紙上的宣仔,為您解答。
Su-27的研制始于1969年的PFI(Perspektywnyi Frontowoy Istryebytyel/Perspective Frontal Fighter),也叫反F-15計劃,可以說一開始就是沖著超越F-15去的。它的設計經歷了兩個階段,分別是1968年開始設計的T-10原型機和1979年大改的T-10s,總師也從帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊(1975年因病去世)換成了后來的米哈伊爾·佩特羅維奇·西蒙諾夫。T-10和T-10s是一個分水嶺,可以說T-10由于蘇霍伊的調研不夠,設計是遠遠落后F-15的;而通過由波蘭間諜馬里安·佐查斯基搞來的F-15性能資料相對比后,發現T-10根本無法與F-15抗衡,在這種情況下,西蒙諾夫對T-10進行了大刀闊斧的改動,幾乎將其重新設計,這就是T-10s,按照西蒙諾夫的說法,T-10和T-10s只有座椅和主起落架是一樣的(開玩笑的說法)。它的部分性能指標比如航程,瞬時機動性,過失速能力已經超出了F-15的水平(注意不是全面領先),使得Su-27對上F-15至少不是全面下風。也成了今天側衛系列的設計基礎。
我們就來看看T-10和T-10s的區別,以及他們和F-15對比的優劣處。
我們今天看到的Su27,并不是它最初的樣子
T-10的設計可以說存在很多問題,乍一看,T-10的設計是有追隨F-15的成分在里面的。比如T-10像F-15那樣沒有安裝前緣襟翼和副翼,尾翼布局和F-15也很像,發動機也是包裹在一個硬殼里的;但是實際機動性能表現其實差了不少。在T-10上有不少不合時宜的設計,比如由于沒有前緣縫翼,只能在背部增加翼刀來推遲翼尖附面層分離以避免翼尖失速,這完全是一代機二代機的設計;再比如弧形的翼尖,這種設計也是為了推遲翼尖失速問題。在飛機的機翼尖端,由于上下表面的存在壓力差,下表面空氣會通過翼尖側面繞過來到達上表面,從而使上下表面連同,產生翼尖渦流并降低升力;弧形前緣設計,通過幾何形狀來逐漸減小翼尖部分的升力,這樣下表面的壓力差也就見減小,從而推遲了翼尖渦流的產生。然而這種設計也是過時的,因為會在翼尖產生劇烈的震動,為了減小震動,只能在翼尖增加一個類似掛架一樣的配重,浪費了一對翼尖掛架。
T-10方案
T-10試飛照片
這么設計的結果就是,1975年的風洞試驗中,T-10的實驗結果并不能讓人滿意。T-10的氣動控制不佳,而且橫滾和方向穩定性都不能讓人滿意,此外航電也嚴重超重。這一切也都為西蒙諾夫全盤推翻T-10埋下了伏筆。
西蒙諾夫推翻了T-10,大幅改進后拿出的T-10s,已經有了根本性的改變。背部翼刀被取消,弧形的翼尖取消并增加了一對導彈掛架,增加前緣縫翼,由計算機自動控制,后緣襟翼和副翼被合為一個襟副翼;此外T-10腹部的發動機艙鼓包是一個巨大的跨音速阻力來源,西蒙諾夫提出將AL-31改為上機匣設計,同時,將發動機間距加寬,使中央升力體獲得的升力更高;并減少前機身截面積,增加了翼身融合體的截面積,以使面積分布符合超音速減阻的設計;翼面積進一步增大到了62平方米,此外加長了尾椎,使得發動機間距增加后在機尾形成的低壓區被填補,而且尾椎還可以充當一個油箱,增大了內油容量。此外,T-10s還取消了包裹發動機的硬殼,發動機后半部直接裸露在外,這減少了相當的重量,同時對結構沒有造成影響。
T-10的進化
T-10s 的P42,用于破世界紀錄的專用飛機
T-10s的上機匣設計,雖然減少了機腹阻力,但是也使得AL-31發動機維護比較麻煩
可以這么說,總師西蒙諾夫已經盡力了,西蒙諾夫在Su-27上動的腦子可能比F-15團隊要多得多。按蘇聯的工業水平,拿出這樣的設計還是很不容易的。但我們也知道,Su-27的總體性能還是不如F-15的,這主要取決于蘇聯的整個航空工業水平。蘇聯的發動機推重比,結構材料,加工工藝,雷達航電,數字電傳飛控落后美國,這些都拖累了Su27的實際表現。但這些屬于總體航空工業落后美國所致, 而非設計原因。
總體來看,Su-27在升力系數和航程上表現較為突出,這也是蘇聯對國土防空型截擊機的基本要求,與美國的側重點不同,所以這兩點上絕對是強于F-15的;但由于Su27比F-15空重重了太多,一個17噸,一個13噸,所以F-15盡管起初配備的PW-F100-100發動機只有107KN推力,不如AL-31的122KN,但F-15的推重比還是比Su27更大,總有更好的能量機動;而且Su-27翼載荷是377kg/m^2,盡管西蒙諾夫已經增大機翼面積,還是比F-15略大(F-15 357kg/m^2),因此F-15的穩定盤旋能力和加速能力都要勝出;而Su-27在瞬時盤旋能力和過失速能力上有不俗的表現,可能比F-15更好。
Su27的眼鏡蛇本身并沒有什么實戰意義,主要展示的是飛機的控制能力和攻角可控性
在機體強度上,二者差距就比較大了。Su-27一直到90年年代,經過大修后也僅有3000小時的機體壽命,而F-15在1973年的疲勞試驗中就已經達到了上萬小時,而它原定設計壽命不過是4000小時;當最早一批服役的F-15達到4000小時后,美軍嘗試延壽后繼續服役,結果飛到了8000小時,而且在這8000小時內,機動過載最大的對空任務占到了85%,而設計時原定的對空任務比例不過是48%。F-15在結構壽命上獲得巨大成功是美國空軍自己都沒想到的,這也直接影響了后面F-22的設計壽命(設計時就定為8000小時)。到目前為止,服役最久的一批F-15,機體壽命已經快達到了2萬小時。相比之下,我國當年購進的Su-27SK用了不過20年,已經有部分退役。直到Su35對Su27機體進行了大改,才算是徹底將這種中央升力體的飛機潛力挖盡,結構壽命提高到6000小時,不過仍然無法和F-15相比。這方面的差距還是蠻大的。