1977蘇聯最先進戰機試飛,和情報對比後設計師沮喪:打不過F15

1986年11月的一天,一架閃著金屬光澤的蘇聯戰鬥機,在嚴寒中和一輛碩大的履帶牽引車用鋼纜栓在一起,周圍則是忙碌的工作人員。之所以會出現這樣一個奇怪的組合,是因為這架戰鬥機今天的任務是:打破世界紀錄!

這架飛機,就是剛剛在蘇聯空軍服役的蘇27,此時關於它的一切都屬於絕密,甚至連它的型號都被禁止公開。為了衝擊世界紀錄,蘇聯給了它一個臨時代號:

P-42。

這個代號是由時任蘇27主設計師的米

哈伊爾·佩特羅維奇·西蒙諾夫

擬定的,為了紀念他的父親。P是西蒙諾夫父親名字佩特羅維奇的首字母,42則代表1942年。正是在那一年的11月20日,西蒙諾夫的父親犧牲在了斯大林格勒前線。

就像美國F15在創造世界紀錄時所做的那樣,P42的重量也被儘可能減輕,它不但拆掉了所有不必要的裝置,甚至連油漆也被全部去除。

為了進入最佳狀態,P-42的起飛時間也被選擇在冬季,因為低溫更有利於發動機輸出最大推力。

1977蘇聯最先進戰機試飛,和情報對比後設計師沮喪:打不過F15

由於重量大幅減輕,P-42的推重比已經大於2。也就是說,這時發動機的推力比自身重量大了整整兩倍,動力全開後僅憑飛機自身的剎車已經無法制動。

蘇聯人只好用鋼纜把飛機和一輛改裝過的履帶牽引車連線在一起,防止飛機提前滑跑。

起飛命令下達後,飛行員打開發動機加力,保持動力滿負荷輸出。接著,連線牽引車的鋼纜被斷開,秒錶開始計數,P-42以最大速度衝上天空並快速爬升。

它只用了短短25.4秒,就躥升到了3000米高空,打破了10年前由美國F15創造的爬升世界紀錄。

從1986年到1988年,P-42一直在不斷衝擊飛行紀錄。它不停地重新整理原本屬於F15的各項世界紀錄,總數多達27項。至少在資料上看,此時蘇27已經在和F15的競爭中贏得了勝利。

4年後,世界頂級戰鬥機蘇27落戶中國,它的到來大幅提升了我國空軍的戰鬥力,還深刻影響了此後幾十年中國航空工業的發展軌跡。

在之前的系列文章中,我已經把蘇27來華的這段往事做了梳理,在此不多贅述。今天我們主要聊聊,在蘇27誕生前後都發生了哪些鮮為人知的故事。

導彈萬歲

1971年3月,一場緊張的競標在蘇聯拉開序幕,蘇聯希望透過這次競標,選拔出未來蘇軍的主力戰鬥機。而這次選拔的背後,其實是蘇軍對未來空戰模式的思考。

六十年代末,蘇聯航空部門開始對二代戰鬥機的不足進行認真討論。他們在思考一個問題,未來蘇聯究竟應該製造什麼樣的戰鬥機,才能在空戰中取勝?

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全世界第一種實用化的空空導彈

從50年代末空對空導彈的出現開始,噴氣式戰鬥機的空戰理論發生了一些變化。

這時人們認為,在配備了能自動搜尋目標的空對空導彈後,戰鬥機只需要在合適的時間、合適的位置發射導彈,就能在遠距離消滅敵人,用機炮進行格鬥的場景將不會再出現。

於是,如何提高噴氣式戰鬥機的速度,就成為研究的重點。

這個時期的戰鬥機大多能夠高速飛行,因為搶先佔領發射陣位才是最重要的能力,接下來只要用空對空導彈解決戰鬥就行了。

那麼,如此強調高速效能,戰鬥機的另一個重要引數“機動性”又怎麼辦呢?很遺憾,機動性似乎被設計師們徹底遺忘了。或者更準確一點說,

機動性被設計師“犧牲”掉了。

當時的主流戰鬥機,機翼後掠角不斷增加,機翼形狀也變得更利於高速飛行,2倍音速幾乎成為標配。

因為戰鬥機被當成導彈發射的平臺,所以那種在空中互相咬尾進行“狗鬥”的盤旋能力,就不再被重視,個別型號甚至直接取消了機炮。

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曾經取消機炮的鬼怪式

“導彈制勝論”發展到極致後的代表性武器,是一種變態的美國導彈——精靈,它喪心病狂地給空對空導彈配備了核裝藥,把本來是點殺傷的空空導彈,硬生生給搞成了面殺傷武器。精靈的設計者是想把爆炸半徑範圍內的所有飛機都化為灰燼。

越南戰爭爆發後,這種

高速戰鬥機平臺+遠端導彈決勝

的理論,終於有機會在實戰中應用,但結果卻讓人大感意外。

被現實打臉

在越南上空,飛行員們發現,用導彈擊落敵機並非易事。由於空對空導彈存在技術缺陷,所以攻擊失敗率非常高,美軍戰鬥機經常是打光了攜帶的全部導彈,也沒能取得一個戰果。

失敗率高的另一個原因是,被導彈鎖定的戰鬥機依然有辦法逃脫。

60年代被空空導彈鎖定的飛行員,經常用一些規避動作來躲避攻擊。比如突然改變飛行路線、大機動切換飛行姿態、迎著陽光飛行等。這時,技術稚嫩的空空導彈往往會跟丟目標。

而一旦導彈攻擊失敗,敵我雙方就會立即進入亞音速纏鬥,互相用機炮咬尾攻擊,和二戰時並沒有本質區別。

這種情況下,戰鬥機的機動性如何,就成為獲勝的關鍵。

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米格23曾經差點被中國仿製

越南上空發生的一切,讓

機動性

又重新回到飛機設計師的視野中,這次他們開始嘗試尋找

速度和機動性的平衡點

很快,一種全新的機翼——可變後掠翼就出現在了美國和蘇聯的戰鬥機上。

擁有可變後掠翼的戰鬥機,在高速飛行時能夠收縮機翼,讓機翼後掠角增大;在空戰和起降時,則展開機翼獲得更大的升力。

可變後掠翼,在當時被認為能解決所有問題,是戰鬥機在速度和機動性之間找到平衡的最佳方案。不過,這次科技樹的升級也僅僅是“看上去很美”,理想和現實之間依然有很大的距離。

雖然可變後掠翼是一個好主意,但在實際使用中它的效果卻差強人意。為了讓機翼可變,飛機付出了高昂的代價。

首先是重量增加

。為了能讓機翼動起來,飛機不得不增加機翼驅動機構,而這套複雜的裝置重量可不輕。在飛機增重後,它所獲得的機動力提升,往往又被增加的重量消耗掉一大半。

其次是對大速度的需求減少

。實戰中飛行員們發現,空中優勢戰鬥機的速度只要達到1。6馬赫就可以接受,降低阻力顯得不再那麼重要。

此外,可變後掠翼的地面維護,也給機務人員增加了不少工作量。而在戰時,簡潔的後勤直接關係到戰鬥機的出動次數。

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於是,蘇聯和美國的科研人員幾乎在同一時間得出了相同的結論:

我們需要一種戰鬥機,它既要能以超音速飛行,還要勝任在亞音速範圍內進行的空中近距格鬥。

1971年,蘇聯釋出了先進戰鬥機的技術指標,正式開始下一代戰鬥機的招標。

蘇霍伊的創新

蘇聯軍方希望,飛機設計師能找到一種全新的、更簡單也更輕便的方案,既能提高機動性和起降效能,還能兼顧速度。

今天,我們已經在蘇27身上看到了這種完美的氣動佈局,但這是後話,當時整個蘇聯航空界還都在慢慢摸索。

軍方的任務下達後,三家著名的飛機設計局參與了競爭,他們分別是雅科夫列夫、米格和蘇霍伊。經過各自攻關後,在蘇聯航空部科學技術委員會的會議上,三個設計局分別展示了他們的新一代戰鬥機方案。

雅科夫列夫拿出了雅克-45、米格設計局拿出了米格-29,蘇霍伊設計局則主推T-10(T代表三角翼佈局,10代表蘇霍伊設計局的第10種三角翼飛機)。

雅克夫列夫和米高揚的設計,看起來和他們以前製造的飛機很像,而蘇霍伊的方案則顯得格外新穎。看來,這次他們搞出了一些新東西。

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蘇霍伊

蘇霍伊設計局從1939年開始獨立進行飛機設計,首席設計師是

帕維爾·蘇霍伊

。他設計的第一種輕型轟炸機被命名為蘇2,1940年開始量產,一共生產了910架。

不過,能真正體現出蘇霍伊能力的,是他在60年代設計的高速轟炸機

T-4

。這種外形科幻的飛機標誌著蘇霍伊設計局的設計水準,已經達到相當的高度,步入國際頂尖行列。

儘管T-4專案在70年代中期被叫停,但它採用的鈦合金製造技術和電傳操縱系統已經取得成功。這些技術儲備,後來都應用在了包括蘇27在內的新一代飛機上。

蘇霍伊設計局其實早在1969年就已經開始探索T-10,在接到正式的設計任務後,他們更是全力以赴。

為了同時獲得高速度和高機動,蘇霍伊在飛機的空氣動力學外形上傾注了大量心血,試圖在這個領域取得突破。

不過當時他們也很清楚,僅有先進的氣動外形並不夠。一個優秀的戰鬥機系統,還需要優良的機載電子裝置、優良的武器系統和很多其他東西。而蘇聯落後的電子工業能力,從一開始就成為蘇霍伊的顧慮之一。

當時蘇聯政府要求,新戰鬥機的效能必須比美軍最新戰鬥機高出10%-15%。但蘇聯起跑已經比美國慢,要想後來居上,他們必須拿出一種足夠新穎的方案。

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雅克45

70年代正值蘇聯國力鼎盛時期,官方在努力塑造蘇聯比美國強大的形象。1972年慕尼黑奧運會上,蘇聯運動員以50枚金牌的成績擊敗美國的33枚,獲得金牌榜第一名。當時的蘇聯輿論也普遍認為,我們的戰鬥機也必須比美國更強大,更先進。

據當時的蘇霍伊設計人員回憶,在研製T-10時,整個設計局都處在一種臨戰狀態,設計人員都按戰時時間表工作。蘇聯政府不但為他們提供了強大的財政支援,還努力讓科研人員不受任何政治干擾和排擠,“那是一個偉大的時代。”

主管戰鬥機研製的蘇軍高層,也經常參加航空部的各種會議,還定期拜訪設計局,和總設計師面談。每個月他們還會打來一次電話,溝通設計的進展。

為了對資料進行準確評估,蘇霍伊設計局建造了兩個模擬艙室,它們能夠以3軸運動的方式模擬戰鬥機空戰。

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T-10-1

用現在的眼光看,這個辦法有點笨拙,但當時卻實實在在地解決了很多問題,

尤其是能夠按照蘇聯軍方釋出的規範,對飛機的所有效能引數進行驗證。

最終,蘇霍伊的設計師們拿出了一個讓人眼前一亮的方案,它使用懸臂式中單翼和翼身融合技術,整架飛機看起來就像一隻大鳥。

大失所望

從外形上看,T-10有兩條從機翼向機身延展的邊條翼,把整個飛機都變成了一個升力整體,這對提高機動性發揮了重要作用。

設計師們最初認為,

邊條翼

是一種能提高飛機在超音速狀態下的穩定性的好辦法。但在大量風洞試驗中,他們又發現了一個邊條翼帶來的超出預期的優勢。

在試驗中,科研人員觀察到一個有趣的現象:尖銳的邊條翼可以把氣流轉化成強大的空氣渦流,這些渦流給機翼帶來了“壓力差”,也就是升力。渦流的強度很大,甚至用肉眼就能看到。

經過計算,邊條翼產生的渦流,能讓飛機升力增加至少50%,而且這些升力還會隨著飛機迎角的增加而大幅提升。

這樣帶來的好處是:飛機可以做出超大迎角機動動作,比如經典的“普加喬夫眼鏡蛇”。而且還不會像以往的戰鬥機那樣,迎角過大就會失速,接著陷入可怕的螺旋。

簡單點說就是,T-10獲得了超強機動性。

在空戰時,T-10能夠完美的進行小半徑轉彎,並迅速用機首指向目標,而這是在格鬥中取勝的關鍵。

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渦流

不過,因為要和雅克45以及米格29進行競爭,蘇霍伊設計局無法預測軍方對這種前衛設計的態度,所以他們準備了兩套方案,一套依然是傳統佈局,另一套則是新型升力體設計。

就在蘇聯準備進行方案論證時,美國的新款戰鬥機已經搶先一步。

1972年7月,F15“鷹”式戰鬥機首飛,它採用了傳統佈局。從這一點看,蘇霍伊T-10戰鬥機具有明顯優勢,它很有希望壓倒美國戰鬥機。但在這之前,它必須先戰勝自己的蘇聯同行。

令人欣慰的是,蘇霍伊的這套前衛設計不但被軍方認可,而且還受到了“熱烈歡迎”。

第一輪競爭的結果是,雅克45被淘汰出局,米格29和蘇霍伊T-10進入第二階段。因為對蘇霍伊方案的高度認同,在第二輪競爭中,米格設計局也被要求採用和蘇霍伊類似的升力體佈局重新設計。

這種在招標中對方案進行大幅修正的做法,其實在各國戰鬥機競標中很常見,美國也經常出現類似情況。

隨著F15計劃的推進,美國人也意識到,如果美軍全部裝備昂貴的F15,採購成本過高。因此他們也決定開發一種更便宜、更輕盈的單發戰鬥機和F15形成高低搭配,這就是F16。蘇聯也進行了類似調整:米格設計局退出了重型戰鬥機的競爭,轉而開發輕型戰鬥機。

蘇霍伊設計局的T-10最終獲勝,它在服役後的正式編號是蘇-27。

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1977年5月20日,安裝著大型三角翼、雙發動機和高聳雙垂尾的T-10原型機進行了首飛。

但令人遺憾的是,總設計師帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊已經於1975年去世,他沒能親眼看到T-10飛向藍天。

戰鬥機選定後,蘇聯軍方預想的空中作戰場景是:輕型戰鬥機米格29在前線奪取制空權,蘇27作為重型戰鬥機經過長途奔襲後,進入敵方控制區並奪取制空權,為隨後趕來進行“地面大掃除”的蘇24掃清障礙。

當試飛員駕駛T-10從水泥跑道上起飛時,一種開創歷史的戰鬥機正式誕生。不過,這時距離T-10成為世界上最好的戰鬥機,仍然有很長的距離。

蘇聯透過情報手段搞到了F-15的效能資料,在和T-10引數對比後設計師失望地發現,儘管T-10已經足夠創新,使用了大量新技術,但相比F-15竟然毫無勝算。

1977蘇聯最先進戰機試飛,和情報對比後設計師沮喪:打不過F15

開發了將近十年,這個結果令人非常沮喪。如果不能戰勝F-15,那T-10的存在還有什麼意義?

T-10試飛後的結果,讓蘇霍伊設計局陷入了前所未有的危機當中。但也就是在這個關鍵時刻,設計局內出現了一位堪稱偉大的設計師,正是他的力挽狂瀾,才最終拯救了T-10。

後記

為了能把蘇-27的研發故事講透、講全,一篇文章的篇幅看來不夠。我爭取用兩篇文章,總計大約9000字來完成這個選題。目前,手裡的資料已經查閱、整理完畢,請大家保持關注,預計本週內第二篇關於蘇27大改的文章就會發布,謝謝各位的閱讀。