SU15 截击机.docx
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SU15截击机
1967年7月9日一大清早,成千上万的莫斯科人和首都的客人们急急忙忙地赶往多莫杰多沃机场,那里要举行中断了6年的例行飞行表演。
被赫鲁晓夫搞得委靡不振的航空工业和空军竭力利用这次活动,要向苏联新领导和社会各界展示一下自己的潜力。
所以决定拿出实际上所有的、包括刚刚经过试验的和投入使用的飞机来进行表演。
Su-15截击机就是属于最新产品。
在规定的时间内,5架这样的飞机由以费多谢耶夫上校为首的防空军148战斗训练中心飞行员驾驶,快速飞过临时搭建起来的看台上空。
这次表演后,西方分析家根据参演飞机的数量得出结论认为,新的歼击机/截击机已装备苏联军队。
1967年7月9日,Su-15截击机参加飞行表演
T-58工程的开始
众所周知,20世纪50年代下半叶,苏联航空业处于困难时期,原因是国家领导人(赫鲁晓夫)钟情于导弹(尤其是防空导弹)。
军方和设计师们都执意“建议”修订更新空军和防空装备的计划。
1958年,国家航空技术委员会取消了24个飞机研发题目和12个发动机研发题目,第二年又分别取消了21个和9个。
与此同时,西方出现了攻击型的作战飞机,比如战略轰炸机、战斗轰炸机等等,这就迫使苏联军方制订了对应措施。
例如,要求防空歼击机能够远距离截击,能够攻击整个正面半球形区域内的“来犯”目标。
考虑到当时国家领导人的个人喜好,提出制造某种新飞机的设想几乎是不可能的,只能使现有的飞机进行现代化改装。
而且,还要求截击机只装载“空对空”一类的导弹,而它的飞行从起飞到降落都采用自动化程序控制。
这样的要求现在听起来好像不是设计飞机,更像是设计对空导弹,而在当时的那个历史时期这却是千真万确的。
1960年3月,由苏霍伊设计局下辖的51厂开始研究制造获得T-58秘密编号的新型防空战斗机。
新的项目在T-3-8M武器系统(后来的Su-11)基础上进行现代化升级的方案也已确定了下来。
按照计划在飞机上配备搜索距离大和扫描范围广的机载雷达,而且还要配备性能较高的导弹。
339设计局的雷达设计人员提出过两种机载雷达方案,“勇士”-2机载雷达,一种准备供Su-11用的“勇士”雷达经过现代化改进的机载雷达;“涡旋”机载雷达,以用于截击机Tu-28的“旋风”雷达改进的型号。
苏霍伊设计师们认为,这两种雷达的共同点是由于直径较大,所以都不能装入Su-11的机头,因此新飞机需要由机头进气改为两侧进气。
结果,经过这一改进,这种新的截击机成了苏联典型的第二代喷气战机。
为了摸索安装大直径雷达之道,苏霍伊探索了几种构型方案。
上图是在Su-11基础上改装的T-49验证机,机头两侧进气;下图是机身两侧进气串列双座的P-1验证机
1960年11月,苏霍伊设计局准备了一份政府文件草案,其中讲到在截击机上将装备“涡旋”机载雷达、R-40型新式导弹和“飞奔”自动操纵系统。
在这个文件中首次出现飞机的编号——Su-15,而整个截击武器系统被赋予了Su-15K-40(T-3-8M3)的代号。
1960年年底,在设计局的专用试验台上开始试验两侧进气构型方案的动力设备。
但时间过去了,关于制造飞机的政府决定一直没有下来,因此飞机设备的选配、构成也就没有文件依据,如果没有批文想做成一件事情,这在当时的计划经济体制下的苏联是绝对不可能的事情。
因此,Su-15的名称在正式的往来文件中暂时消失,如果想继续搞下去,只能使用国家计划目录内存在的项目编号,这就出现了一个怪现象,明明就是Su-15,而在那个时期的文件中飞机名称却变成Su-11M。
不过不管使用什么编号,计划进展还算顺利,1961年9月完成了航空样板的制造,可是,终归属于名不正言不顺,到夏天T-58的工程就中止了。
更换发动机的T-58D
到1961年中期,刚刚学会使用Su-7B和Su-9战斗机的飞行部队遇到了很大麻烦。
问题出在发动机上,事实证明了AL-7F型发动机的安全性极低。
在使用的最初一年半内,飞行事故就损失了23架飞机,原因是飞机上惟一的发动机屡屡出现故障。
军方要求迅速消除已暴露出来的缺陷。
在这种情况下,人们对苏霍伊失去信心,却提高了对Yak-28P和Tu-28截击机的兴趣。
根据修正了的对空防御计划,只批量生产Yak-28P和Tu-28,苏霍伊只能自己认倒霉、背“黑锅”。
再加上另一个不利于苏霍伊的事情,一种新型的战斗机——MiG-21PF将要完成国家试验,这种飞机已经被看作是替代Su-9和Su-11最现实的选择。
1961年11月27日,发布了一项政府命令,规定1962年结束Su-9的生产,大大压缩Su-11的产量,代之以新西伯利亚153厂生产的Yak-28P。
造型古怪的Yak-28P
这时,帕维尔·奥西波维奇做出了一个很重要的决定,即在T-58上不用一个AL-7F发动机而用2个R-11F-300型发动机。
新式飞机的代号是T-58D。
这种飞机在飞行中机身像是一位“细腰小伙子”。
苏霍伊在Su-9上就进行过双发的试验,积累了经验。
上图是使用Su-9第3架原型机改装的T-5验证机
T-58D-1飞机的诞生
1962年2月5日,苏霍伊的机会终于来临了,政府和军方发布一道政府令,说“为了提高飞行武器系统的性能,要对Su-11飞机进行现代化……以便确保攻击飞行在2,000~24,000米、时速达到2,500千米的目标,以及确保进一步提高飞行武器系统的安全可靠性、反干扰能力和自动化程度”。
第一架试验飞机T-58D-1完成于1962年4月。
它没有安装雷达和其他专用系统,而只是装上了数据记录仪和配重。
5月13日夜,飞机被运往飞行试验和后加工基地。
5月30日,伊柳辛首先驾机升空。
该机增加了垂直尾翼的面积,使它升高了400毫米。
为了提高制动器的效率,在主起落架的支架上安装了带酒精液体冷却系统的KT-117轮子。
1962年秋,T-58D的历史上出现了第一个文件,这个“飘零”的孩子终于有了户口。
文件中正式确定了其使用雷达的类型。
9月17日,国家航空技术委员会发出指示,提出了T-58D武器装备系统的下列构成:
机载雷达为“旋风”-AS,武器是2枚R-8M2导弹(有雷达型或红外型)。
这个决定使所有截击机的机载雷达得到统一,这些截击机就是Tu-28、E-155(后来的MiG-25)和T-58D。
Su-15的首架原型机T-58D-1
T-58原型机具有蜂腰结构
T-58D-2
为了进行国家综合试验,政府指定了一个以防空军司令萨维茨基空军元帅为首的国家委员会。
无奈的是,在正式军方文件中依然称新飞机为Su-11M。
1963年4月,苏霍伊完成了第二架T-58D-2样机,该机配备了包括“勇士”-D58机载雷达以及配套的武器系统。
飞机的机头安装了非常独特的锥度为28度的整流罩。
T-58D-2研制的领头工程师是托尔钦斯基。
5月4日,试飞员伊柳辛根据试飞计划驾驶该机完成了第一次飞行,两个月后飞机运到空军科研所进行国家试验。
从1963年8月5日起,在茹科夫斯基开始了国家综合试验飞行计划。
由于当时苏联防空的形势紧迫,为了缩短国家试验期限,没有按照以往的那种非常繁杂而又费时的分阶段试飞方式。
“勇士”-D58机载雷达
同时,苏霍伊设计局已完成了第三架样机T-58D-3。
结构上与前面讲到的飞机不同,它有一个附加的机身油箱,因此燃料系统总容量增加了180升(达到6,585升);另外,它的垂直尾翼增加了面积。
飞机设备中还有新增的AP-46自动驾驶仪。
10月8日和11日,第二架和第三架样机移到了弗拉基米罗夫卡空军科研所机场,以试验武器装备系统。
T-58D-3原型机
1963年年底,导弹研发部门研制了第一批样本导弹R-8M1P,新的编号是R-98。
1964年年初,这批导弹被运到弗拉基米罗夫卡,开始在T-58D上实弹打靶,打靶的科目是——攻击近距离降目标。
在这些试验中多数武器系统的性能得到了考验并顺利过关,但唯一不足的就是导弹不能确保击中高速目标。
原因是导弹上的无线电引信在高速接近目标时不能及时击发战斗部,当战斗部被击发时导弹却已经处在有效杀伤区以外。
结果不得不承认,T-58D上的空对空导弹向正面半球面目标发射时只能确保击中时速1,200千米以下的目标。
苏霍伊设计局发现了这些问题后,采用积极的姿态来消除暴露出来的缺陷。
例如,为了使飞行距离更远,决定在机上增加燃料储备,结果,原来原型机上设计的“蜂腰”被拉直,从而扩大机内空间,安排下了一组机内油箱;为了提高横向操纵效果,扩大了副翼偏转角的范围,从15度扩大到18.5度;而为了提高发动机运转的稳定性,改变了进气口控制系统的调气板,减少了调气板动作时间,从12秒减至5~6秒。
1964年6月19日萨维茨基元帅驾驶T-58D-2完成了两次飞行。
国家试验于6月25日正式结束。
飞行员的结论比较简洁:
“T-58飞机……能在昼夜和复杂的气象情况下截击中等以上高度的空中目标……飞机操作简单,有中级技能的飞行员即可掌握。
”
Su-15量产型
1965年4月30日,政府决定正式采用编号为Su-15的飞机并投入批量生产。
机载雷达称RP-15,导弹是R-98,而整个截击武器系统代号是Su-15-98。
为要批量生产Su-15,必须对系统作一系列重大改进。
例如,应当提高副翼的效果,为此决定增加副翼的面积。
为了缩短Su-15起飞滑跑距离,决定在起飞时放出襟翼,而在此之前飞行教官们所教授的,只是在降落时才放出襟翼。
从生产的技术工艺来看,Su-15并没有引起革命,因为它与早先生产的Su-9和Su-11有很多共同点,而就设备而言实际上完全与Yak-28P相似。
第一架Su-15(序号00-01)的生产晚了几个月,到1966年2月21日才完成。
4月末飞机转移到茹科夫斯基的设计局试飞和后加工基地,7月21日第二架Su-15序号00-02也转移到了那里。
Su-15-98武器系统,翼下挂载R-98(AA-3)红外制导导弹
从1966年下半年起,Su-15逐渐进行规模生产。
到当年年底已生产17架飞机。
在批量生产的Su-15上,进行了机身结构的重新设计,这样一个是加强了结构强度,另外也增加了燃料系统容量,其容量达6,860升(5,600千克),不包括副油箱。
飞机上还安装了更符合气动要求的进气口UPS(空气流场控制)系统和新的弹射座椅KS-4。
可是,当时Su-15上没有装上自动控制系统。
问题在于研制自动控制系统对于苏霍伊设计局来说是第一次实际尝试。
这项研制工作需要严肃认真的理论探索和实验,这就大大影响了完成研制工作的期限。
虽然苏霍伊设计师们在这方面得到了118设计局的大力帮助,他们提供的自动控制系统在T-58D-3上进行的工厂试验也到1965~1966年期间才进行。
国家试验于1968年才结束。
试验表明,这个系统还需要认真改进才能使用,因此决定到飞机进一步现代化时再成批使用这个系统。
结果是,在Su-15投产时估计到自动控制系统以后还是要在该机上安装的,所以给它预留了一个位置,因此即使Su-11和试验飞机D-58上装有的AP-28自动驾驶仪新飞机上也不会装它。
开始,Su-15飞机上的控制系统中甚至连防震颤装置也没有,而提高稳定性和操纵性的改进设备中只有一个AP3-1自动调节器。
双三角机翼是Su-15后期型的识别特征。
新机翼翼面积更大,外侧后掠角减小到45度,形成所谓“双三角”。
新机翼减小了起降速度和飞行时的诱导阻力。
北约把更换机翼的Su-15叫做“细嘴瓶-D”。
飞机还装备了UPS附面层控制系统和与UPS相配合的R-11F2SU-300发动机。
UPS系统从发动机压气机引流到表面副翼,使副翼能有更大的偏转角度——着陆45度,起飞20度。
这样做会使压气机的气流压力供应不足,因此实际中偏转角度分别限制在25度和15度
KS-4弹射座椅
1964~1966年,苏霍伊设计局的协作企业研究如何提高“勇士”-8机载雷达的反干扰能力,研究导弹雷达引信的灵敏度。
这些工作也大大拖延了。
因此,取得RP-15M(“勇士”-D58M)的现代化机载雷达的联合试验1967年才结束,但是系列的Su-15已运送到部队。
Su-15飞机的生产速度逐渐加快:
1967年生产了90架,1968年150架。
飞机及其各个系统随着生产的进程而有所改进。
结构变化最大的就是采用了双三角机翼。
1969年,从飞机序号11-01起的Su-15飞机上开始安装临界控制系统,而从序号11-31起,这些飞机上开始安装新的双三角机翼。
从序号11-36起,飞机上安装了R-13-300发动机。
从11批起,Su-15飞机上还装备了飞行参数自动记录系统。
这些飞机在工厂都经过了验收/交付试验,在试验过程中弄清楚了一个令人不快的事情:
就飞机升限值而言,技术要求没有实现。
于是发生了难以理解的事情,军方在新西伯利亚的验收暂时中止了飞机的交付。
苏霍伊的副手、主管Su-15课题的伊万诺夫因此受到了警告。
这批飞机的一部分被迅速运到了弗拉基米罗夫卡供监督试验。
设计局的一个小组已到达那里。
飞行证实了在新西伯利亚取得的结果。
但无论是设计师还是军方都深知,再如何也不能为提高升限做什么了。
所以双方决定签署了一个谅解文件,其中为改进了机翼的Su-15标出了新的参数,飞行最高度值:
18,100米,而不是以前要求的18,500米。
1969年6月10日~8月30日,有两个新发动机的Su-15序号02-01再次进行了监督试验。
性能达到了要求,但在试飞中发现截击23,000米高空、时速1,400千米的后半球目标的距离实际为150千米,比要求的少25千米。
设计局的专家们找到了一个“蒙混过关”的解决方法:
为了提高飞机起飞后加速度,要么增加发动机推力,要么减轻飞机重量。
改进发动机是不可能的了,只有想办法减轻飞机重量,这样一个“馊主意”就诞生了:
遇上这种情况,飞机不是象平时一样带两个副油箱,而是带一个副油箱飞行,如此才达到了175千米的截击距离。
1969年新西伯利亚厂Su-15飞机的生产速度最快,生产了165架。
到1971年Su-15停止批量生产,又由Su-15TM取而代之。
Su-15座舱白描图
T-58WD缩短起降试验型
1965年5月6日,根据航空工业部的命令,苏霍伊设计局接到任务,制造一个飞行试验型号以检验短距起降的各种状态。
飞机的编号被授予为T-58WD,而该机的制造定在生产第一架试验飞机Su-15的地方。
短距起降的T-58WD在发动机进气道之间安装3个PD-36-35升力发动机,呈10度角,推力各为2,450千克。
在机身上部分别安置2个暴露的进气门:
前面1扇遮盖1台发动机,后面1个遮盖2台发动机。
在机身下部安装可操纵的鳍板,共有2个工作位置,以确保燃气流偏移。
T-58WD主体完成于1965年12月,此后开始在专门的厂房进行整合。
T-58WD机身上部的进气门
1966年4月26日,飞机转移到试飞和后加工基地。
6月,进行了开着升力发动机滑行和短暂空中飞行。
7月6日,主任飞行员索洛维约夫驾驶T-58WD完成了第一次飞行,但升力发动机没有运行。
启动升力发动机进行试飞是在7月底开始的。
年底之前进行了37次飞行,19次滑行和短暂飞行。
滑行是在土跑道上进行的。
试飞后发现,在启动升力发动机的情况下起飞速度从每小时315千米减少到285千米,降落速度则从每小时315千米减少到225千米,起飞滑跑距离从1,170米缩减到500米,着陆滑跑距离则从1,000米缩减到560米。
T-58WD机腹下升力发动机喷口打开
试验持续到1967年年底。
升力发动机的燃气热气流对飞机各部件产生了不良影响,也不允许在机身下方悬挂有载荷。
最重要的是,虽然起飞距离、起飞速度改善了,但降低了有效载荷和减少了燃料储量(至3,970公斤)。
除了索洛维约夫,只有伊柳辛飞过T-58WD,他于1967年3月驾驶该机完成了3次飞行。
1968~1969年,这个短起降试验平台不定期地升空飞行,后来长期停留在试飞和后加工基地,1976年交给了莫斯科奥尔忠尼启则航空学院供教学用。
但T-58WD在那里的时间也不长:
1980年它就分割成了金属废料。
T-58WD短距起飞状态
T-58WD侧面线图
T-58L简易机场型
古巴危机期间,苏联于二战后第一次进行了军队大规模疏散演练,但结果清楚得让苏联人感到十分尴尬,空军在备用泥土机场上作业显得极度缺乏训练。
这次难堪之后坚决要求军方永远确保所有战术飞机都能部署在修好了的泥土机场。
T-58L起落架滑橇测试
在Su-15上进行的研究的结果是诞生了T-58L。
1964年4月1日,军工联合体决定正式将此课题提了出来。
该企业的专家们提出充分利用试验飞机S-23、S-26和S-22-4(都是Su-7的试验型)上的滑雪起落架,作为野外或简易机场的标准装备,让所有战斗机都具备在恶劣条件机场起降的能力。
因此,苏霍伊设计局也积极响应,苏霍伊的改造对象就是Su-15。
为了降低对泥土地的压力,设计师们决定用随时可拆装的滑雪板装备Su-15的起落架。
为了使进气口免受外部物体打中,前起落架上拟装备专门的档板。
到1965年夏天,第二架原型机被改装成了T-58L,而且在这架飞机上没有“拉直蜂腰”,保留有最初的蜂腰设计,在Su-15一族中这一点是惟一的。
1967年年底之前,飞机在混凝土的和泥土的起飞着落跑道上进行了试验。
设计局的飞行员伊柳辛、库库舍夫和索洛维约夫参与了飞行。
在这些作业过程中飞机经受了各种土道上的考验,同时试验在颠簸环境下,机载雷达负载振动的程度。
为了确定机轮挡板的最佳形状,还考察了泥土撒开的情况。
库库舍夫驾驶T-58L的一次飞行差一点以悲剧而告结束。
1967年9月8日,前起落架支柱离地后飞机立刻发生了一点倾斜,水平尾翼的触及泥土。
水平尾翼的末端部分受到了损伤,好在没有造成机毁人亡。
飞机修好后为了不再发生类似事故,水平尾翼的平面上安装的防颤配重棒变成了有15度的翘起形状,这就是许多飞机爱好者搞不明白这个问题的由来。
不久后,T-58L又开始恢复了试验飞行。
T-58L主起落架滑橇
T-58D-2改装的T-58L,注意平尾防颤棒前端翘起
1967年年底,T-58L上安装了新的加长了的前起落架支柱,新型起落架是由一个转弯装置和两个直径不大的轮子组成的。
第二年,与空军科研所进行了联合试飞。
T-58L在设计局又进行了几年与飞机部署在泥地上有关的试验。
1974年年初,它被交给了鲁科夫斯基研究院,后来成了莫尼诺空军博物馆的展品。
莫尼诺空军博物馆的T-58L
Su-15项目试验
1966~1975年,Su-15及其系列飞机在设计局进行了很多次各种系统和设备的试验,仅1966~1969年期间这种试验就完成了26项。
R-11F-300型的发动机虽然安全性优于AL-7F,但仍有不少缺陷。
这种发动机在MiG-21上使用时出现了如下一些现象:
在高度较高时容易喘振造成自动停车,飞行中工作不稳定等。
另外还暴露出了动力设备火灾危险性高及失火和灭火信号系统可靠性低等等。
苏霍伊设计局与发动机设计人员、空军飞行研究所和科研所联合进行了一系列改进动力设备的综合作业。
例如,1964~1965年,T-58D-1和D-2上搞了一个新的试验的进气口调气板控制系统,目的是消除发动机工作条件中规定的空气流量的限制。
这项工作进行了很长时间,但没有成效。
在序号01-04飞机上飞行研究所试验了新的改进发动机R-11F3-300,为了在高度不高的情况下增加发动机推力,因此该发动机在改进的时候,尽量使其满足上述的所谓“条件限制”。
R-13-300发动机是R-11的发展。
它是由乌菲姆联盟发动机设计局研制的,总设计师为加夫里洛夫。
到1968年12月中旬,在苏霍伊设计局Su-15序号07-11上安装了两个R-13-300试验发动机。
其工厂试验结束于1969年3月。
此后飞机被转移到弗拉基米罗夫卡,7月之前在那里进行了国家试验。
试验结果清晰可见:
装有新动力设备的Su-15其升限、助推时间、航程、截击距离和滑跑距离等性能都得到了大幅提升。
R-11F-300
R-13-300
双座型Su-15UT和Su-15UB
根据航空工业部1965年5月20日的命令,要在新西伯利亚建造3架新型试验飞机,工厂代号为U-58,拟于1967年第二季度送交国家综合试验。
1965年,设计局进行了双座教练/战斗机的设计工作。
双座型是用于教学和训练的,所以准备安装全套设备,确保飞行技术性能。
与单座机相比,双座机的结构变化包括:
为飞行教练员安排第二座舱加长机身450毫米,缩小前部燃料箱,使用新的、操纵连在一起的和双套仪器的双座座舱,修改一系列系统。
为了确保教练员在起降时的视野,在第二座舱上方座舱盖开启部分装配伸缩自如的潜望镜。
为了加快工程进度,设计局建议把工程分成两个阶段:
第一阶段建造一架不带雷达和其他一系列系统的教练机,第二阶段完成一架完全合乎要求的教练/战斗机。
教练机得到的编号是Su-15UT(工厂代号U-58T),机上装有Su-15的全套导航和通信设备,外加机内通话装置和磁性录音机。
1969年在新西伯利亚开始生产Su-15UT教练机。
双座型序号01-01于10月完成,12月10日工厂试飞机组人员驾驶该机完成了第一次飞行。
Su-15UT的生产持续到1972年年底。
部分双座型送到了斯塔夫罗波尔对空防御飞行员高等军事航空学校。
而功能更加完善的教练/战斗机Su-15UB的情况糟得多。
由于设备供应拖延,原型飞机U-58B于1970年5月才在新西伯利亚完成,而工厂试飞员于6月24日才完成该机的第一次飞行。
U-58T原型机
U-58B双座座舱特写
Su-15现代化改装
Su-15的性能不是所有方面都符合军方要求的。
飞机现代化计划的任务就是要改善存在的问题。
在当时的一些文件中,改进了的飞机名为“第二代Su-15”。
提出制造这种飞机的还是1965年4月30日的政府决议。
1966年中旬出台了动工文件,内容是为飞机装备“鹰”机载雷达、SAU-58(自动控制系统)、RSBN-5S“火星”(近距离无线电导航系统)、新的无线电台和滑雪起落架。
苏联国土防空军Su-15TM进行夜间训练
1968年3月决定把“鹰”机载雷达换为“台风”雷达。
现代化改装分为两个阶段:
第一阶段,飞机连同系列导弹R-98于1968年11月提交国家综合试验;第二阶段,1969年第三季度,飞机连同已改进了的R-98M提交国家综合试验。
后来这两种飞机分别获得编号Su-15T和Su-15TM。