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在上一個章節中我們談到了兩個方面,分別是蘇聯的目的;優秀的氣動設計和機動能力。此章節將補完上章遺留的略差一籌的子系統,以及在此基礎上對蘇-27做一個總體評價。

略差一籌的子系統

子系統對於蘇-27的影響不知包括機動性,還包括航電和導彈對於作戰能力的影響等等,在這裡我選擇機動性和機體強度來簡單說明一下。

1. 機動性

我們都知道飛機的效能不是氣動設計決定的,其它的子系統也是非常重要的,我們通過氣動設計的確能夠推斷出一架飛機擅長的方向,但這並不是絕對的,其餘的子系統也是非常重要的。

(PS:在這裡子系統指航電,材料,結構,導彈等和飛機戰鬥力,效能有較大關係但又不是主體部分的內容)

而且飛機的氣動佈局往往是自相矛盾的,比如說翼型設計,除了變後掠翼這種能夠改變自身翼型引數的設計,剩下的翼型設計都是有自身的優缺點的,展弦比小,後掠角大的機翼擅長超逸速;展弦比大,後掠角小的擅長亞音速;中等展弦比和後掠角的兩者都尚可,但也都不突出。

陣風這類的三角翼一般都屬於小展弦比,大後掠角的翼型設計

我們可以看出氣動設計在超音速和亞音速之間的取捨就是矛盾的,想要完美解決,不僅需要精心的氣動設計也需要子系統的幫助。

(PS:其實飛機的整體設計就是矛盾的,不止是上述描述的機動能力。飛機的超音速機動能力和亞音速機動能力是矛盾的,飛機的空重和航程,載彈量也是矛盾的,飛機的機動性和穩定性也是矛盾的,還包括飛機的可靠性,造價等等,五代機還要加上隱形對飛機外形的影響。)

我舉個很簡單的例子,我們都知道從氣動佈局上來看遠距鴨翼+三角翼在超音速機動能力的表現上無疑是要好於常規佈局的,因為三角翼能夠儘可能的減小激波阻力,遠距鴨翼在進行配平時的配平阻力也會小於常規佈局。

但這是非常學院化的結論,事實上,F-22這類的常規佈局的超音速效能要優於單純的遠距鴨翼+三角翼,因為F-22憑藉TVC進行配平,極大的減小了配平阻力,導致其的超音速升阻比反而有超過三角翼+遠距鴨翼的趨勢。

F-22就是子系統幫助飛機效能的例子之一

蘇-27就是典型的被子系統拖累的例子,在上一章我已經提到過蘇-27擁有優秀的氣動佈局,帶有一定的後發優勢,但是為什麼它的機動能力卻依然要遜色於F-15,F-16甚至是自家的米格-29呢?

原因就在於蘇-27的空重過高,其實可以大致計算一下它和F-15的推重比,我們根據飛行手冊可以得到:蘇-27的基本空重為16.8t,AL-31F的推力約為12.5t,F-15的使用空重為27500磅也就是12.473t,PW-100的推力約為10.8t,那麼蘇-27的推重比為1.488,F-15的推重比為1.728。

我們可以看出蘇-27的推重比已經很高了達到了1.488,但F-15的推重比卻達到了1.728,如果將蘇-27的空重換為F-15,那麼蘇-27依靠AL-31F它的推重比將會直接超過2。

這裡計算的全部是空機加力推重比,這在實際作戰中是沒有意義的,我們按照輕載空戰重量為兩機再次計算一下推重比。

蘇-27

蘇-27的基本空重為16.8t,它攜帶滑油,飛行員,不可用油等的使用空重是17.24t,再加上蘇-27空戰半油量2.6t和兩枚R-27的重量0.7t,加起來一共是20.54t,那麼最後可以得到蘇-27的推重比為1.217。

F-15的使用空重為12.473t,我們再計算一下蘇-27的載油係數,16800/5200=0.33,那麼我們通過這個載油係數可以得到F-15的燃油量為12.473*0.33=4.11609t,4.11609/2≈2.058t,兩枚AIM-7F的發射重量為462kg,也就是0.462t,那麼相加起來F-15的輕載空戰重量為14.993t,那麼F-15的推重比為1.44。

兩者推重比的差距依然是明顯的,而推重比的差距將直接導致蘇-27在垂直機動領域上弱於F-15,也導致蘇-27在水平機動能力上的優勢不在。

(PS:蘇-27因為內部超載油箱的關係,滿油量大於9t,但是滿油起飛會使得蘇-27十分的笨重,所以蘇聯空軍規定,蘇-27的空戰滿油量為5.2t,按照取半油的標準那就是文中的2.6t。)

(PS:為什麼要統一相同的載油係數呢?這是因為這樣比較是比較公平的,忽略掉不同發動機間的耗油率的差異,相同的載油係數可以保證相同的留空時間,這樣比較才是公平的。如果F-15取6t滿油,3t半油來計算的話,那麼空戰重量就會更多,推重比就會降低很多,但是這多出近1t的燃油對於機動性沒有任何的幫助,只能夠讓F-15比蘇-27的留空時間更長,這無疑是十分不公平的,所以必須統一載油係數。)

此前在寫F-35時,我也統一了載油係數這只是為了公平計算,並不代表著戰鬥機的內油只有這麼點

(PS:此次計算過程中,對於導彈的選擇,蘇-27我選擇了R-27,F-15我選擇了AIM-7F,發動機我也選擇了AL-31F和PW-100,都是初始的導彈和發動機去計算的。

不過R-27我選擇了更重的R-27ER,因為它的紙面效能和AIM-7F接近一個有效射程是75KM,一個是70KM,之所以沒有選擇更輕的R-27T,R-27R的原因就是,兩者的有效射程在40~50KM,效能差距較大。

因為紙面資料必須大致相同,這樣才是比較公平的,要不然也是沒有意義的。)

(PS:麻雀的確是F-15的標準導彈,按照各自的服役時間計算,F-15的標準導彈應該是AIM-7F。)

(PS:此次計算的推重比全部為加力推重比。)

而蘇-27空重過高的原因就是子系統,我們在上一章節中提到了蘇-27和F-15曾有一場紀錄之爭,分別是P-42和條紋鷹,但是條紋鷹僅僅減重907kg,而P-42減重將近3t。

同樣是儘可能的減重,也就是說蘇-27的多餘的航電裝置和可以省略的部分解禁3t重,在這個反差中我們足以看出兩者子系統的差距實在是過於龐大了。

蘇-27的機載雷達N001,它的缺點很多,不僅效能落後,而且重量接近1t,實在是令人生畏

不僅是重的出奇的航電,蘇-27的標準空空導彈的重量也比同時期的AIM-7F更重,R-27的效能不僅較差,而且重量也高達350KG左右,在上述的推重比比較中也“成功”為蘇-27多添了200KG左右的重量。

有趣的是,R-27和機載雷達一樣,時間比F-15的機載雷達和AIM-7F出現的更遲,效能卻反而更差,這實在是讓人大感驚訝,不過也可以看出來美國對於蘇聯整體工業能力的強弱。

2. 機體強度

蘇-27的機體強度也受到了材料強度和內部結構的影響,比如著名的超音速陷阱。

超音速陷阱指的就是蘇-27在跨音速階段限制過載的例項,而蘇-27為什麼要限制過載呢?原因就是蘇-27的材料強度和內部結構有一定的缺陷。

我先說一下超音速陷阱的原因:1. 我們都知道氣動中心和重心的位置關係會導致飛機是靜穩定的還是靜不穩定的,隨著飛機速度的增大,氣動中心(以下稱焦點)會後移,原先靜不穩定的飛機會變成靜穩定的,但飛機在跨音速區間大過載轉彎時,此時的SEP<0,那麼動能會減小,飛機會迅速變成亞音速,焦點會迅速前移,此時會造成一個劇烈的抬頭力矩。

2. 跨音速時,飛機處在特定的馬赫數和攻角組合的情況下時,戰機外翼段上表面會發生氣流分離從而失去升力,這就意味著重心後面的升力突然減弱,就會形成一個強烈的抬頭力矩。

兩個抬頭力矩加起來就是對飛機結構和材料強度的考驗,經不住考驗的飛機就只能通過限制過載的方法來度過難關了。

1Ma左右的過載被限制了,此圖來源於蘇-27飛行手冊

這就是子系統對蘇-27機體強度的限制,超音速陷阱在國內也被稱為蘇-27的軟骨病。

通過上面兩個例子,我們足以看出子系統對於蘇-27的限制是很多方面的,不止包括機動能力,航電和導彈對飛機的戰鬥能力也有很大的影響,蘇-27是一架優秀的戰機,但它不是頂尖的戰機的原因就是子系統。

深宮中的高手

為什麼用深宮中的高手來形容蘇-27呢?這是因為蘇-27雖然是一架優秀的戰機,是前蘇聯航空工業的結晶,但是它就像是深宮中的大內密探一樣很少出手,蘇-27的實戰最多就只有:手術刀事件和米格-29的非洲之角空戰。

巴倫支海上空的手術刀

1987年9月13日,巴倫支海上空挪威空軍的P-3B正在蘇聯沿岸執行偵察任務時遭到了蘇聯戰機的攔截,此戰機在第三次逼近P-3B時,垂尾在P-3B戰機的右側劃開了一道大口子。

P-3B差點墜毀,蘇聯戰機也因垂尾受損而返航,蘇聯戰機就是剛剛服役不久的蘇-27,這就是大名鼎鼎的巴倫支海上空的手術刀事件。

非洲之角空戰

1999年2月25日早晨,埃塞空軍的兩架蘇-27(由俄羅斯人駕駛)突然遭遇了四架米格-29,第一次戰鬥以蘇-27使用R-73擊落一架米格-29告終。

2月26日,兩架蘇-27再次與兩架米格-29戰鬥,第二次戰鬥以蘇-27使用R-73擊落一架米格-29告終。

3月20日,蘇-27與米格-29再次發生碰撞,不過此次沒有擊落記錄。

2000年5月16日,蘇-27與米格-29再次爆發戰鬥,結果以R-27擊落一架米格-29和擊傷一架米格-29而告終。

參與俄羅斯衛國70週年的蘇-27與米格-29

2000年10月25日,蘇-27再次擊落一架米格-29。

面對自家兄弟米格-29,蘇-27最終以4:0的擊墜比獲得完勝。

(PS:米格-29是真的可憐,到處捱揍,面對自家兄弟也要捱打。)

這兩次空戰雖然都很精彩,但是卻無法讓蘇-27向世界證明它的能力,蘇-27就像是金庸筆下的張三丰一樣,絕世高手但出手很少。

本文引用:

《撥雲見“閃”----美國F-35A機動與近距空戰能力》歐陽莫 《F-15E技術特點》羅山愛;張韶華 《20世紀末的“非洲之角空戰”SU-27 PK MIG-29》.{J}.海陸空天慣性世界.2011.12(4):118~127Zhang Weize 《鷹與側衛——龍虎相爭30年》空軍之翼

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