霸氣側漏：戰鬥機中的戰鬥機-解析蘇凱Su-27 上篇

蘇-27戰鬥機（又稱為蘇-27殲擊機，簡稱蘇-27，讀作「蘇二十七，俄語：Cy-27，英文：Sukhoi Su-27，拉丁字母轉寫 Su-27）是在前蘇聯時期由蘇霍伊設計的單座雙發全天候重型戰鬥機。其北約命名稱為側衛（Flanker）。蘇-27是前蘇聯蘇霍伊設計局設計的蘇凱系列戰機中的巔峰之作。它獨特的氣動布局帶來的強大機動性，極大的飛行速度和高度，以及寬廣的作戰半徑，當時震驚了整個西方世界。

流線型氣動設計的機身，稱得上最漂亮的飛機

蘇-27由前蘇聯研製，設計目的是為對抗1970年代美軍發展的戰鬥機，主要假想敵是F-15。設計要求長程、重武裝、及很高的操控靈活性。蘇-27除了擔任空優任務為主的機型之外，還有其他多種任務的衍生型。在戰機世代上，為第四代戰機。

研發背景

20世紀60年代的飛機設計師們認為：最大的飛行速度、最高的飛行高度是戰鬥機取勝的法寶，在未來的空戰中，遠程導彈的使用將使近距離格鬥成為歷史。但在越南戰場上，具備這些特點的美國F-4"鬼怪"戰鬥機卻屢屢被「落後」的米格-21甚至米格-17擊落。美國開始反思這種設計思想，並於1965年開始設計遠距離截擊與近距離空戰能力並重的F-15，從1965年開始相繼開始了YF-15重型戰鬥機（發展成F-15）計劃和YF-16（後來的F-16）輕型戰鬥機計劃，形成「高低搭配」的概念。海軍也有了從YF-17衍生出的主力艦載機F/A-18「大黃蜂」（Hornet）。

Su-27的主要對手F-15鷹式戰鬥機

蘇聯一直在關注著美國的研究。作為回應，前蘇聯於1969年開始進行有針對性的PFI（Perspektywnyi Frontowoy Istryebytyel/Perspective Frontal Fighter，PFI）未來前線戰鬥機計劃，其主要目標就是要超越F-15，所以此計劃也簡稱為「反F-15」（Anti—F-15）。PFI的任務需求包括：

1．取代舊型的攔截機，這些機種有圖-128、蘇-15以及雅克-28P等三款。

2．擔任長程攻擊任務，像是蘇-24的護航機。

3．執行長程入侵任務，攻擊敵人的空中目標，像是空中預警機或是空中加油機。

在性能的要求上則有：

1．靈活的機動性。

2．最大平飛速度約2500千米/時（高空）。

3．作戰半徑高高度時為1700公里，低高度時為500公里。

4．實用升限18300米（60000英尺）。

5．可以在前線空軍的第三級機場（跑道短於1200米）操作。

蘇聯在1969-1970 年間將設計任務下達給蘇霍伊、米高揚和雅克夫列夫三個著名的飛機設計局。1971年，蘇聯國防部要求未來先進戰鬥機（PFI）的性能必須相當於美國的F-15，軍方對PFI 的設計指標是非常苛刻的，要求飛機的最大馬赫數在2.35 以上；在11000 米的最大速度為2000千米/小時；海平面最大速度為1400-1500千米/小時；海平面上最大爬升率為300-350米/秒；實用升限在21000-22000米之間；海平面上不帶副油箱航程為1000千米；高度上不帶副油箱航程為2500千米；使用過載8-9G；從600千米/小時加速到1100千米/小時的時間在12-14 秒；從1100千米/小時加速到1300千米/小時的時間為6-7秒：起飛推重比為1.1-1.2。另外，PFI項目還提出了詳細的任務與武器要求。總之，未來的新型戰鬥機將在性能上達到美國F-15和尚在設計的F-16的水平。

蘇-27和米格-29輕重搭配

後續的評估顯示為了需求數量的單座戰機，想要同時達到運動性與航程的要求過於困難，在米格設計局的總裁Artem Mikoyan的要求下，這個PFI計劃被一分為二，LPFI（Lyogkyi PFI，輕型PFI）及TPFI（Tyazholyi PFI，重型PFI），和美國F-15、F-16設計中以纏鬥能力分離不同，蘇聯偏向制空權防衛的戰略是以航程防禦圈做分別，後來蘇-27和米格-29都擁有相當優秀的機動設計也是因為如此的理念所致。

乍看上去和Su-27很像的米格-29

參與此項目的有雅克福列夫設計局的雅克-45（Yak-45）、米高揚設計局的米格-29（MiG-29）以及蘇霍伊設計局的T-10（蘇-27的原型機，蘇霍伊設計局內部編號，T即Triangular代表三角翼布局，10代表蘇霍伊設計局的第十種三角翼飛機）。雅克設計局在初期就退出競標，轉為發展垂直起降的Yak-41戰鬥機。經過一番競爭後，當局決定發展較輕的米格-29以對抗F-16、發展重型的蘇-27以對抗F-15。而落選的雅克福列夫設計局則只能繼續獨自研製垂直/短距起落飛機系列。

最初的原型機 T-10-1

蘇霍伊設計局經過一番精心設計，在1971年早期時候提出了T-10（蘇霍伊內部編號，T即Triangular代表三角翼布局，10代表蘇霍伊設計局的第十種三角翼飛機）方案，設計編號為蘇-27。不過這一編號在當時是嚴格保密的。鑒於T-10的方案採用了較為獨特的腹部進氣式布局。為了減小風險，蘇霍伊設計局同時還提出了「備份」版的T-10方案，該方案的側面非常類似美國的F-14，原來的T-10被稱為T-10-1。蘇霍伊設計局認為T-10-1的氣動性能潛力非常大，因此把它作為重點發展項目，總設計師帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊親自領導該方案的選型與發展。

Su-27的原型機T-10-1

T-10-1是蘇-27系列的第一架原型機。T-10-1的機翼採用了固定式後掠翼，後掠角為45度。從俯視圖上看，整個機翼象是鯊魚的背鰭。預計兩種T-10的起飛重量都在18000千克左右，而且已決定採用雙發布局，如果要讓起飛推重比達到1.15，推力必須達到20600-20800千克之間，即單發最大推力至少達到10300-10400千克之間。當時能達到這種推力的發動機有三種：AL-31F，D-30F-9 和R59F-300，由於飛機的結構設計還未完成，具體的發動機型號將在以後決定。

原型機的設計結構

發動機

蘇-27的LyulkaAL-31F渦輪風扇發動機間距較大，提供比較好的安全性，以及進氣道無間斷的氣流。同時在高迎角時幫助維持發動機氣流。在進氣道中有過濾網防止起飛時異物被吸入引擎。它的結構採用了約30%大量的鈦，比例比任何當時的飛機都高。沒有採用複合材料。後掠翼的前沿延伸融入機身，基本上形成三角形。翼尖裁剪以裝置導彈或電子反制設備。

AL-31F渦輪風扇發動機

經過研究，設計人員們決定採用3級低壓、9 級高壓和高、低壓渦輪各1級的結構（「3 +9+1+1」方案），渦輪要進行抗熱增強設計（與AL-21F-3相比，工作溫度要高350-400度），最後決定採用單晶結構的轉子葉片。但在1970 年初，蘇聯獲得了F-15的F100-PW-100發動機的資料，根據這些資料，決定在AL-31F上採用4級風扇、12 級高壓和高、低壓渦輪各2級的基本結構。新結構的AL-31F發動機在1974 年8月完成了第一台，但在測試中發現它還存在結構缺陷。留里卡發動機設計局只能再次考慮原來的「3+9+1+1」方案，但4 級風扇已經設計完畢，於是也被加在了這個「3+9+1+1」方案上，這樣，AL-31F發動機的壓縮機機構部分就有些類似另一種著名的發動機——為米格-29研製的RD-33。從製造單晶渦輪轉子的蘇聯航空材料製造廠傳來了一個壞消息，該葉片在進行熱實驗時發現無法滿足熱強度要求，假如要冷卻的話就只能從壓縮機中引氣。那樣做既降低了發動機的推力，又增加了油耗。這樣，AL-31F就趕不上T-10-1的試飛了。一直到T-10-3、T-10-4製造出來的時候，AL-31F才滿足了性能要求，正式成為蘇-27的動力系統。

國產的AL-31F發動機

外形設計

根據國防部的命令，蘇霍伊設計局開始了T-10原型機方案的起草工作。在1970-1976 年間，蘇霍伊設計局挑選了大量的模型，以試圖找到起落架和進氣道的最佳結構。最後採用了一種三輪車式的起落架結構，這種設計很穩固，起接架的各個系統全部由液壓系統來控制。進氣道和發動機艙的組合也很讓人頭疼，經過大量的試驗和計算，還是採用了將二波系進氣道分開布置在機身邊條翼下的布局。

總體結構

到了1975年，蘇-27的初期設計工作終於結束了，空氣動力結構、機體設計已經完成，基本設計思路也已經找到，是製造原型機的時候了。在長長的挑鼻內是雷達艙。座艙及風擋內1977年初T-10原型機出廠可以看到360度全向視野，另外還有一個後設備艙。前起落架被安裝在座艙下、紅外感測瞄準系統安裝在座艙正前方的機身下沿中軸線上。兩台發動機被安裝在機身下沿中軸線對稱布置的發動機艙內，發動機艙之間的空間可以用來掛載空對空導彈。為了能讓發動機在各種速度和高度上都能在最好的狀態下工作，進氣道被裝在機翼邊條翼下，並安有進氣導流板，以控制在各種角度上的進氣量。飛機總共有8個武器掛架：機身下發動機艙之間有2個、進氣道下各有1個，每邊主翼下各有2個，除了主翼下最外側的掛架只能攜帶100千克級的近距格鬥導彈外，其他掛架都可以掛載250-300千克級的遠程空空導彈。