苏维埃空中长城

2014-12-23 13:39雷炎
航空世界 2014年8期
关键词:苏霍伊雷达导弹

雷炎

在20世纪50~60年代对导弹一片狂热的时代里,苏联研制和装备了多种类型与用途存在明显差异的防空导弹系统,以保卫本国军事工业设施、军队和舰艇免遭敌空中力量的打击。主要包括:S-25“金雕”多通道(即能够同时攻击多个目标)导弹系统(仅部署在莫斯科周边),S-75(中程)和S-125(低空近程)机动式单通道导弹系统及各种改进型,S-200远程导弹系统。可是,这些在地面部署的武器仍不足以抵消美国轰炸机群的威胁。特别是随着技术进步,美国战略空军装备了小型化的原子弹和更加大型化的喷气轰炸机,空袭机群的升限进一步提高,速度加快,航程也更远。苏联领导人清楚光靠导弹无法做到高枕无忧,他们需要一批专用的“轰炸机杀手”——高空高速截击机,于是本专题的主角——苏-15应运而生了。

研发与制造——苏-15截击机之诞生

不让搞全新飞机

20世纪50年代末,苏联航空工业面临第一次危机。受赫鲁晓夫主导的裁军运动和盲目“核武器崇拜”影响,作战飞机的产量骤减,许多有发展前景的战机和发动机研制项目叫停。这是在世界航空大国里本不该出现的现象。赫鲁晓夫武断地要求航空企业只对苏军现有飞机进行升级,不是部队急需,就不允许发展新军机。这一政策同样束缚到承担国土防空任务的歼击截击机(简称“截击机”)家族。当时,苏联国土防空军(PVO)需要一种新型空空拦截导弹,打击高度在500~23000米、速度在500~3000千米/时的空中目标。可是,PVO最好的截击机只有苏-9,由P.O.苏霍伊领导的第51独立设计局(OKB-51)开发。受先天条件的制约,苏-9难以挂载新研发的远距空空导弹。为了确保莫斯科等要地防空的需要,60年代初,苏联国防部经过争取,好不容易获得发起新式截击机招标的机会。经过竞争,还是经验丰富的苏霍伊团队雀屏中选。他们的苏-11截击机(装备R-8M空空导弹)在继承苏-9成熟技术的同时,通过扩大内置油箱容积、采用功率更大的AL-7F-2涡喷发动机等方式,延伸了防御范围。机体虽采用机头进气道,但尺寸大到夸张地步的激波锥可以容纳较大的雷达天线。

当该机以“苏-11-8M”的名义投产后,1962年2月,苏联部长会议又下发第139-67号决议,要求截击机扩大拦截空中目标的区域范围,能够毁伤高度在2.0~2.4万米、速度在2500千米/时以内的空中目标。打击范围既包括目标前半球,也要包括后半球。之所以有如此苛刻的要求,原因很简单:情报显示美国空军的B-58、XB-70超声速轰炸机及其机载武器系统已经达到苏-11-8M都可能无法克制的程度。当时,苏霍伊设计局还在开发T-3-8M2和T-3-8M3试验机。前者装备“龙卷风-AS”雷达(模型);后者(即后来的苏-15K-40截击机)计划装备“旋风”雷达(即“龙卷风”的改进型)。T-3-8M3截击机还准备配备有半主动雷达和热成像导引头的K-40(R-40)导弹系统,能够对空中目标进行迎头攻击,机载引导设备可与地面“天空-1”自动引导系统(GCI)协同作战。需要指出的是,机载雷达的作用距离要取得突破,主要取决于天线反射面直径的大小,以及传感器的发射功率和接收机的灵敏度。最简单的性能提升办法莫过于扩大雷达天线,但安装起来却比较麻烦,因为雷达天线必须要装在机头正前部。传统机头进气的苏霍伊截击机实在无能为力了,除非发展一种采用两侧进气的新战机了。这又如何能满足赫鲁晓夫“尽量不搞新飞机”的要求呢?

早在1960年,苏霍伊设计局就相中了无线电工业部旗下第339独立设计局(OKB-339)推出的“鹰”(Oryol)雷达。它是基于雅克-25和雅克-27截击机所用的RP-6“海鸥”(Sokol)雷达开发的。由于单天线布局,更方便飞机的安置,还能在更远距离上为半主动雷达导引模式的R-8M导弹进行中继制导。经过努力,苏霍伊团队勉强将“鹰”雷达天线塞进苏-9的机头激波锥里,还把雷达瞄准具放到机头进气道旁边,它们后面就是座舱。为了放置瞄准具,机头进气道不得不做成扇形。这种“削足适履”的试验机被命名为T-49。通过试验,设计人员制定出进气道的合理改造方案,随后推出T-58试验机,不过它采用老式的AL-7F-1发动机。1961年,T-58准备进入飞行试验阶段。

就在苏霍伊设计局确定T-58截击机整体设计方案后,苏联国土防空军突然对刚通过国家试验的米格-21PF歼击机产生浓厚兴趣,主要原因是T-58选择的AL-7F发动机性能不佳。这种发动机曾被苏-9和苏-11截击机应用,暴露出可靠性不高的问题,成为大量航空事故的元凶。反观使用R-11F-300系列发动机的米格-21,每飞行44222小时才发生一次事故,而苏-9乃至苏-11战机则是2100小时。在这两个数字面前,什么解释都是多余的。为此,苏霍伊总设计师被迫为自己的截击机更换性能更可靠、带加力燃烧室的R-11F-300涡喷发动机。就在相关换发动机的测试尚在进行时,好消息传来:国土防空军青睐的米格-21PF截击机,全被空军抢走了,因为他们的换装需求更急迫,苏霍伊有了喘息的机会。

命运多舛

1962年,苏联国家航空技术委员会向苏霍伊设计局传达新的指示,要求在研的T-58安装一部“龙卷风-AS”雷达和两枚改进为主动雷达导引的R-8M2空空导弹。之所以有这样的要求,是因为国土防空军委托图波列夫设计局研发的“极地高空高速截击机”——图-28-98(即后来图-128)就是这样的配置。而与之“高低搭配”的T-58自然选择相同装备,更能简化后勤。不过,此时苏霍伊设计局能拿到的只有“龙卷风-AS”雷达的模型,成品要几年后才能到位,具备装机使用条件的只有“鹰-D”雷达,后者是为R-8导弹提供引导功能的。于是总设计师苏霍伊建议先使用这种雷达,并保留未来换装“龙卷风-AS”雷达的技术空间。endprint

雷达与导弹设计者、国家航空技术委员会与国防部领导都支持苏霍伊的建议,因为只有这样才能保证T-58在1963年春天进入国家试验阶段。与此同时,苏联军方也降低了战技指标,要求被拦截目标的最大速度为2000千米/时、高度为2.3万米以下。1963年3月13日,苏联部长会议第一副主席D.F.乌斯季诺夫在对苏霍伊截击机提出部署更先进武器系统的要求后,同意T-58方案投入后续开发。

苏霍伊设计局很快拿出代号“T-58D”的新试验机方案,它的气动布局有颠覆性的改变。为了安装大尺寸雷达天线,T-58D放弃了在苏-9和苏-11上沿袭多年的机头进气方案,选择两侧进气布局方案。这种新潮的进气道设计在此时的苏联还比较少。T-58D的机身设计较为特殊:圆锥形的雷达整流罩被安置在机头部位,它与圆柱形的机身在座舱前方结合;带有垂直扰流片和附面层排气缝的矩形进气道平滑地融合进中段机身。该机的机翼、尾翼、起落架、控制系统都跟苏-11的一样,以期加快研制速度。T-58D只能拦截速度与其相近的目标,飞行员将从目标后方展开追击,接近目标后进行急剧跃升,随后在高空发射导弹。截击机飞行员对这一动作都非常熟悉。由于空中截击作战以分秒计算,为抓住转瞬即逝的战机,截击步骤实现自动化是必然的选择。为提升截击机的战斗力,有人建议为T-58D安装自动飞行控制系统(AFCS),它能帮助飞行员在不同飞行状态下选择自动驾驶、半自动驾驶(飞行引导模式)和手动驾驶模式。 1961年,苏霍伊设计局研发出第一种自动驾驶仪——AP-28T-1,并在试验平台上进行测试。与此同时,可从正面拦截目标的R-8M-2空空导弹也进入测试阶段。它采用新型PARG-14V半主动式雷达导引头,可拦截飞行高度在500米以上的空中目标。后来,该导弹被重新命名为R-98(K-98)。

1962年4月,第一架T-58D试验样机(T-58D-1)组装完毕,主要用于气动布局和强度试验。5月30日,试飞员V·S·伊留申(主管工程师为R·G·亚马尔科夫)首次将其飞上蓝天。到年底,该机一共飞行56架次。一年后,该机垂直尾翼加高400毫米,面积也增大了,同时飞机还安装减速伞,加固了采用KT-117机轮的起落架主支柱。1963年,T-58D-1样机完成100多架次试验飞行。1962年6月,采用崭新的“紫貂”雷达的T-58D-2样机完成图纸设计。“紫貂”也是“鹰-D”雷达的改进型,但两个月后因“紫貂”停止研发,T-58D-2改用已经投产的“龙卷风-AS”雷达,因此飞机图纸不得不重新修改。随后,工厂开始制造两架采用“龙卷风-AS”雷达的T-58D-2原型机。可刚刚下料投产却又接到命令,要求T-58D-2仍使用“鹰-D”雷达。由于雷达选项屡屡“翻烧饼”,导致设计局不得不对机身和机翼进行调整,以重新确定重心。1963年5月初,伊留申驾驶安装“鹰-D”雷达的T-58D-2截击机进行试飞。飞机采用两台R-11F2S-300涡喷发动机。跟单发飞机相比,双发布局令飞机可靠性大幅度增加,因为两台发动机同时出现故障的概率极小。另外,安装两台发动机,那么液压和电力系统就可以备份,不同的发动机可以分别为液压和电源提供能源。T-58D飞机比苏-9、苏-11要重得多,但机翼面积没有大的增加,导致飞行性能明显下降。为了解决飞机增加的重量,设计人员决定采用吹气式襟翼,即发动机压缩机排出一部分气体可以吹送到襟翼附面层上,从而增加机翼的升力。因为这个改进,原来苏-11截击机的富勒式大面积襟翼被取消,换上简单的收放襟翼。在工厂试验阶段,该机还扩大了垂直尾翼的面积,加固机翼和起落架。到年底,该机共完成123架次试飞。当年秋,T-58D的第三架原型机——T-58D-3起飞成功,并于同年10月送交空军科研所进行联合国家试验。T-58D-3与前辈T-58D-2的区别在于增加一个180升的油箱,从而将飞机燃油储量提升到6585升,另外还再次加大了垂直尾翼的面积。

1963年,苏联航空工业部与国防部领导(P.V.杰曼切夫、K.A.维尔什宁、G.V.济明等人)向最高国民经济委员会主管军工工作的主席L.V.斯米尔诺夫汇报:

“目前,新式截击机项目第一阶段的内容为:研发T-58D截击机、研发机载雷达等……迄今为止,联合国家试验工作进展顺利,预计在1964年5月将结束试验工作。T-58D战机具备以下优点:可以从正面毁伤目标,扩大在不同高度的战斗应用空间,提高动力装置及其他系统的可靠性。正面毁伤试验取得不错的结果(拦截了三架靶机)。试验证明,T-58D具备令人满意的战斗应用可靠性。”

“第二阶段的主要任务是:继续提高战斗能力,进行驾驶、攻击、导航和降落的自动化改进。第二阶段的工作重点是为T-58D安装以下武器系统:‘鹰-DPA雷达(‘鹰-D雷达的改进型),提高抗干扰能力、自动拦截能力和可靠性;R-98导弹,可以毁伤高空目标;现代化驾驶仪表,可显示更多的敌机,提高抗干扰能力。”

向现实妥协

1962~1963年,工作人员对三架原型机进行了256架次飞行试验。结果证明,T-58D较苏-11的可靠性有显著提高。试验过程中,T-58D样机还进行一些新技术应用,机头换上透波效果更好的雷达整流罩,还把锥体角度从32度缩减至20度,降低了机头风阻系数;同时取消了节气阀控制时的发动机模式限制,减少进气道的压力损失。

T-58D战机的工厂试验工作较为顺利,整个过程中仅损失一架原型机。事故是因为发动机的一个加力燃烧室过热,喷嘴控制液压管道被烧穿,导致燃油泄漏,进而机尾被烧毁,使飞机失去动力,试飞员被迫弹射跳伞。1963年6月,T-58D进入联合国家试验阶段。没想到挑剔的军方提出很多意见,并多次推迟接收时间,结果试验工作一直持续到1964年6月。为了尽快结束试验,试验人员加紧工作,一共进行250架次飞行。当时负责与军方联系的是苏霍伊设计局主管工程师洛佐沃伊及其副手什塔利·拉夫连奇耶夫,试飞员则包括以空军科研所副所长A.P.莫洛特科夫为首的7名军方人员和设计局的伊留申,试验总协调人是苏联国家航空技术委员会主席E.Y.萨维茨基。endprint

1963年底,由第4设计局(OKB-4)开发的首批R-98半主动雷达制导导弹送抵阿赫图宾斯克的弗拉蒂米罗夫卡空军基地,T-58D正在那里进行测试。值得一提的是,这个属于空军科研所的基地里还有一个苏霍伊设计局的分部,它到今天依然存在,成为设计单位与军方及时沟通的桥梁。令人遗憾的是,R-98导弹给大家带来许多麻烦,由于导弹采用惯性近炸引信,当它起爆时,导弹已经错过了高速飞行的空中目标。因此,R-98导弹只能打击速度不超过1200千米/时的目标。这种导弹显然不符合军方的要求,必须进行改进。此外,为了增加战机的续航力,设计人员不得不再次扩大机载燃油储量,这就需要拓宽机身,以便增大内置油箱的容积,从而使机身外的进气道更加突出。设计人员还将副翼的偏转角度从15.0度扩大至18.5度,以便飞机在低空横滚时操纵性能有所增加。设计人员还加固了水平尾翼和起落架,改进了机翼与机头雷达整流罩的外形,座舱内安装KS-4型弹射座椅,同时还对其他设备进行改进。值得一提的是,T-58D-3原型机尝试安装了SAU-58自动驾驶系统(带有AP-28自动驾驶仪)和“天蓝色-M”导引指令系统。虽然对SAU-58自动驾驶系统进行了试验,但是在批生产过程中并没有安装它。

经过多次“面多了加水,水多了加面”的改造后,国家试验证明T-58D截击机还不能完全满足军方的要求。除了上面提到的R-98导弹问题外,飞机标准飞行距离也不超过1260千米,增加两个外挂油箱后,最大飞行距离也只有1540千米,比苏-11战机少170千米,比军方战技指标要求的少了840千米。尽管如此,苏联国土防空军已经等不下去了,面对美国和北约在苏联周边的空中刺探与挑衅活动日趋频繁,性能比苏-9、苏-11均有显著改善的T-58D仍然是可以接受的。1965年,这种装备R-98导弹和“鹰-DP”雷达的截击机宣布列装,被命名为“苏-15-98”,意为使用R-98导弹的苏-15截击机,一般简称为“苏-15”,北约则将其命名为“细嘴瓶”(Flagon)。顺便提一下,苏-15截击机还可以使用老一代的R-8M导弹。

制造与改进——苏-15截击机之发展

整体构造

1964年,当苏-15截击机尚在试验过程中,位于新西伯利亚的第153工厂已按国防部的要求开始准备批生产。首先为国土防空军提供了两架预生产型,当时的名字仍是试验编号“T-58D”。该机共有470个部件组成,由苏-11战机生产厂提供的部件为379个,其余部件及6000个零件则由第153工厂生产。1966年,第153工厂生产的第一架正式的苏-15截击机由苏霍伊试飞员伊留申飞上蓝天。同年底,该机已生产17架。1967年夏,该机首次在多莫杰多沃机场空中阅兵仪式中向公众展示。

苏-15是一款全金属中单翼飞机,设计过程中大量使用D16、V95、AK4-1型铝合金,30HGSA、30GSNA、30HGSL型合金钢,以及OT4钛合金(主要用于机尾)。它的机翼采用双大梁结构,蒙皮由整块金属板制成。它采用内外翼段前缘后掠角不同的双三角翼构型:距离对称轴2.625米处的内翼段前缘后掠角为60度,外翼段后掠角为45度。每侧机翼由两个可拆卸的悬臂组成,悬臂与机身的安装角为0度,下反角为2度,前缘向下倾斜7度。为了提高起降性能,机翼后缘安装了可转动式襟翼,定型前的T-58D试验机上的襟翼偏转角为25度,批生产型机襟翼上还安装了附面层吹风系统,气体引自于发动机压缩机。在机翼悬臂下设计有起落架舱和油箱。沿着机翼前缘向外分别是副翼和襟翼。副翼上有调整气动轴心和重心用的平衡物,襟翼上有附面层吹风系统。襟翼偏转角在起飞时调整为-15度,降落时为-25度至+45度之间(开启附面层吹风系统)。副翼偏转角为+18.5度至-18.5度之间。

机身为半硬壳式结构,分为前机身和后机身两部分,分离面位于第34节和第35节隔框之间。将分离面设计在这里的目的是为了便于更换发动机。机头锥形整流罩(从第8批量产机开始改用尖顶拱形整流罩)内布置有雷达天线,雷达后面是密封的飞行员座舱(有换气装置)、进气装置和部分设备。机尾有油箱、发动机、减速板、减速伞和其他设备等,减速板的面积为1.32平方米,可偏转50度。

座舱盖由两部分组成,前边是固定的防弹玻璃风挡,后边是可移动的耐热有机玻璃舱盖。尾翼包括带有方向舵的垂直尾翼和全动式水平尾翼,后者的后掠角为55度。垂直尾翼是带有支撑梁的单大梁结构,其下部安装PT-15减速伞舱(减速伞面积为25平方米),其上部安装通信雷达天线、盲降系统和国籍识别系统。尾翼方向舵也是带支撑梁的单大梁结构,分两部分,通过轴承半轴固定在机尾和垂直安定面上。水平尾翼处于中间位置时角度为-4度,处于横向位置时角度为-6度。

动力装置包括两台R-11F2S-300涡喷发动机,最小推力为3900千克力(38.2千牛),加力推力为6175千克力(60.6千牛)。进气道为双侧置、可调式,与垂直线间的夹角为2.5度,进气道内部安装有三级垂直节气阀,侧表面有发动机补气门,UVD-58M进气调节系统负责调节进入发动机的空气量。该机使用T-1、TS-1或RT号航空煤油,总储量为8060升。机内有三个油箱,机翼内有两个油箱,它们满载时为6860升,外挂两个副油箱(1200升)。防火系统包括防火隔板、防火护套、SSP-2I报警系统、UBSh-6-1氟利昂灭火器、两套喷水装置。

起落架为带机轮的三支柱结构。前起落架支柱安装有KT-61/3型自动转向机轮(660毫米X200毫米)和“摆振”减振器;位于后面的两个主起落架支柱使用KT-117型机轮(880毫米X230毫米)和气动刹车装置。起飞后,前起落架收进机身内,后起落架收至机翼下的起落架舱内,随后舱门关闭。endprint

战机驾驶系统采用BU-49或BU-220D液压助力器。水平尾翼和副翼的控制管线是刚性的,方向舵控制管线是混合型的。驾驶杆通过气动装置和弹簧机械的动力传送来实现对飞机的操纵。驾驶系统还包括:ARZ-1自动负载调整系统、差速器(可以改变驾驶杆与水平尾翼之间的传动比例)、效能调整系统。

液压系统采用AMG-10型液体,压强为210~215千克力/厘米2。该系统由两个液压助力器组成,这两个液压助力器用于收起、放下起落架和襟翼,驱动减速板、雷达天线、脚踏板的运动,并对机轮减速装置、进气道与发动机喷嘴和两个助力子系统进行控制。两个助力子系统仅应用于驱动方向舵与副翼液压助力器,每个子系统都有独立的动力供给系统,即NP-34和NP-26M增压泵。为了在发动机停车状态下保证飞机驾驶系统的正常工作,左侧助力系统中安装了NS-3应急泵。

气动系统应用于机轮制动、紧急放下起落架和襟翼、对座舱盖进行密封等。该系统的压缩气体存储在3个6升钢瓶内,压强为200千克力/厘米2。此外,战机上还有一个独立的气动系统,为导弹导引头陀螺稳定仪提供能量。

采用KS-4弹射座椅的救生系统能够保证飞行员安全逃离飞机,受飞行高度与速度的影响较小。另外,当飞机起飞和着陆滑跑的速度超过140~150千米/时后,该系统也能有效发挥作用。为保证飞行员在超高空中身体健康,设计人员为他们准备一套装备,其中包括KM-32氧气面罩、ZSh-3防护帽、通气飞行服(VK-3或VK-4型)、高空补偿飞行服(VKK-3、VKK-4、VKK-6或VKK-6P型)、密封头盔(GSh-4MS、GSh-6M或GSh-4MP型)。

电路系统包括:两部28.5伏GSPCT-12000VT型直流起动发电机、两部115伏SGO-8TF型交流发电机和两部22.5伏15-STsS-45A型银锌电池组。照明设备包括位于机翼表面上方的BANO-45型航行灯(左边为红色,右边为绿色),位于垂直尾翼末端和起落架支柱上的HS-39型尾灯(白色)。为了在滑跑时照亮跑道,飞机还安装了PRF-4型着陆灯,起飞后可以收缩至机翼下表面。

无线电技术设备包括:RSIU-5V(R-802V)型超短波无线电通信电台,ARK-10自动无线电罗盘,MRP-56P无线电信标接收机,RV-UM无线电测高仪,SOD-57M飞行应答器,SRZO-2M国家识别系统问答机(敌我识别器),RSP-6盲降系统,“天蓝色-M”机载无线电领航设备。战机有一套标准的驾驶/导航装备(包括PVD-18-4主全压受感器和PVD-7应急全压受感器),KSI-5歼击机航行系统,SARPP-12V飞行参数自动记录系统。

最初,苏-15截击机的导弹武器包括R-8M和R-8M-1导弹,UR-8M(UK-24)教练弹或R-98M导弹,还有使用PU-2-8发射装置发射的R-98红外/雷达制导空空导弹。从1979年开始,苏-15又增加了R-60热寻的近距格斗空空导弹。苏-15还有两具BDZ-57M型挂架,位于机身第21节和25节隔框之下,可以携带两个ZB-500型副油箱或航空炸弹。航弹类型包括FAB-100、FAB-250和FAB-500。发射导弹和投掷航弹时,飞机使用最简单的K-10T准直仪式瞄准器。

苏-15批生产过程中,改进工作一直没有停止。1967年,设计人员开发出新型“鹰-D58M”雷达,提升了抗干扰能力,随后所有已经下线或正在制造中的苏-15截击机都换上这种雷达。1969年,一架由第153工厂制造的苏-15截击机安装新型机翼,使得最小降落速度可以低至280千米/时,深受飞行员欢迎。不过负面影响也出现了:该机的最大升限从18500米降低至18100米,飞行速度也有所下降。第二年,从第11-36架(代表第11批次生产的第36架飞机,下同)苏-15截击机开始采用推力更大的R-13-300型发动机和SARPP-12V-1型飞行参数记录系统。而在1969年,第153工厂开始生产苏-15的双座型。

在边交付边修改的过程中,苏-15截击机也暴露出一些问题,主要涉及动力装置、机载设备和操纵系统等方面。有些问题很快解决了,但有些则花费了很长时间。例如,设计人员对飞机操纵系统就进行长期的调整,因为当飞机在1500米以下高度、以近声速(马赫数0.92~0.97)飞行时纵向液压助力器会出现动力不足的问题,水平尾翼铰链力矩增加,飞机机动能力明显下降。为此,有人建议将水平尾翼后缘的调整片(可弯曲型板片)偏转,但是直到采用功率更大的BU-220型液压助力器后,这一问题才彻底得以解决。

苏-15战机列装时恰逢越南战争爆发。这场战争不仅影响了后来世界战机的发展,还影响了机载武器的发展。应该说,在战争期间,美苏空军很快都发现单纯使用导弹的不足之处,于是大洋彼岸的两个大国都开始为自己的战机安装外挂机炮。起初,苏联打算为苏-15战机安装内置机炮,但无法实现。于是只好安装GP-9型机炮吊舱,里面是23毫米GSh-23型双联装机炮。

1970年,第153工厂开始为第12-10架苏-15战机安装GP-9型吊舱,不过它没能推广。等到UPK-23-250通用型机炮吊舱出现后,苏-15截击机得以翻身。该吊舱也采用23毫米机炮,同时采用定位仪,减小后坐力,炮弹发射后散布的面积也更加集中。苏-15截击机机身下安装两个这样的吊舱,较好地提高了火力,特别是在对地面目标进行突击时作用尤其明显。与GP-9吊舱相比,UPK-23-250通用型机炮吊舱缩短了安装时间,减轻战机再次起飞前的准备工作。1971年,UPK-23-250通用型机炮吊舱的试验工作结束,尽管K-10T准直仪式照准器的精度不高,但还被列装了,主要用于打击空中和地面目标。此时,苏-15战机的批生产工作已经结束,安装UPK-23-250通用型机炮吊舱的工作交给空军航空维修厂。endprint

后来,设计人员还尝试过为苏-15战机安装GSh-23L内置机炮。该炮主要安装在第03-04号苏-15战机上,于1973年完成国家试验。但由于缺少相应的瞄准具,与UPK-23-250通用型机炮相比,该机炮的射击精度并不高,为此这项工作仅停留在上面提到的一架试验机上。

重要改型

单座型苏-15截击机的批生产工作一开始就进入高潮,从1967年到1970年就生产了422架,其中1969年就生产了165架,可见苏军需求量之大。可是,军方尽管喜欢苏-15,但更多是出于取代陈旧的苏-9、苏-11的目的。他们对苏-15的性能还是不太满意,所以自诞生之日起,苏-15就没有停止改进的步伐。尤其是在武器与发动机方面,这二者与军方提出的技战术要求紧密相关。设计人员首先为第01-04号机换装R-11F3-300发动机,后来又换装R-13-300涡喷发动机,即R-11F3-300发动机的改进型。该发动机提高楼高压压气机和加力装置的等级,使飞行中的推力达到6600千克力(64.7千牛)。1969年,安装R-13-300发动机的第07-11号苏-15进入国家试验阶段,1970年结束试验。虽然这种带加力燃烧室的发动机提高了飞行性能,但在某些飞行状态下却会出现空中停车现象。原因在于进气道与发动机不匹配。最终,设计人员进行某些技术妥协,问题才得以解决。

最终,换装R-13-300发动机的苏-15被赋予“苏-15T”的新军用编号,它还把“鹰-D58M”雷达替换成“台风-M”单脉冲雷达,导弹则用上灵敏度更高的R-98M。该机在高空飞行过程中利用“台风-M”雷达可以探测到65千米处的轰炸机类大目标,探测小目标的距离为15千米;对上述目标的拦截距离分别为45和10千米;探测目标范围是:高低角为+30至-30度,方位角为+70至-70度。苏-15T截击机采用双三角翼和双支柱式起落架,水平尾翼末端安装了反颤振的配重块;为了在俯冲时降低铰链力矩,水平尾翼向上偏斜。1972年,苏-15T截击机正式向军方交付。

似乎在苏-15T的设计方面意犹未尽,苏霍伊设计局又在它的基础上推出更好的苏-15TM,安装R-13-300发动机、“台风-M”雷达、与“天空-1M”地面引导系统相结合的“天蓝色”机载设备。后者可以引导截击机对目标进行手动、半自动和自动攻击,而对这些目标的要求是速度在500~2500千米/时之间、高度在500~24000米之间。1970年9月,苏-15TM截击机开始进行联合国家试验,当时试验机场所在的伏尔加河下游地区的霍乱疫情隔离期刚刚结束。试验中,苏-15TM利用R-98M导弹直接击落三架无线电摇控靶机,分别是米格-17M、伊尔-28M和拉-17M。另外,有些导弹虽然没有正中目标,但是还是在目标附近引爆,并利用爆炸碎片击毁一架伊尔-28M和一架拉-17M靶机。1973年4月,联合国家试验工作结束,报告中明确指出苏-15TM战机较强的抗干扰能力和毁伤能力,它可以在自动和手动模式下尾追攻击高度500~24000米、速度1600千米/时以下的空中目标;迎头攻击高度2000~21000米、速度2500千米/时以下的目标;尾追攻击低空目标时,可以毁伤速度不超过900千米/时的目标。随后,苏-15TM被同意投产列装。在第6批次生产的苏-15TM截击机中,开始装备SAU-58-2自动驾驶系统,用于拦截低空目标;第8批次的苏-15TM截击机的雷达采用新式顶尖拱形整流罩,取代原来的圆锥形整流罩,从而在雷达屏幕上去掉了一些多余的光点,减轻了导弹引导时的环境干扰。苏-15TM截击机不止一次地进行升级(主要涉及武器与装备),使其在国土防空军里服役了20多年。1979年,苏-15TM战机开始装备R-60导弹。这种导弹是在1974年通过国家试验的。R-60导弹可以通过语音信号进行发射,而此前的R-8系列导弹则需要按键发射。

苏-15家族还差点推出过苏-15比斯截击机。这是苏霍伊设计局对国土防空军有关更高冲刺速度的截击机需求的回应。为了实现苏-15比斯方案,设计人员在第03-06号苏-15截击机上进行相应的改进工作。它安装R-25-300发动机,在特殊模式下,推力可达到7300千克力(71.6千牛),目的是尾追攻击速度更快的飞行目标。另外,该机还安装了ASK-T58机载设备自检系统。1972年7月3日,苏-15比斯截击机进行首飞,工厂试验工作由伊留申负责。1973年10月,苏-15比斯截击机结束了国家试验,试飞员包括空军科研所的E.S.科瓦连科、V.I.莫斯托沃伊和N.I.斯托戈夫。遗憾的是,苏-15比斯仅仅生产了一架,原因在于R-25-300发动机供给不足,它需要优先提供给苏联空军列装的米格-21比斯歼击机。

教练机

众所周知,每一种主战机型出现后,都需要对驾驶它的飞行员进行改装训练,于是就需要相应的双座教练机。苏-15截击机也不例外,但它的前辈——苏-9U教练机不适合承担此任务。起初,有人建议在教练机上保留所有装备和武器,其中包括R-98导弹和雷达,但新西伯利亚工厂生产能力有限,不能及时生产这种教练机。与此同时,相关雷达设备也供货不足。最后通过协商,1965年,苏联航空工业部决定先生产苏-15UT简装版双座教练机,不装备雷达和武器。

与苏-15系列单座截击机不同,苏-15UT教练机有两个座舱,一个供学员使用,一个供教导员使用。为保证教导员的乘坐空间,不得不将机身内一号油箱的容积缩小至900升,为了补偿燃料损失,设计人员在机尾增加一个容积为180升的5号油箱。为了保持重心,又在机头(雷达位置)放置配重。虽然燃油的总重减少至5010千克,但飞机的空重却增加至10660千克。飞行教员坐在后面的座舱内,为了保证视野,他的座舱内安装了潜望镜。endprint

1968年夏,第一架样机建造完毕。8月26日,试飞员E.K.库库舍夫完成首飞。国家联合试验于次年2月底结束。1969年1月20日,苏-15UT教练机在降落时主起落架没有放下。库库舍夫不得不反复进行着陆尝试,经过五次尝试后,主起落架终于放下来了。后来查明,事故原因在于飞机组装时工人违反技术规定,导致起落架舱门与起落架舱之间的空隙太小了。

与预计的一样,与原型机相比,苏-15UT教练机的飞行性能较差:最大航程缩短至1390千米,最大升限为17700米,方向安定性降低。为了提高续航力和升限(对于教练机来说,这两点并不是很重要),需要提高发动机推力和燃油储备量,这是比较难以解决的问题。方向安定性的问题也比较棘手,要想改善的话,需要加长机身或扩大垂直尾翼面积。在解决这一问题的时候,设计人员采用一个最简单的办法,即在苏-15UT机身下安装了一个梳状结构的腹鳍。1970年春,对该机改进措施进行了试验,结果表明几乎没有起到任何作用。最终,只能将苏-15UT教练机的飞行速度限制在马赫数1.75以内。

1970年春,首批5架批生产的苏-15UT教练机交付军方,同年7月该机列装。不过,该机生产时间并不长,到1971年就停止了。

苏-15UT教练机研制成功两年后,被命名为苏-15UB的歼击教练型问世了。它与苏-15UT的主要区别就是安装了“台风-M”雷达。1970年5月,该机型的一架试验机在新西伯利亚工厂制造完毕,但后来苏霍伊设计局并未为苏-15UB投入更多资金。因为尚在制造期间,大家就发现了一个问题,由于“台风-M”雷达重量较大,安装后飞机重心会严重前移,将对飞机的操控性产生较大负面影响。所以,苏-15UB样机完成试验后就移交给国土防空军教导队,并未作为真正的战斗机使用。

1976年,苏-15UT的改进型苏-15UM教练机开始批生产。它安装了苏-15TM截击机的发动机与机翼,机头整流罩保留尖顶拱形结构。由于该机没有装备雷达,所以只能装备普通航弹、UPK-23-250机炮吊舱、R-98M与R-60热寻的导弹。它的生产工作主要在1976~1981年之间进行,也是苏-15系列战机的最后一款生产型。

背景材料:苏-15的“对手们”

就截击机领域而言,当时与苏-15性能最接近的莫过于苏联的雅克-28P和美国的F-106。

雅克-28P由苏联第115独立设计局研发,用于打击低空和中高空目标。它实际是雅克-28前线轰炸机与苏-11截击机的技术结合体,使用二者的武器、雷达和超大型天线。雅克-28P能够在空中停留2.5小时,飞行速度可达到2250千米/时,升限为1.8万米。雅克-28P出现得比苏-15早,一度令苏联军方喜出望外,因为当时国土防空军主要装备米格-17和米格-19歼击机。尽管后来又出现了一些苏-9截击机,但还是不能较好地完成拦截超声速战机的任务。雅克-28P大量选用成熟技术,而且双人机组布局,装上“鹰-D”雷达和R-8M导弹后,具备拦截在1.3万米高度来袭的美国B-52轰炸机的能力。雅克-28P于1961年秋在新西伯利亚第153工厂投产,到1967年累计生产出443架。它们在国土防空军中服役近20年,后来才被苏-27战机取代。

可是,雅克-28P的表现让苏军大跌眼镜。数据统计,1961年,雅克-28系列轰炸机发生一次飞行事故的时间间隔为860小时,1964年这一时间延长至12578小时。当雅克-28P截击机出现后,这一数字开始急剧下滑。这缘于该机在跨声速飞行和极限高度飞行时的不稳定性,此时发动机经常出现突然停车的情况。飞行事故就意味着伤亡,机组人员并非每次都能成功逃离飞机。到1966年9月,在雅克-28P的12次弹射过程中,只有两次飞行员没有伤亡。

雅克-28P截击机的最大不足是跨声速范围内加速太慢,使得它在防空作战中很难追上敌机。这不仅仅是因为其发动机推力低于苏-15截击机,还缘于其过大的风阻。由于雅克-28P是以轰炸机为基础研发而成,所以机身中段横截面较大,机翼载荷较小。要想解决这一问题,可以使用功率更强大的发动机。第115设计局总设计师雅科夫列夫一直在探寻解决之道,但随着苏-15截击机大批量产,雅克-28P的发展之路严重受阻。

1964年,雅科夫列夫终于拿出改进后的雅克-28PM截击机,它采用R-11AF-300发动机,装备4枚R-8M导弹,在工厂试验期间飞行速度达到2400千米/时,其他的飞行数据无从得知。随后,雅克-28-80截击机也研制成功,采用R-21-300发动机,安装有“鹰-D”雷达,可以发现50千米外的目标,装备有两枚R-80导弹。在起飞重量为16000千克时,最大飞行速度为2130千米/时,最大升限为1.9万米,续航时间为2.7小时。但该机的老问题还是没解决:过大的体积导致无法克服的风阻,速度很难提上去。endprint

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