上一期节目，咱们盘点了庞大的苏-27家族成员，那么这一期咱们就讲一讲这款飞机的气动设计原理。
一提起苏-27，很多人津津乐道的就是它漂亮的外形、巨大的内油航程和优秀的机动。但很多人不知道的是，苏-27为此付出了巨大代价。
苏-27是所有三代机里面体型最大的，这是因为它承担着保卫世界第一领土大国的使命，航程是硬性指标，所以内油量非常大，超过了9吨，飞机尺寸也水涨船高。但是飞机尺寸大，是会影响机动性的，所以美国人的选择是把飞机做得小一点，然后外挂副油箱弥补，同样是重型战斗机的F-15，内油就只有6吨。
不过美国可以这么做，苏联不行，因为苏联的发动机推重比低、油耗高，如果采用和F-15一样的气动布局，航程只会比F-15更差，所以必须选择升力系数极高的边条翼+中央升力体布局。而这种气动布局机体内部空间巨大，空着也是空着，索性全都用来装油，这样还比外挂副油箱减少了阻力。
什么是中央升力体布局？仔细看苏-27，仿佛没有机身，整个飞机就是一个巨大的机翼，然后在机翼上插上了机头和两个发动机以及尾翼。由于两个发动机像巨大的翼刀一样牢牢兜住了气流，所以苏-27的中央机身可以产生巨大的升力，再配合边条产生的涡流，整个飞机的实际翼载荷特别低，升力系数特别高，航程也大大增加。
但是，中央升力体布局也有几个缺点，第一个是转动惯量大，由于两个发动机间距很大，所以苏-27横滚时，就好像你一手拎一桶油转圈圈，不仅转得慢，起步和停止也费劲。解决的办法就是使用推力矢量发动机，利用喷管差动提供额外的滚转力矩，苏-27M和苏35都是这么干的。
第二个缺点是阻力大。两个发动机舱各自独立，机体表面积增大了，所以空气阻力必然增大，这导致苏-27的加速要比F-15慢一些，极速也只有2.35马赫，而F-15则高达2.5马赫，而且如果不是热障限制，还会更高。这个问题没有太好的办法，只能增大推力，苏-35也是这么干的，发动机推力增加了2吨，加速大大增加，不过由于发动机是靠扩大涵道比增推的，高空高速阻力增大，极速反而下降到2.25马赫。
第三个缺点大迎角飞行容易失控。中央升力体布局+边条翼这种气动组合，不仅升力系数高，而且随着迎角增大，升力系数还会急剧上升，这导致飞机的抬头力矩猛然增大，大到尾翼都压不住。而苏-27的机翼是后掠翼，大迎角状态下翼尖先失速，这会产生一个更大的抬头力矩。两个抬头力矩相叠加，导致飞机仰角甚至能超过90度，著名的“眼镜蛇机动”就是这么来的。
有人说这是好事啊，说明苏-27的机动优秀啊，我方急剧减速，敌机一下子冲到前面了，正好击落它。但苏联人不这么认为，因为这招只适合一对一的单挑，两大军事集团的空战，起码是几百架飞机的大混战，你这样主动减速，在其它敌机面前就是活靶子。
另外，“眼镜蛇机动”只能在低速状态下玩儿，高速状态时来这么一下，飞机是有解体风险的。那咱高速的时候不玩不就行了？但你不玩，架不住苏-27自己玩儿——由于采用后掠翼，在超音速降到亚音速的时候，升力中心会突然大幅度前移，飞机会猛地自己抬头，然后就会不可控地上仰到90度，如果是在低空，飞机会瞬间被稠密的大气撕成碎片。这就是著名的
“跨音速陷阱”，导致在0.85马赫-1.25马赫之间，苏27的可用过载只有6.5个G！
正因为苏-27的大仰角不可控，所以苏联人直接给它设置了一个24度的仰角限制，白白浪费了中央升力体布局强大的大仰角性能。那么怎么解决这个问题？
中央升力体布局是不能改了，否则航程不够。而高速飞机如果不用后掠翼，一般都用切尖三角翼，但在同等翼面积和相同后掠角的情况下，三角翼的升力中心相对靠前，后缘襟翼又靠后，这样不仅同样会有上仰的问题，还会影响襟翼的增升效果。两害相权取其轻，苏-27只能用后掠翼。所以最后的办法，要么是增加鸭翼，用鸭翼下偏获得低头力矩，要么换推力矢量发动机，用喷管下偏抑制抬头。苏-27M和苏-30MKI都是既装了鸭翼又装了推力矢量发动机，苏-35由于实现了飞火推一体化，发动机推力也更大，只用推力矢量就解决了上仰问题。
但是，后掠翼还存在结构强度低的问题，这导致侧卫家族绝大部分都没有副翼，不然副翼往哪偏，外翼就会往相反的方向扭曲，抵消副翼的效果。而没有副翼就会影响横滚速率，虽然用推力矢量可以弥补，但当大迎角横滚时，推力矢量喷口除了要差动提供横滚力矩，还要下偏提供低头力矩，可能就不够用了。所以苏-35的气动布局，仍然不是最优解，直到苏-57的出现，才弥补了侧卫家族的所有缺陷。
苏-57由于要利用中央升力体设置弹舱，所以发动机间距更宽，按道理讲上仰问题更严重，但苏-57采用先进的蝶形翼+可动边条的设计，完美解决了这个问题。蝶形翼其实也是三角翼的一种，但后缘前掠，展弦比更小，所以翼尖失速问题更轻微，跨音速升力中心变化更小，但升力中心却和后掠翼一样靠后，跨音速陷阱和抬头力矩过大的问题一并解决了。
但蝶形翼的襟翼，比三角翼还靠后，甚至和平尾部分重叠，所以为了解决低速增升问题，苏-57又在前部设置了一个可动边条，相当于多了一对鸭翼，有效改善了短距起降的问题。另外，蝶形翼比切尖三角翼的展弦比还小，所以强度更高，不仅能够布置副翼，而且机翼重量更轻，内部空间也更大。
正因为苏-57的气动布局更先进，所以才能以更小的尺寸，实现了比苏-27更大的内油，甚至还余出一部分空间作为弹舱。所以，苏-57的气动设计水平其实非常高，是苏联解体后俄罗斯航空工业的巅峰之作，被戏称为“拍扁的苏-27”，实在冤枉它了。从1977年苏-27的原型机首飞，到几年后的推倒重来，再到随后几十年的逐渐改进，最后到2021年苏-57的服役，俄罗斯用了44年，终于解决了苏-27气动设计的所有顽疾，这既体现了俄罗斯人锲而不舍的钻研精神，也反映出发展航空工业的巨大难度，“工业皇冠上的明珠”名不虚传。
友情提示
本站部分转载文章，皆来自互联网，仅供参考及分享，并不用于任何商业用途；版权归原作者所有，如涉及作品内容、版权和其他问题，请与本网联系，我们将在第一时间删除内容！
联系邮箱：1042463605@qq.com