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苏-27侧卫战机之传奇:悲壮的发展之路

作者:jnscsh   时间:2021-07-04 01:15:50   浏览次数:

苏-27是当今世界上最优秀的第三代制空战斗机之一,它以机动性好、航程远、作战能力强而著称于世。该机自1984年装备苏联空军和防空军,之后相继改进发展了多个新的型号,甚至以苏-27为基础研制出第四代(俄罗斯第五代)战斗机——C-37“金雕”。苏-27的研制之路虽然充满艰辛与坎坷,但那是一条成功之路、创新之路,值得借鉴。

在冷战之夜诞生的“反F-15”

上世纪六七十年代,冷战阴云笼罩着全球。携带核弹的轰炸机被认为是最大的威胁,于是,就形成了对这一时期战斗机的基本要求——在全天候条件下截击高速飞行的目标。结果出现了所谓第二代战斗机,这些飞机的最大飞行速度在M2.0以上,升限18000~20000米,装有机载雷达和空空导弹。二代战机普遍采用高翼载和薄翼型的设计方案,这使飞机的低速升力特性显著变差,起降速度大、滑跑距离长,机动性明显不足。由于防空导弹的迅猛发展,“高空轰炸机密集入侵”说逐渐消亡。越南战争的经验,也使二代战机的弱点暴露无遗。为此,1969年美国率先提出设计新型战斗机的计划,其试验机被命名为YF-15。麦道公司、北美航空公司、诺斯罗普公司等参与了方案竞争,结果麦道公司的方案在竞争中获胜。1972年,YF-15试验机完成首飞。1974年,首批生产型F-15A和F-15B(双座机)出厂。

苏联对YF-15计划十分关注,在对各种信息进行认真研究之后,确定F-15为苏联研制新一代战斗机的目标机。1969年至1970年,米高扬设计局、苏霍伊设计局和雅克夫列夫设计局分别进行了预先研究,并提出了若干方案。作为大洋彼岸的对手,苏联设计师们把新战斗机称作“反F-15”。是否具有反F-15的能力,成为三大飞机设计局参与竞争的一个先决条件。苏霍伊设计局将新一代战斗机编号为苏27,工程代号T-10。

1971年,苏联空军提出新一代战斗机最初的战术技术指标:要求新一代战机在与F-15对抗中具有明显优势,主要指标比F-15高出10%;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;要具有优良的飞行品质和出色的机动性;必须使用新一代发动机,采用先进气动布局。

早在1969年秋,苏霍伊设计局就完成了新一代战机的第一份设计草图。1970年2月,苏霍伊设计局在这份草图的基础上完成了第一种T-10布局方案,其特点是采用了一体化气动布局,即综合升力面机体、自适应机翼和翼身融合体设计,隔离式发动机短舱,纵向静不稳定,采用电传操纵系统等。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(又称为卵形翼尖),并安装翼根边条。T-10方案在亚音速范围采用纵向静不稳定(即重心位于焦点之后)设计,以此来改善了飞机的升力特性,进而获得独特的机动性能,纵向稳定性问题则通过四余度电传操纵系统解决,当时称为“电子稳定”。

T-10模型在中央空气流体动力研究院完成了吹风试验,试验达到预期效果,升阻比高达12.6。尽管如此,中央空气流体动力研究院仍然建议T-10不要采用一体化布局,因为F-15是按照传统布局设计的,T-10采用一体化布局风险太大。于是,苏霍伊设计局又设计出T-10的第二种布局方案。该方案采用常规机身,上单翼,侧面进气道,双发并排在机尾。但是以后的风洞试验结果表明,同第一方案相比,第二方案不具备任何优势。需要提及的是,一体化方案在当时受到了多数专家的强烈反对,一度濒于夭折。在这困难时刻,总设计师苏霍伊旗帜鲜明地支持了一体化方案,他认为:只有采用最新成果才能制造出一流飞机。时间证明,他是正确的。

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。米高扬设计局提交了米格-29方案,苏霍伊设计局提交了苏-27方案,雅克设计局提交了雅克45和雅克-47方案。经过讨论,雅克设计局的方案退出竞争。米高扬设计局也将米格-29改用一体化布局,并缩小外轮廓尺寸,减轻了起飞重量。借鉴美国新一代战斗机“高低搭配”的做法,1972年夏苏联航空工业部发布命令,米格-29和苏-27同时作为新一代战机选定方案,继续完成研制任务。

曲折的研制历程

1972年下半年,苏霍伊设计局根据航空工业部的命令,开始苏-27工程方案设计。首先遇到的问题是起落架和发动机进气道的设计。起落架设计曾有前三点式和自行车式两种考虑,最后选定了前三点式;发动机进气道也有过锥体圆形方案,最终还是采用了矩形截面进气道。最复杂的任务是如何确保整机不超重,复合材料在当时还不够成熟,无法大量使用,但苏联的钛合金加工工艺有所突破,因而T-10大量使用钛合金结构件,取得了明显的减重效果。动力装置是另一个重要问题。选定的Aл-31Ф发动机正在研制中,并且遇到很多困难,推力指标迟迟达不到要求,以至于T-10-1首飞的时候依然使用Aл-21Ф发动机。1973年,军方要求苏-27配装先进的“剑”型雷达和P-27系列中距导弹,使飞机重量增加了几百千克,给设计工作带来了更大的难度。

1975年9月,苏霍伊设计局的开创者、总设计师苏霍伊没有等到第一架苏-27问世,就遗憾地离开了人间。随后,伊万诺夫接替了他的职务,西蒙诺夫担任苏-27项目总设计师。苏-27飞机的研制继续在艰难中前进。

第一架原型机T-10-1于1977年初完成总装,5月22日,苏联英雄、空军少将伊留申驾驶T-10-1顺利完成首飞。这架原型机配装Aл-21Ф发动机,没有安装火控系统,主要用来验证飞机的稳定性和操纵性。1978年,第二架原型机T-10-2投入试飞,但不久发生一等飞行事故,功勋试飞员索洛维耶夫牺牲,事故是由于电传操纵系统缺陷,导致飞机瞬时产生巨大的负过载(-8g)所致。1979年装有Aл-31Ф发动机的试验机T-10-3和T-10-4先后出厂。8月,伊留申驾驶T-10-3完成首飞。一个月后,装上“剑”型雷达的T-10-4也完成了首飞。

至此,已经有4架原型机参加试飞计划,第一批预生产型也即将投产,似乎一切都按计划进行着。没有想到的是,担任项目总设计师的西蒙诺夫坚决反对将现有布局的飞机进行批生产,他认为现有方案存在着不可原谅的缺陷。由于发动机和机载航电设备需要进一步改进,而改进后的设备重量将增加几百千克,使总重量超重,并使飞机重心前移,从而丧失静

不稳定布局的主要优势。计算和模拟空战也表明,现行状态下的飞机与美国同类飞机相比没有优势。可是改变这些缺陷谈何容易,几乎等于重新设计一种飞机。尽管遭到大多数人的反对,西蒙诺夫显示出非凡的勇气,他说:“如果没有战争,谁也不知道它的平庸,但我们的武器应该拥有最高的水平”。西蒙诺夫冒险采取措施,对飞机结构进行了大改,但不久他却被调离原来岗位。

经过大改后的飞机编号为T-10C。T-10C的新机翼为直线前缘,翼型弯度减小,将曲线机翼翼尖变为传统形式,取消翼尖防颤振配重,而换装空空导弹挂架。为减小空气阻力,改变机头轮廓,使用新的座舱盖,减小机身头部的横截面积,换装圆柱形中央尾锥形梁(简称尾锥)。减小发动机短舱的外廓尺寸和重量,在进气道下表面安装辅助进气门。调整垂直安定面的安装位置。去掉水平尾翼上的防颤振配重。取消主起落架舱门作为减速板的设计,将减速板安装于机身上方。通过这次大改设计,飞机的最大截面积减小15%,跨声速和超声速阻力降低18-20%,飞行性能和飞行品质得到明显改善。

1980年底,第一架采用T-10C布局的试验机T-10-7组装完成。1981年4月,试飞员伊留申驾驶T-10-7升空首飞。但在同年9月,T-10-7在一次试飞中因燃料耗尽而发生二等事故,伊留申被迫跳伞。苏-27项目总设计师和主管工程师被撤职,伊留申被永远停飞。1982年12月,第二架T-10C试验机因飞行时机身突然爆裂而机毁人亡,试飞员马罗夫牺牲。马罗夫事故影响了总设计师伊万诺夫的命运,因此他没能成为科学院院士,并很快被调离原工作岗位,半年后他在极度忧郁中去世。不幸的命运并没有完结。按照预定计划进行的“剑”型雷达试验失败,雷达试验被迫中止,雷达主管设计师被解职。1983年,试飞员萨多夫尼科夫在驾驶T-10-17进行低空大速度试飞时,外翼部分破裂,碎片打伤垂尾,多亏萨多夫尼科夫沉着、老练,才将失去大部分外翼和部分垂尾的受伤飞机安全迫降。

尽管如此艰难,在参研人员的不懈努力下,终于迎来了胜利的曙光。1984年,第一批苏-27装备部队。1985年,完成国家联合试飞。

苏-27的研制之路是一条不平凡的路,在短短的几年间,先后发生四起严重飞行事故,两名优秀试飞员牺牲,两位总设计师先后辞世,一次根本性改进,多位工程技术主管被解职或撤职。苏-27的诞生不仅是科技与智慧的结晶,更彰显出英雄主义的光彩,以及苏联航空业者对国家和事业的忠诚。

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