SU35BM战机暨俄罗斯第五代战机技术初探 （上） 台《空军学术双月刊》
军事专栏作家 杨政卫 提要
Su-27系列战机发展过程中，在在可见各种见识独到、眼光长远的决策，如在基本型Su-27S的开发过程中，便是考虑未来的改良空间，因此从苏霍本人到西蒙诺夫这两任总设计师，都主张应用许多当时还在实验阶段的新技术。当基本型大致完成试飞且还没定型时，苏霍设计局就开始将原型机加装前翼进行研究(T-10-24)，成为Su-33、Su-35的气动力设计基础。Su-35任务上与Su-27同为空优、拦截，另外也有对地攻击能力，与Su-27算是直系关系，而不像Su-30MK、Su-33、Su-34那种平行发展的旁系飞机。 发展史 一、需求
1980年代初期，Su-27S才刚问世，苏霍设计局就开始了大改Su-27的构想－－也就是后来的Su-27M计划，要将Su-27改为先进的多用途飞机。这除了基于对多用途的需求外，还有两个重要原因：首先，Su-27S的N-001雷达与F-15A的AN/APG-63相比没有多少优势，而美国已经着手改良其处理器及后续的F-15C，这将使得Su-27不能如期望般达到F-15的1.1倍战力。再者，美国于1976年提出先进中程空对空飞弹(AMRAAM)计划，也就是后来的AIM-120A，苏联经过情报分析，认为必须有类似的武器才能与之对抗[1]。苏霍设计局期望较晚问世的Su-27能达对手的1.1倍[2]，因此上述预测是相当不得了的事，故当时就着手进行Su-27M计划，及〝苏联的AMRAAM〞，RVV-AE主动雷达导引飞弹，时间大约是1981年。
到1983年，Su-27M的目标设定出炉：他必须超越F-15及F-16的改良型，且必须为多用途、全天候、能打击贴地飞行物如巡弋飞弹等[3][4]。他将装备新的RLSU-27雷达系统，机载主被动电子反制系统，新的座舱接口、导航系统等，能发射主动雷达导引空对空飞弹及对面精确攻击武器。1983年12月29日，苏联军方批准Su-27M计划。在苏霍设计局总设计师米哈伊尔?西蒙诺夫(Mikhail Simonov)的监督下，由米哈伊尔?波戈项(Mikhail Pogosyan)领导的设计团队于焉展开Su-27M的概念设计。此一阶段完成于1985年。
相关的实验机翱翔于1980年代，有的甚至在概念设计阶段就开始建造，这些实验机来自S
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u-27与Su-27UB的原型机，例如实验前翼的T-10-24（改良自Su-27，1985年试飞），测试飞控系统的T-10U-2（改良自Su-27UB）等。 二、原型机
1987年，Su-27M首架原型机T-10M-1（701号）出厂，这是共青城飞机制造厂(KnAAPO)改良自一架生于1986年的Su-27S而来，1988年6月28日在首席试飞员（欧列格?卓伊）Oleg Tsoy 驾驭下首飞。1989年1月18日，T-10M-2（702号）首飞，他也是改良自Su-27S的。此外，705、706、707号原型机也是改自Su-27S的，用于试验射控系统、飞控系统等设备。在结构上，这些飞机与Su-27S的不同在于前机身、前翼、尾杆。而中段机身、垂尾、鼻轮都与Su-27S同。其中706号于1992年2月在明斯克会议上连同其它军用机展示予独联体国防官员及叶尔钦总统以争取经费，获叶尔钦特别拨款建造10架原型机。701号于1990年代末期功成身退，送进莫尼洛空军博物馆永久展示。[5]
除了701、702、705、706、707之外的原型机都是新造的。第一架全新生产的Su-27M原型机是T-10M-3（703号），于1992年4月1日首飞，也是KnAAPO造的。他的规格基本上与量产型同。同年9月，他搭配热影像红外线及雷射标定荚舱参加法茵堡航展，同时更名为Su-35。
1993到1994年，708到710号相继出厂，为Su-35的预量产机。1995年完成了711号与712号，用作新型航电、座舱界面等试验机。其中711号被装上N-011M相控阵雷达、AL-37FU向量推力发动机、以及许多法国航电设备参与阿拉伯联合大公国新世代战机竞标案，这就是名Su-37MR（或简称Su-37，MR表多用途）。Su-37于1996年4月2日由佛罗洛夫首飞，7月31日于格洛莫夫试飞院首度公开。
711号机的AL-37FU于2000年达使用寿限，被以基本型AL-31F取代，由于飞控系统已经很进步的关系，因此虽无向量推力但仍可执行许多超机动动作、无限制飞行等等。这架飞机于2002年底坠毁。[6]
712号机原用于试验新的机载系统与座舱接口。后来曾投入Su-30MKI的雷达与引擎试验工作。
三、生产，服役，与后续发展
12架原型机有部分提供给俄罗斯空军试用。1996年KnAAPO交付3架量产机给俄罗斯空军，编号86、87、88[7]。虽然数目不多，但这三架飞机让空军研究单位有使用高性能多用途战机的经验，对先进战术研究必有帮助。此外，试验结果也发现，让这种单座机执行双座
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机的轰炸任务仍有困难，其中最主要的困难是飞行员不知要用什么武器，Su-27SM开始就增强了飞机选择武器的能力，期能减少飞行员负担。
这三架飞机连同703与712号原型机于2003年7月起交付〝勇士〞特技表演队[8]。 按照俄国空军新的规划，在第五代战机与Su-27SM、Su-30MK等4+代战机之间将由Su-35的大改型过渡[9]。这种大改型称为Su-35BM，将装备一些Su-47前掠翼战机上的技术、AL-41F-1系列发动机等等，预计于2005~2006年服役。 性能剖析
Su-35除了用三翼面设计带来绝佳的气动力性能外，真正的重点在航电设备，提升自动化、计算机化、人性化、指管通情(C3I)能力等，与同时期欧美开发中之新世代战机之航电设计理念雷同。大幅提升航电性能的结果是重量增加，必须有其它改良才能避免机动性、加速性、航程的下降。因此除了以前翼提升操控性外，还装备更大推力的发动机，此外，主翼与垂尾内的油箱也予以增大，油箱总容积达13,000公升，因而可达到近4,000km的无外援航程。故Su-35不论在机动性、加速性、结构效益、航电性能各方面都全面优于Su-27S，而不像其它改型如Su-30般有取有舍。根据苏霍设计局的评估，Su-37空战能力为Su-27S的10倍多[10]。
一、外型、结构改动与机动力的提升
1.Su-35之外型整体而言非常简洁，大部分天线、传感器都改为隐藏式。主空速管由机首移至原来副空速管处（座舱两侧），副空速管移至雷达罩后方。
2.702到710号的机背上都有一个明显的球形物体，此系MAK红外线飞弹警告荚舱。 3.机首增长增厚，以安装更大的雷达及更多航电设备，侧面看去因而下倾的比Su-27还厉害。若不算Su-27S的空速管，则Su-35增长近1m，主要就是来自机首的增长。
4.光电探测器移至风挡右侧，左侧则安装可伸缩空中加油管，光电球侧移一方面是为了多出空间安装加油管，另一方面也因让飞行员有了更好的视野。座舱两侧装有可收纳的夜间加油照明灯。
5.垂直尾翼加大，以得到更好的偏航稳定性能。此外垂尾及其方向舵的形状也略为改变，在垂尾顶端，由Su-27的下切改成平直，是Su-35的重要识别特征。
6.尾刺加粗，并将阻力伞由尾刺末端移至上方，使末端可以容纳后视雷达及较多航电设备。 7.三翼面布局、无攻角限制、全权数位飞控。将原来的翼前缘延伸增大，并在其侧加装可分别操纵的前翼，其前缘后掠角53.5度，翼展6.43m，面积3平方米，偏转角+3.5到-51.5
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度，由LERX内的液压装置驱动。这个设计相当于在前段增加翼面积，加上前翼产生的涡流及优异的高攻角控制能力，提升了总升力、同时使升力中心前移，使得飞机更为灵巧，且转弯时阻力更低；更强的涡流流经翼根使得该处升力增加，因此在相同于Su-27的总升力条件下，翼根负荷较低，这意味着同样的结构强度能忍受更高的G值，再加上Su-35的结构亦强于Su-27S，故正常操作极限比基本型多约1G（达9.5至10G），是第一种公布正常极限达10G的战机[11]；更强的涡流也能提升各翼面之效率，例如其高能涡流到末端正好流经水平尾翼，如此可增加平尾的控制力。
前翼设计是大幅提升Su-35运动性能的两大关键之一（另一大关键是飞控系统）。上述众多优点最主要来自前翼涡流延缓失速的作用，该作用提高了失速攻角，也就是使升力系数达极大值的攻角提高；另外其前翼紧临主翼，与主翼产生近耦合效应故增大了升力系数曲线斜率（即同攻角时升力系数提高了），两种效应共同提高Su-35的升力性能。可用攻角提高对指向性亦有帮助，而升力性能提高则相当于减少升力负荷，使得Su-35更容易使用高过载，或是可在更广的条件范围内使用高过载。不管翼前缘延伸(LERX)还是三角翼，都是藉由涡流延缓失速的作用达成上述优势的，一般而言Su-35这种三翼面布局的高攻角性能优于LERX布局而逊于三角翼（注意这只是一般而言，不是定则，还与其它设计有关，详见飞行性能讨论）。此外，目前已经知道飞机高攻角时掉进螺旋与高攻角时机首两边涡流的不对偁性有关[12]，只要从调整机首涡流下手就能增强高攻角稳定性并提升可用攻角，甚至解除螺旋等等。只要有适当的飞控指令，前翼便能提供这项服务。
苏霍设计局早在1977年就开始动前翼的脑筋，当时总设计师西蒙诺夫就开始与苏联中央流体力学研究院(TsAGI)研究为Su-27加装前翼的可行性[13]。当时一方面是为了解决T-10因航电超重导致成为气动力稳定飞机的问题（这个问题后来因重新设计成T-10S而排除）[14]。另一方面则是出于西蒙诺夫对超机动战机的期待，他希望藉前翼提升Su-27的高攻角极限动作能力。至1979年，在TsAGI的协助下，进行三翼面SU-27的风洞测试，1982年开始建造三翼面实验机T-10-24。该机于1985年开始试飞（注意，此时Su-27S未服役）。T-10-24的试飞数据基本上达到预测状况：飞机纵向稳定度降低（更灵巧）、滚转以及高攻角稳定度增加；升阻比提高；升力系数提高（30度攻角时升力系数从Su-27S的1.79提升到2.1）[15]。T-10-24实验成功后，这种三翼面气动布局就成了改良Su-27的〝绝活〞之一，不论是用在俄国自己的先进型Su-27还是为了增加竞争力的外销机，如Su-33、Su-35、Su-30MKI等等,甚至第五代战机试验机Su47上。
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