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苏27减阻妙计(深度解析苏-27二)

苏27减阻妙计(深度解析苏-27二)(PS:在这里子系统指航电,材料,结构,导弹等和飞机战斗力,性能有较大关系但又不是主体部分的内容)我们都知道飞机的性能不是气动设计决定的,其它的子系统也是非常重要的,我们通过气动设计的确能够推断出一架飞机擅长的方向,但这并不是绝对的,其余的子系统也是非常重要的。苏-271. 机动性

原创不易,请认可价值,转载请注明来自“今日头条英雄光” 2019-11-30

在上一个章节中我们谈到了两个方面,分别是苏联的目的;优秀的气动设计和机动能力。此章节将补完上章遗留的略差一筹的子系统,以及在此基础上对苏-27做一个总体评价。

  • 略差一筹的子系统

子系统对于苏-27的影响不知包括机动性,还包括航电和导弹对于作战能力的影响等等,在这里我选择机动性和机体强度来简单说明一下。


苏27减阻妙计(深度解析苏-27二)(1)

苏-27


1. 机动性

我们都知道飞机的性能不是气动设计决定的,其它的子系统也是非常重要的,我们通过气动设计的确能够推断出一架飞机擅长的方向,但这并不是绝对的,其余的子系统也是非常重要的。

(PS:在这里子系统指航电,材料,结构,导弹等和飞机战斗力,性能有较大关系但又不是主体部分的内容)

而且飞机的气动布局往往是自相矛盾的,比如说翼型设计,除了变后掠翼这种能够改变自身翼型参数的设计,剩下的翼型设计都是有自身的优缺点的,展弦比小,后掠角大的机翼擅长超逸速;展弦比大,后掠角小的擅长亚音速;中等展弦比和后掠角的两者都尚可,但也都不突出。

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阵风这类的三角翼一般都属于小展弦比,大后掠角的翼型设计


我们可以看出气动设计在超音速和亚音速之间的取舍就是矛盾的,想要完美解决,不仅需要精心的气动设计也需要子系统的帮助。

(PS:其实飞机的整体设计就是矛盾的,不止是上述描述的机动能力。飞机的超音速机动能力和亚音速机动能力是矛盾的,飞机的空重和航程,载弹量也是矛盾的,飞机的机动性和稳定性也是矛盾的,还包括飞机的可靠性,造价等等,五代机还要加上隐形对飞机外形的影响。)

我举个很简单的例子,我们都知道从气动布局上来看远距鸭翼 三角翼在超音速机动能力的表现上无疑是要好于常规布局的,因为三角翼能够尽可能的减小激波阻力,远距鸭翼在进行配平时的配平阻力也会小于常规布局。

但这是非常学院化的结论,事实上,F-22这类的常规布局的超音速性能要优于单纯的远距鸭翼 三角翼,因为F-22凭借TVC进行配平,极大的减小了配平阻力,导致其的超音速升阻比反而有超过三角翼 远距鸭翼的趋势。


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F-22就是子系统帮助飞机性能的例子之一


苏-27就是典型的被子系统拖累的例子,在上一章我已经提到过苏-27拥有优秀的气动布局,带有一定的后发优势,但是为什么它的机动能力却依然要逊色于F-15,F-16甚至是自家的米格-29呢?

原因就在于苏-27的空重过高,其实可以大致计算一下它和F-15的推重比,我们根据飞行手册可以得到:苏-27的基本空重为16.8t,AL-31F的推力约为12.5t,F-15的使用空重为27500磅也就是12.473t,PW-100的推力约为10.8t,那么苏-27的推重比为1.488,F-15的推重比为1.728。

我们可以看出苏-27的推重比已经很高了达到了1.488,但F-15的推重比却达到了1.728,如果将苏-27的空重换为F-15,那么苏-27依靠AL-31F它的推重比将会直接超过2。

这里计算的全部是空机加力推重比,这在实际作战中是没有意义的,我们按照轻载空战重量为两机再次计算一下推重比。


苏27减阻妙计(深度解析苏-27二)(4)

苏-27


苏-27的基本空重为16.8t,它携带滑油,飞行员,不可用油等的使用空重是17.24t,再加上苏-27空战半油量2.6t和两枚R-27的重量0.7t,加起来一共是20.54t,那么最后可以得到苏-27的推重比为1.217。

F-15的使用空重为12.473t,我们再计算一下苏-27的载油系数,16800/5200=0.33,那么我们通过这个载油系数可以得到F-15的燃油量为12.473*0.33=4.11609t,4.11609/2≈2.058t,两枚AIM-7F的发射重量为462kg,也就是0.462t,那么相加起来F-15的轻载空战重量为14.993t,那么F-15的推重比为1.44。

两者推重比的差距依然是明显的,而推重比的差距将直接导致苏-27在垂直机动领域上弱于F-15,也导致苏-27在水平机动能力上的优势不在。

(PS:苏-27因为内部超载油箱的关系,满油量大于9t,但是满油起飞会使得苏-27十分的笨重,所以苏联空军规定,苏-27的空战满油量为5.2t,按照取半油的标准那就是文中的2.6t。)

(PS:为什么要统一相同的载油系数呢?这是因为这样比较是比较公平的,忽略掉不同发动机间的耗油率的差异,相同的载油系数可以保证相同的留空时间,这样比较才是公平的。如果F-15取6t满油,3t半油来计算的话,那么空战重量就会更多,推重比就会降低很多,但是这多出近1t的燃油对于机动性没有任何的帮助,只能够让F-15比苏-27的留空时间更长,这无疑是十分不公平的,所以必须统一载油系数。)


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此前在写F-35时,我也统一了载油系数这只是为了公平计算,并不代表着战斗机的内油只有这么点


(PS:此次计算过程中,对于导弹的选择,苏-27我选择了R-27,F-15我选择了AIM-7F,发动机我也选择了AL-31F和PW-100,都是初始的导弹和发动机去计算的。

不过R-27我选择了更重的R-27ER,因为它的纸面性能和AIM-7F接近一个有效射程是75KM,一个是70KM,之所以没有选择更轻的R-27T,R-27R的原因就是,两者的有效射程在40~50KM,性能差距较大。

因为纸面数据必须大致相同,这样才是比较公平的,要不然也是没有意义的。)

(PS:麻雀的确是F-15的标准导弹,按照各自的服役时间计算,F-15的标准导弹应该是AIM-7F。)

(PS:此次计算的推重比全部为加力推重比。)

而苏-27空重过高的原因就是子系统,我们在上一章节中提到了苏-27和F-15曾有一场纪录之争,分别是P-42和条纹鹰,但是条纹鹰仅仅减重907kg,而P-42减重将近3t。

同样是尽可能的减重,也就是说苏-27的多余的航电设备和可以省略的部分解禁3t重,在这个反差中我们足以看出两者子系统的差距实在是过于庞大了。


苏27减阻妙计(深度解析苏-27二)(6)

苏-27的机载雷达N001,它的缺点很多,不仅性能落后,而且重量接近1t,实在是令人生畏

不仅是重的出奇的航电,苏-27的标准空空导弹的重量也比同时期的AIM-7F更重,R-27的性能不仅较差,而且重量也高达350KG左右,在上述的推重比比较中也“成功”为苏-27多添了200KG左右的重量。

有趣的是,R-27和机载雷达一样,时间比F-15的机载雷达和AIM-7F出现的更迟,性能却反而更差,这实在是让人大感惊讶,不过也可以看出来美国对于苏联整体工业能力的强弱。


苏27减阻妙计(深度解析苏-27二)(7)

R-27R,R-27R的确更轻一点,只有250KG左右,但是射程有效射程只有40KM左右


2. 机体强度

苏-27的机体强度也受到了材料强度和内部结构的影响,比如著名的超音速陷阱。

超音速陷阱指的就是苏-27在跨音速阶段限制过载的实例,而苏-27为什么要限制过载呢?原因就是苏-27的材料强度和内部结构有一定的缺陷。

我先说一下超音速陷阱的原因:1. 我们都知道气动中心和重心的位置关系会导致飞机是静稳定的还是静不稳定的,随着飞机速度的增大,气动中心(以下称焦点)会后移,原先静不稳定的飞机会变成静稳定的,但飞机在跨音速区间大过载转弯时,此时的SEP<0,那么动能会减小,飞机会迅速变成亚音速,焦点会迅速前移,此时会造成一个剧烈的抬头力矩。

2. 跨音速时,飞机处在特定的马赫数和攻角组合的情况下时,战机外翼段上表面会发生气流分离从而失去升力,这就意味着重心后面的升力突然减弱,就会形成一个强烈的抬头力矩。

两个抬头力矩加起来就是对飞机结构和材料强度的考验,经不住考验的飞机就只能通过限制过载的方法来度过难关了。


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1Ma左右的过载被限制了,此图来源于苏-27飞行手册

这就是子系统对苏-27机体强度的限制,超音速陷阱在国内也被称为苏-27的软骨病。

通过上面两个例子,我们足以看出子系统对于苏-27的限制是很多方面的,不止包括机动能力,航电和导弹对飞机的战斗能力也有很大的影响,苏-27是一架优秀的战机,但它不是顶尖的战机的原因就是子系统。

深宫中的高手

为什么用深宫中的高手来形容苏-27呢?这是因为苏-27虽然是一架优秀的战机,是前苏联航空工业的结晶,但是它就像是深宫中的大内密探一样很少出手,苏-27的实战最多就只有:手术刀事件和米格-29的非洲之角空战。

  • 巴伦支海上空的手术刀

1987年9月13日,巴伦支海上空挪威空军的P-3B正在苏联沿岸执行侦察任务时遭到了苏联战机的拦截,此战机在第三次逼近P-3B时,垂尾在P-3B战机的右侧划开了一道大口子。

P-3B差点坠毁,苏联战机也因垂尾受损而返航,苏联战机就是刚刚服役不久的苏-27,这就是大名鼎鼎的巴伦支海上空的手术刀事件。


苏27减阻妙计(深度解析苏-27二)(9)

手术刀事件


  • 非洲之角空战

1999年2月25日早晨,埃塞空军的两架苏-27(由俄罗斯人驾驶)突然遭遇了四架米格-29,第一次战斗以苏-27使用R-73击落一架米格-29告终。

2月26日,两架苏-27再次与两架米格-29战斗,第二次战斗以苏-27使用R-73击落一架米格-29告终。

3月20日,苏-27与米格-29再次发生碰撞,不过此次没有击落记录。

2000年5月16日,苏-27与米格-29再次爆发战斗,结果以R-27击落一架米格-29和击伤一架米格-29而告终。


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米格-29作为空军的运气实在是不好,目前已经被转型为舰载机,图为米格-29K


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参与俄罗斯卫国70周年的苏-27与米格-29


2000年10月25日,苏-27再次击落一架米格-29。

面对自家兄弟米格-29,苏-27最终以4:0的击坠比获得完胜。

(PS:米格-29是真的可怜,到处挨揍,面对自家兄弟也要挨打。)

这两次空战虽然都很精彩,但是却无法让苏-27向世界证明它的能力,苏-27就像是金庸笔下的张三丰一样,绝世高手但出手很少。

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本文引用:

  • 《拨云见“闪”----美国F-35A机动与近距空战能力》
  • 欧阳莫 《F-15E技术特点》
  • 罗山爱;张韶华 《20世纪末的“非洲之角空战”SU-27 PK MIG-29》.{J}.海陆空天惯性世界.2011.12(4):118~127
  • Zhang Weize 《鹰与侧卫——龙虎相争30年》空军之翼

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