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“空中手术刀”(1)
http://www.100md.com 2017年9月1日 《百科知识》2017年第17期
     冷战期间,美苏两大阵营在武器研发方面不断进行角力。20世纪60年代中期,美国空军开始研发F-15重型战斗机。与之相对应,超越F-15就成了苏联进行重型战斗机研发的主要目标。苏-27就是在这一背景下出现的。

    苏-27原型机于1977年首飞,随后于1982年开始量产。虽然比F-15的服役时间晚了七八年;但事实证明,这个“迟到的经典”并未令人失望。苏-27战斗机长21.49米,翼展14.7米,最大起飞重量33吨,作战半径1500千米,是一种机动性突出的重型多用途战斗机,同时也是俄罗斯苏霍伊设计局后续发展的一系列苏式重型战斗机的基础平台。

    在首次亮相中,苏-27就给西方留下了极为深刻的印象。1987年9月13日,北约成员国挪威的一架P-3B反潜机对苏联进行空中侦察,并迟迟不肯离开。这时,奉命监控的一架苏-27突然从其机腹下加速拉高离去。在巨大的金属碰撞声和剧烈的震动中,P-3B的一号发动机(右舷外侧)螺旋桨被打坏,发动机舱被苏联战斗机的一个垂尾像刀割一样硬生生拉开了一条大口子。在机组人员的一片惊呼中,P-3B疯狂地掉高度,直到离海面不远的高度才最后稳住,并在关掉一号发动机后侥幸安全返航。这次行动使苏-27在西方获得了“空中手术刀”的绰号。

    此后,苏-27还多次在航展上展示西方战斗机做不出的高难度空中动作,起到了不战而屈人之兵的威慑作用。性能先进、威力强大的苏-27战斗机装备苏联空军和防空军之后,在技术上和战术上都给冷战时期的西方国家带来了很大压力。

    苏联解体后,苏-27及在其基础上发展的改进型号成了俄罗斯战机出口中最重要的型号。今年是苏-27战斗机首飞成功40周年,在此我们回顾一下这一俄罗斯航空工业的代表机型的研制和发展历程。苏-27量产型三视图

    一体化气动布局

    20世纪60年代末,苏联政府得知美国正在研制新型高机动力、超声速的F-15战斗机。当时,苏联刚刚成功研制出米格-23战斗机,并投入批量生产;但这种战斗机性能与F-15相比要落后。

    为了与美国抗衡,苏联政府要求米高扬、苏霍伊和雅克夫列夫三大飞机设计局研制在性能上能够超过F-15的新一代战斗机。当时,苏联国防部要求,新一代战斗机的主要指标要比F-15高出10%,新型战斗机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,要具有良好的飞行品质和出色的机动性。这就意味着,新一代战斗机的研制必须使用更强劲高效的发动机,采用更先进的气动布局。

    1969年秋,苏霍伊设计局首先完成了新一代战斗机的第一份设计草图。1970 年2月,该局在这份草图的基础上完成了第一种T-10布局方案(苏霍伊内部编号,“T”即Triangular,代表三角翼布局;“10”代表苏霍伊设计局的第十种三角翼飞机),其特点是采用一体化气动布局。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,并安装翼根边条;但这种一体化方案在当时遭到了多数专家的强烈反对,一度濒于夭折。苏霍伊设计局总设计师帕维尔·奥西波维奇·苏霍伊旗帜鲜明地支持该方案,他认为,只有采用最新成果,才能制造出一流飞机。事实证明,他的这一决定是十分正确的。

    苏-27战斗机采用翼身融合体技术,悬臂式中单翼,翼根外有光滑弯曲前伸的边条翼,双垂尾正常式布局,楔型进气道位于翼身融合体的前下方,有很好的气动性能,进气道底部及侧壁有栅型辅助门,以防起落时吸入异物。全金属半硬壳式机身,机头略向下垂,大量采用钛合金,传统三梁式机翼,四余度电传操纵系统,无机械备份,使用静不稳定设计。

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    静稳定与静不稳定

    静不稳定和静稳定是相对的。所谓静稳定指的是飞机或物体受到扰动后,能够很快恢复到原来的初始状态。显然,静稳定对于慢速飞行或者操纵系统水平较低的飞机是极其重要的,因为它可以使得飛机的飞行更为稳健。然而,稳定性和机动灵活性在某种意义上是一对矛盾,也就是说,静稳定性良好的飞机,其机动性往往会变差,故为增加机动性,现在的战机,特别是战斗机上大多采用静不稳定设计。

    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。在会议上,各设计局都提出了自己的方案,如苏霍伊设计局的苏-27,米高扬设计局的米格-29(当时该机采用高单翼,两侧进气和单发结构)和雅克夫列夫设计局的雅克-45轻型战斗机、雅克-47重型战斗机。“眼镜蛇机动”动作示意图

    两个月后,委员会召开了第二次会议,米高扬设计局展示了新设计的米格-29。雅可夫列夫设计局的方案由于将发动机布置在机翼上、容易因发动机故障导致飞机失事而被淘汰。

    在此后的第三次会议上,米高扬设计局提出了一个意见:将战斗机研发项目分解成两个独立项目,即同时发展多任务重型战术战斗机和轻型战术战斗机,它们将使用统一的主要设备和武器。这是自1971年以来,苏联空军和飞机制造工业首次面临这样一种情况:苏联空军战斗机群此后将由两种飞机组成,一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;二是在近距离格斗空战中,高敏捷性、大推重比、快速的轻型战斗机,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。这与当时美国空军的战斗机计划不谋而合。 (李嘉骞 沈海军)
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