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从苏-33发展看苏-27战机舰载化改进(图2)

http://jczs.sina.com.cn 2005年06月21日 09:37 千龙新闻网
从苏-33发展看苏-27战机舰载化改进(图2)

折起的苏33机翼

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从苏-33发展看苏-27战机舰载化改进(图2)

苏33前起落架


在地面上进行着陆试验的苏33


苏33座舱

  武器系统

  苏-33的固定武器为1门带弹150发的30毫米GSh—301航炮。在执行舰队防空作战任务时,苏-33主要依靠导弹武器系统进行空中作战,在空对空导弹方面,苏-33可以使用R-27中距离空空导弹和R—73近距离格斗空空导弹。在对机上雷达进行改进后还可以使用R—77主动雷达制导空空导弹,R-77的使用可以使苏-33具备同时对2个目标进行攻击的能力,在一定程度
上提高了苏-33的空中作战效能。

  在对海攻击武器方面,苏-33可以使用新型的Kh—41大型超音速反舰导弹,最大射程可达250千米的Kh-41是海军著名的3M—80超音速导弹的空射改进型,具有很强的突防能力和抗干扰能力,大装药量的弹头单发命中就可以对大型军舰造成严重破坏。苏-33还可以使用各种口径的火箭弹和航空炸弹,具有一定的对地(海)攻击的能力。

  存在的问题

  苏-33的外挂载荷达到了6500千克,比苏-275提高了2500千克。这就使苏-33在满油的情况下还可以携带5吨的外挂武器作战,不过使用滑跃甲板起飞在很大程度上限制了苏-33的作战能力,尤其是对地(海)攻击能力的发挥。早期采用正常布局的T-10—3最大起飞重量只有22吨,苏-33在T-10-3的基础上对飞机气动外形进行了很多方面的改进设计,不过根据苏-33的升力系数计算得到的结果看,苏-33在航空母舰上采用跃升甲板起飞的最大重量应该只是略超过26吨,如果海上气候条件恶劣的时候起飞重量还要降低。如果以26吨的起飞重量来计算,苏-33在带有60%燃料的条件下,只能外挂二吨左右的载荷,这个重量只能是基本空战所用的8枚空空导弹的重量。

  在对海作战中,虽然可以使用Kh-41导弹,不过以苏-33的挂点强度和对飞机起飞性能的影响程度看,也只能在苏-33机身进气道之间的挂点带1枚导弹,其他对地(海)攻击武器的使用也都要受到外挂的限制。综合起来可以认为苏-33目前的作战用途仍然是局限在对海上编队的空中防御上,远距离对地(海)攻击能力并不出色。现在的苏-33还不能被称为真正的多用途战斗机。苏-33与规格比较小的“米格”-29K相比,在对空作战能力上苏-33超过了“米格”-29K,但是在对地(海)攻击能力上却并不比“米格”一29K有多大的优势,这也是苏-33存在的最大弱点。从某种程度上讲,这个问题不解决,搭载以苏-33舰载机为主要载机的航母编队的对陆攻击能力会严重缩水,航母战斗群就成为纯制空型的作战编队,这不符合远洋海军由海对陆的作战模式。

  苏/俄海军很清楚战斗机采用滑跃甲板起飞所存在的这个局限性,所以从上世纪70年代开始就一直在研制航空母舰上使用的弹射器。苏-33采用滑跃甲板起飞只是在弹射器的技术问题短期内无法克服,海军对舰载战斗机的需求又十分迫切的情况下采用的权宜之计。因此,如果一个国家建造航母时仍然采用跃升式飞行甲板的话,这就意味着该国仍没有掌握蒸汽弹射技术。

  如果苏联没有解体的话,在“库兹涅佐夫”级航空母舰之后已经开始建造的新一代核动力航空母舰上,苏-33就将采用弹射起飞的方式。如果采用弹射器就可以将苏-33的起飞重量提高到30吨,使苏-33的外挂能力提高到6吨,到这个时候才能够充分发挥出作为重型战斗机的苏-33的全部作战能力。苏联的解体使这个发展计划成为了泡影,也使苏-33作战性能的提高受到了严重的限 制。

  由于预警机等特种飞机在目前的条件下无法采用滑跃甲板起飞,这样就使苏-27只能在预警直升机的指挥下进行作战,由于预警直升机在指挥控制能力、飞行性能、续航时间和雷达作用距离等方面与常规预警机相比有很大的差距,这就使缺乏空中须警和控制能力的苏-33的作战性能无法得到发挥。在与具有良好的指挥控制系统支持的敌方飞机进行的直接对抗中,苏-33将处于十分不利的地位。这让人们在遣憾的同时,心中又升起一份新的期待。

  苏-33在1990年成为俄罗斯海军航空母舰的标准作战飞机装备后,在十几年的时间里因为受到经济因素的限制,并没有得到充分的改进和升级,目前在机载电子系统性能上已经落后世界先进水平较多,这在一定程度上对苏-33的作战能力造成了比较大的负面影响。

  苏-27改进为舰载机的另外一种方法

  从对苏-33的分析中可以看出,苏-33虽然达到了当初苏联海军对它所提出的要求,但是在当今战争环境下仍然存在一定的弱点。其最主要的原因就是因为没有使用弹射器而造成的性能和作战能力上的降低,特别是在现代战争越来越趋向于整体作战系统之间对抗的条件下,缺乏指挥控制能力的苏-33在现代战场上的适应能力和生存能力都十分有限。而且这种情况很难通过对飞机的改进来进行改善。

  既然俄罗斯装备的苏-33采用滑跃甲板起飞是在弹射器没有完成前的权宜之计,那么现有条件下,在苏-27的基础上改进生产舰载机就要尽量避免重新出现俄罗斯海军苏-33上存在的问题。要想改变这个被动的情况就必须首先攻克弹射器这个技术难关。

  航空母舰的飞机弹射器在技术原理上并不复杂,其技术难点在于制造和装配工作。搞出弹射器需要大量的时间和资金的投入,这个投入额度将相当大,但是通过研制成功弹射器,就可以使目前生产中的标准型苏-27在不进行大的气动变化的条件下改进为舰载机,在改造工作中可以节约很多的资金。采用弹射器会大幅度的提高飞机的综合作战性能,而且弹射器还可以使预警机等特种飞机得以上舰使用,使航空母舰的舰载机部队的综合作战能力得到很大的提高。采用弹射器在舰载机作战性能上取得的收益将很有可能抵消,甚至是超过研制弹射器工程中所付出的代价。

  俄罗斯早期设计的舰载型苏-27K采用的就是与苏-27相同的外形,增加前翼的主要目的是为了提高飞机升力,保证飞机具有使用滑跃甲板起飞的能力。

  苏-27的舰载化

  对苏-27进行舰载化改进主要通过结构和材料这两个方面来有针对性的进行,尽量利用已有的苏-27的生产设施。

  在设计中保持苏-27基本结构不变,充分利用已经在苏-33上取得的成功经验。采用高强度的材料来加强起落架的强度,提高起落架抗垂直载荷的能力,增加相关承力结构的强度,保证在飞机重着陆条件下的结构安全性。

  前起落架采用双轮,方便利用前轮拖曳弹射系统。苏-27起落架原有结构都是直接与主承力结构连接,载荷可以迅速通过结构进行传导和分散,对于抗载荷的设计基础比较好,进行改进的难度不大。

  着舰尾钧布置在发动机间的尾锥下表面,因为舰载机不需要设置减速伞,所以尾锥的长度可以减少,降低使用时擦碰甲板的危险性。为了使舰载型苏-27尽量保持和空军型苏-27SK的通用性,对机体结构不进行大的变化,着重对翼面部分进行改进。

  同样在边条处安装前翼,对机翼布置方式不进行改变,机翼上可以采用与苏-33相同的内侧双缝襟翼加外侧副翼的主翼后缘设计,用来取代苏-27上的整体襟副翼,采用在苏-33上已经应用并且取得成功的机翼和平尾折叠机构。

  经过结构加强并且增加尾钩、机翼折叠机构和前轮拖曳等专用系统,飞机的结构重量将会比原型机提高约12%,苏-27SK使用空重16吨,其中结构重量为14.5吨,经过加强改进后苏-27舰载机的使用空重预计将会达到17.8吨左右,这个重量略低于苏-33的使用空重。由于用来计算苏-27SK结构重量采用的材料技术还是按照上世纪80年代初的标准,如果按照现在的技术发展水平,苏-27SK还具有很大的减重空间。苏-27SK和苏-33机体结构材料仍然是以普通金属材料为主,复合材料用量很少。随着目前结构材料的发展,尤其是复合材料和铝锂合金等新材料的普遍使用,通过采用新材料取代原有材料,取得飞机结构减重的效果是个很好的方法。在飞机蒙皮和部分结构件上采用复合材料代替原有的金属材料,可以降低飞机的结构重量并且提高在海上使用的抗腐蚀能力,复合材料较好的加工性和表面连续性也可以降低制造价格和提高气动性能,对飞机隐身能力也有所帮助。

  采用综合化的电子系统,将原来苏-27SK上安装的落后的雷达和红外探测装置、电子对抗和通信设备用现代化产品代替,在提高技术和战术性能的同时还可以在很大程度上降低设备的重量。这部分重量将为纯减重,对飞机作战性能和飞行性能方面都有很明显的提高。采用数字化飞行控制系统来取代模拟式的飞行控制系统,数字式操纵系统在重量上也比模拟式要低,在不对飞机结构进行改变的情况下还可以进一步放宽静安定度,提高飞机的飞行性能。

  为保证长时期海上使用,需要加强苏-27飞机结构和设备的抗盐雾腐蚀、防渗漏、防霉变、防老化措施。飞机零件在装配前要进行相应的表面处理,在机身表面空隙之间用密封胶填充,及时排出机体内部渗入的湿气和积水。用复合材料结构件和蒙皮代替苏-27上易腐蚀的铝合金材料,加强对飞机关键部位的检查和维护工作,对密封用橡胶、天然海绵等密封材料要增加检查的次数,及时更换老化失效的密封件。

  以“阵风”和F-35为代表的新一代舰载机的发展,表现出了目前在世界舰载机的发展实践中出现的陆、海通用的趋势。苏-27作为第三代战斗机中的先进型号,具有气动性能好、结构强度高、航程远、飞行性能先进和作战能力全面的优势,已有的成功经验也证明苏-27系统的改进型完全适合在航空母舰上使用。俄罗斯研制苏-33舰载战斗机时并没有完全发挥出苏-27系列作战飞机的全部战斗性能,还存在着一定的发展和提高空间。为了进一步提高苏-27SK改进型上舰时的作战性能,通过增加舰用与陆用机的通用性来降低研制和生产价格,必须进行有针对性的技术改进和设计。在集中力量攻克航空母舰弹射器技术的前提下,可以把目前的苏-27SK在不进行大规模改动的前提下改进为舰载机,使舰载型苏-27能够基本保持苏-27SK陆用型的作战性能,降低飞机的生产费用,提高维护能力。苏-27SK因为具有同系列的苏-33改进上舰的成功经验,改进工作的技术难度相对较小。通过进行对苏-27SK舰用型号的改进工作,可以充分掌握航空母舰弹射器技术和飞机改装制造技术。由于有苏-33的经验可参考,新改进型也能够具备采用滑跃甲板起飞的能力,作为弹射器的技术问题完全解决前的过渡,并且还可以为其他型号作战飞机和特种飞机装备航空母舰提供经验和进行前期技术发展准备。

  我们在引进生产苏-27SK的工程中已经投入了很大的代价,虽然俄罗斯在苏-27基础上发展的改进型很多,但是这些改进型的技术基础与苏-27基本型并没有本质上的区别。

  以国内现有的科研技术水平和航空生产能力,同样有能力在已经引进的技术基础上,改进出符合我国军事需要的现代化改进型。这不但可以扩大苏-27系列飞机在国内的应用规模,降低单机造价和维护费用,而且在苏-27成熟的设计上进行改进还可以回避新机发展中的大量技术风险,是我国目前舰载机型号发展中较好的方法。由于从俄罗斯引进的大量苏-27SK和苏-30MKK飞机是按照俄罗斯的使用环境设计的,设计上的特点使这些飞机不能很好地适应我国南方高温、高湿的环境,造成这些飞机的故障率较高。为在高湿和高盐蚀环境下工作而设计的舰载改进型苏-27所取得的技术成果和维护手段,可以用来解决在苏-27SK和苏-30MKK上存在的这些问题,大幅度地提高空军装备的这些飞机的可靠性和装备完好率,做到一举多得。

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