的机会。
2009-3-2 20:18:14

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