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三代机的鼎峰对决——F15 VS 苏27

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“侧卫比鹰略胜一筹。”
—— 美国空军Terrence Fornof上校,2008年时担任美国空军战术中心需求及测试部主任(Director of Requirements and Testing , US Air Force Warfare Center)。
  苏-27、30、33、35侧卫系列和F-15鹰系列的战斗机孰优孰劣一直是航空迷及各大航空杂志上经久不衰的话题。其实,本来侧卫和鹰两者就是各有所长、伯仲之间。两者都是非常好的作战平台,可供改型、升级的空间也都很大。两者的改型也都众多,各取两个系列中的某一个改型比较单项性能意义并不大,通常看到这种比较也就是一笑置之。但是,由Zhang Weize执笔,于2013年6月22日发表在《空军之翼》上的“鹰与侧卫——龙虎相争30年”一文(以下简称为“鹰文”),其中有颇多错漏。令笔者观后如块垒在胸,不得不撰此文以正视听。

图一,研讨会中的弗洛夫上校
  首先,对于上面的视频截图,看过鹰文的读者应该还有印象。图中正在讲话的这位飞行员就是本文开头引用的、说过“侧卫比鹰略胜一筹”的Terrence Fornof上校(以下简称为“弗洛夫上校”),2008年时担任美国空军战术中心需求及测试部主任,现任内华达州空中国民警卫队司令官,在F-15系列上有超过20年的飞行经验,也曾经担任F-15的教官。图中这次半官方的总结研讨会是在2008年印度空军苏-30MKI参加过红旗之后进行的,在座的是一群美国空军现役及退役的飞行员,其中有很多是将校级的军官。与鹰文中描述的不一样,这不是一场记者招待会,现场没有媒体记者、国会议员、代表或者外国飞行员,讲员无需讨好外人。更为重要的是:鹰文或有意或无意的漏掉了视频中弗洛夫上校两次强调的一个事实:苏-30MKI比美军的F-15和F-16强!
视频自行百度关键词“弗洛夫上校”
有趣的地方是官泄了F-22、苏-30MKI以及F-15在两万英尺(6096米)高度的持续盘旋率,三者分别是每秒28度、22~23度以及15~16度。而因为更良好的气动设计及矢量控制技术,在这个高度,苏-30MKI的瞬间盘旋率可以达到30度,而F-15则只有21度。也就是说,模拟对抗的结果显示在中空盘旋能力方面,苏-30MKI对F-15C有绝对优势。


1楼2015-12-03 07:42回复
    而对比苏-27S和F-15C两型飞机飞行手册上数值,也是如此。在中空和低空的绝大多数速度段,苏-27系列的持续盘旋性能都有绝对优势。直到三万英尺(9144米),两者的持续盘旋率才基本持平。

    美国网友根据厂商的F-15C以及苏-27S飞行手册做的,在海平面、无外挂、50%机内燃油情况下的两者盘旋率对比(横轴为表速,纵轴为盘旋率)

    美国网友根据厂商的F-15C以及苏-27S飞行手册做的在三万英尺高度、无外挂、50%机内燃油的两者盘旋率对比

    麦道公司F-15飞行手册上的过载及持续盘旋率曲线。装F100-PW-220引擎的机型,无外挂、总重三万七千磅(以两万八千磅空重计算的话,机内燃油为九千磅。横轴为马赫数,纵轴为盘旋率)
    弗洛夫上校在总结研讨会讲话中,有两次直接对比侧卫系列与美军现役的F-15和F-16。第一次从视频(上)的3分10秒开始,原话如下:"When you compare it (苏-30MKI) to US airplanes, where does it stand against the F-16 and the F-15? It's a tad bit better than we are. And that's pretty impressive. It has a better radar, it has more thrust, and it's got vector thrust, it's got longer range weapons." (“当你比较苏-30MKI和美军飞机的时候,它跟F-16和F-15相比如何呢?它比我们略胜一筹。这让人印象挺深刻。它有更好的雷达,它有更多的推力,它有矢量推力,它还有射程更远的武器。”)
      第二次从(下)的0:25开始,原话如下: "We used to be way ahead of them. Now they've caught up to us, and they are just a little bit... and I say they are a little bit ahead of us because when their pilots learn how to fly the airplane (苏-30MKI), they will be able to beat the F-15 and the F-16 on a regular basis."(“我们以前抛开他们很远。现在他们赶上来了,而且超前了一点... 我说他们超前一点儿是因为当他们的飞行员学会怎样飞苏-30MKI这型飞机之后,他们将能够经常性的打败F-15和F-16。”)


    2楼2015-12-03 07:42
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      仔细分析一下网络上流传的狗斗锁定图,可以发现欧洲国家流出的多,美俄流出的少,这可能和保密制度有关系。按照锁定图来论孰优孰劣只能是一笔糊涂账,例如F-14和F-15间永远的争吵。这种异机种近距离模拟空战的胜负概率还是取决于飞行员,看能否扬长避短发挥本机的性能优势。
        米格-21在与西方主力战机的模拟空战中成绩斐然,尽管米格-21腿短眼瞎,实战成绩很差,但机动性不错。下图是一系列被套入米格-21瞄准具和照相枪的西方战机。

      F/A-18

      F-14

      F-15

      JAS-39



      F-111


      4楼2015-12-03 07:43
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        法系战斗机凭借三角翼很高的瞬盘能力,在模拟空战中也不落下风,最近的热门嘴炮就是“阵风”锁定F-22了。

        幻影III锁定A-4

        幻影III锁定F-15

        幻影III锁定ABCD,里面有F-14/15/16、闪电、鹞等等等

        幻影F1锁定F-16

        幻影2000 VS JAS-39

        阵风锁定JAS-39

        阵风锁定台风

        阵风锁定F-22


        5楼2015-12-03 07:43
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          接下来就是永远的争吵——F-14 VS F-15了,下面这张照片压得F-15一地鹰毛。

          再来点苏系的照片。

          F-18锁定米格-29

          米格-29锁定F-16

          苏-30锁F-16

          苏-27锁F-15


          6楼2015-12-03 07:43
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            气动、重量与武器的较量
              二者垂直机动性的差异是推力和重量共同作用的结果。由于发动机技术的差距,AL-31F虽然有122.6千牛的台架推力,但如果考虑到推力随速度的变化关系,其推力曲线并不出色。根据已公开的Al-31F操作手册,AL-31F的推力曲线恢复速度并不快。即使以非安装推力论之,其在海平面高度,M0.6也只能达到120千牛。初期的F100-PW-100因可靠性缺陷导致F-15机队大规模停飞,随后F-15换装了性能和可靠性均有所改善的F100-PW-220。虽然其台架推力和PW-100相同,都是106千牛,但得益于FADEC控制系统和更高效的涡轮,推力曲线比PW-100表现的更好。在海平面,M0.6速度下,F100-PW-220的安装推力也能达到113.4千牛(按F-16的二波系皮托管进气道数据),那么其非安装推力至少不应低于这个数字。在全部飞行包线内,AL-31F的推力优势并不像台架推力对比的那样明显,但F-15却有较明显的重量优势。比F-15多出的近4吨空重拖了苏-27垂直机动性的后腿。

            Al-31F发动机,独特的机匣上置结构
              得益于空气动力设计的后发优势,苏-27拥有比F-15更高的亚音速升阻比,使苏-27具备了优异的亚音速水平机动性。在持续盘旋性能方面,二者互有胜负。F-15使用经过修型的NACA64A-203翼型,虽然没有前缘机动襟翼,但有较大的固定弯度,在设计机动状态下接近前缘机动襟翼的增升减阻效果,但在非设计状态下会付出更多的阻力代价。当空速增加到一定程度,维持相同法向过载所需的攻角减小,接近设计状态,拉近了二者的升阻比差距,但F-15的推重比优势仍然保持,因此F-15的持续盘旋峰值略高,但当等效空速低于710公里/时则换苏-27占优。在瞬时盘旋性能方面苏-27通过前缘机动襟翼带来的高可用升力系数,在低空低速下占较明显优势,但速度提高时因过载陷阱而被F-15反超。考虑到F-15的能量保持优势,苏-27需面对空速劣势下的战斗。苏-27通过提高瞬时盘旋包线有效地弥补了这个缺陷。二者水平机动的对比实际上是“高效的气动”与“轻重量”之间的较量。F-15的气动设计显得保守,利用较厚的机翼前缘半径和一定的预置弯度抑制前缘气流分离,但效果终究不能与前缘机动襟翼相比,还需付出超音速零升阻力系数增加的代价。苏-27充分彰显了气动设计的后发优势,在相当程度上抵消了F-15的重量优势,在水平机动性方面互有优势区。

            F100-PW-100发动机在服役之初曾出现了严重的可靠性问题
              而在垂直机动性能方面,虽然F100-PW-220比AL-31F推力小些,但重量明显更轻的F-15拉筋斗,殷麦曼回转和螺旋上升等垂直面内的占位动作更加得心应手,详细对比见图3(资料源自俄罗斯中央流体研究院TSAGI)。在等效空速1200公里/时以下,F-15各高度、给定法向机动过载的持续机动包线和剩余功率均有一定优势,能够以更短的时间和更小的能量损失完成垂直面内的机动。F-15的优势大体随着法向过载增加而增加,随着等效空速上升而下降,当超过1200公里/时之后换苏-27占优。但等效空速不等于实际空速,换算之后可发现苏-27的优势集中在马赫数1.5以上的超音速区域。
              总的来看,F-15和苏-27的机动性侧重点差别实际上是垂直机动与水平机动的差别、持续机动与瞬时机动的差别。
            点击展开,查看完整图片
            给定法向机动过载和高度下,F-15和苏-27的持续机动包线对比


            9楼2015-12-03 07:44
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              补充说明:为方便初学者理解,笔者将图2换算为表格(见表1),解释如下:
                假设以表1b)为例,在≥180分栏下,F-15的对应区间为[0.54, 0.99],而苏-27为[0.58, 0.99]。其含义是:在维持3G转弯过载,且爬升率不小于180m/s时,F-15可在0.54~0.99马赫之间维持该机动状态,而苏-27可在0.58~0.99马赫之间维持该机动状态。注意,因为区间越宽越好,所以左边界越小越好,右边界越大越好。这个区间越宽,表明上升转弯包线越高,等价于以相同的上升率上升时,可以维持更高过载的转弯动作;或者维持相同过载的转弯动作时,可以达到更高的上升率。注意,某些情况下二者的右边界相同,是因为TsAGI使用相同的空速限制,对二者的包线进行了“一刀切”。此时只有左边界能看出区别。
                F-15无论直线上升,还是在各种过载的上升转弯方面,在大部分区间内有一定优势。随着高度和过载的增加,优势愈发明显(表1g)。这表明,做出正筋斗、斜斤斗、尹麦曼回转或者半滚倒转,F-15能够以更短的时间,更小的空速损失完成,甚至让空速不减反增。


              表1 苏-27与F-15的上升转弯机动包络对比

              F-15战斗机具有很强的垂直机动能力
                相对于机动性能的些许差别,离轴发射能力越来越强的近程格斗导弹对格斗空战有更大的影响,甚至颠覆了固有的格斗空战模式。美国虽然在越战时期就率先研制出头盔瞄准具,但由于当时格斗导弹性能低下而难以发挥作用。苏联比美国更早的在战斗机上集成了头盔瞄准具和高偏轴格斗导弹R-73,超越时代的技术赋予了苏-27、米格-29等机型超越时代的离轴发射能力,通常据此认为苏-27诞生之初取得了预想中的对F-15A的格斗性能优势。但我国在引进R-73并使用之后,关于其性能的争议却多了起来。由于其导引头抗干扰能力和可靠性低于预期,导致部队喜爱PL-8更甚过R-73,所以R-73的实际作战效能是否真的能像空战演习中那样胜过AIM-9M还有待商榷。当然,受了R-73刺激的美国人也没闲着,F-15的近战武器也在不断更新,实际情况对苏-27愈加不利:随着F-15机队“金鹰”(Golden Eagle)改进计划的展开,联合头盔指示系统(JHMSC)和“超级响尾蛇”AIM-9X不仅抹平了R-73离轴发射能力的固有优势,还让胜利的天平向F-15倾斜。

              F-15经过现代化改进后仍然是美国空军的制空中坚力量
                在超视距空战方面,由于这是F-15的传统强项,相关的对比分析已经很多,笔者不再赘述。


              10楼2015-12-03 07:44
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                趁着现在刚开始,没人抓,赶紧好好的水经验 哈哈,辛勤的小蜜蜂你好
                犯我中华虽远必诛


                IP属地:浙江14楼2015-12-03 08:25
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                  人工置顶非水帖,同志们自看干货。


                  IP属地:北京来自Android客户端15楼2015-12-06 00:46
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