俄罗斯“Su-33”重型舰载机发展及性能详解
苏联／俄罗斯的“苏-33”和美国的F-14是世界上仅有的两种重型舰载战斗机。F-14的退役使“苏-33”成为当今世界上唯一的重型舰载战斗机。随着亚洲有关国家有意要引进该机，“苏-33”又一次引起世人的瞩目。
研制过程
在“苏-27”生产型1981年4月首飞后的1982年。苏联随即开始用“苏-27”的T-10-3原型机进行地面滑跃甲板起飞和拦阻着陆的试验。1983年，“库兹涅佐夫”号航空母舰开始建造，T-10舰载机的试验工作进一步加快。1986开始正式使用带前翼的T-10-24和双座型T-10-Y2进行工厂试验。
在1989年9月“库兹涅佐夫”号航母舰开始试航前，“苏-27”的舰载型“苏-27K”已经基本上完成了全部的设计和试验工作，并对飞机起飞、着陆、空中加油和机翼折迭等技术进行了相当充分的试验。 1989年11月“苏-27K”首次在航空母舰上着舰。被正式命名为“苏-33”型舰载战斗机，组建了俄罗斯海军第一支先进舰载机作战部队，使俄罗斯海军首次具有了可以和美国海军艘载机在品质和战斗力上相抗衡的海上空中作战力量。
气动布局
“苏一3”的机身结构与“苏-2”基本相同，都由前机身、中央翼和后机身组成。为蔫足舰载采用拦阻方式着舰时所需要承受的5g纵向超载，对“苏-33”机身主要承力结构进行了加强。前起落架支柱直接与机身主承力结构联结，加强了前起落架的结构强度，并且改用了双前轮。主起落架直接联接在机身侧面的尾粱上，通过加强的结构和液压减振系统。使主起落架可以承受在舰上拦阻着陆时6～7米／秒的下沉率。尾钩元件安装在强化的中央珩粱上，为保证飞机在大迎角状态下在舰上起、降的安全性，缩短了尾锥的长度，尾锥中的减速率去掉，改装电子设备。尾钩连杆设置在尾锥的下方。
机翼部分改动比较大，“苏33”增加了主翼的面积。并且把“苏-27”后缘半翼展的整体式襟副翼改为机翼内侧的2块双开缝增升襟翼。在机翼靠近翼尖部分设置有副翼。通过增加的双开缝增升襟翼，提高了“苏-33”的机翼升力。在主翼内侧的2块双开缝增升襟翼之间的位置上安装有机翼折迭机构，把主翼分为固定翼段和可折迭机翼两部分，通过布置在机翼折迭机构开缝处后段的液压作动筒控制机翼的打开和折迭。
从后期的原型机开始，“苏-33”就增加了可动的前翼结构，这个新增加的前翼设计十分出色，前翼的偏转角度为+7度～一70度，只能同向偏转而不能差动，前翼与主翼安装在相同平面上。通过加装的前翼和使用电传操纵系统使“苏-33”的纵向安定度放宽到15%平均气动弦长，比“苏-27”的5%有了很大程度的提高。小型的前翼与边条共同作用可以形成一个可控涡系。提高飞机的俯仰操纵性能。通过可控涡流的作用，苏-33的升力系数在“苏-27”的基础上又增加了近0.2(意味着短距起降能力有所提高)。
与法国“阵风M”以及类似的采用鸭式布局的战机相比，“苏-3”的前翼设计并不具备鸭式布局飞机的气动特点，只能同向偏转转的前翼所起到的是可控边条的作用。“苏-33”的边条翼面积较大，并且提高了翼身融合度。为了充分利用前翼和边条共同作用所形成的有利干扰，“苏-33”在设计中对前翼的位置和控制方式都进行了长时同的试验。
“苏-33”的垂直安定面高度比“苏-27”略有增加。提高了飞机的方向安定性。使“苏一33”在侧风条件下的起降性能有所提高。水准尾翼布置位置和结构与“苏-27”相同。由于艘上使用对空间的限制，水准尾翼在与主翼折迭处相同的位置也设置有折迭机构，可以在舰上与主翼一起折迭起来，主翼和尾翼折迭后的宽度相同，减少了“苏-3”在航空母舰甲扳上所占的面积，相应增加了甲扳上的战机容量。大家知道，受航母甲扳面积限制，不可能将全部战机部停放在飞行甲板上，大越分战机教停放在舰体机库内，一旦需要，机库内的战机可通过升降机提升到飞行甲板，且这需要很长的时间。所以，对舰载机采用折迭机翼可在甲板上尽可能多地布置于战机数量，有利于紧急战备情下有更多的飞机能够升空作战。另外，必要时“苏-33”的机头雷达罩也可以进行折迭。
因为“苏-33”由于主翼、水准尾翼甚至是机头部能折迭，所以航母可以多载几架战机。
座舱设备
和F/A-18E/F等新一批次的西方改进型舰载机相比，“苏-33”的座舱是原始与落后的，但也有自己的特色。“苏-33”座舱显示系统比“苏-27”有所改进，换装了改进型的平视显示器，可以显示导航、瞄准、飞行姿态资讯和雷达／红外探测系统的信号。座舱内部的飞行仪表仍然是常规仪表，右上角的单色多功能显示器可以显示雷达和红外系统得到的信号图形。
“苏-33”上采用的头盔瞄准具是通过头盔上表面的红外发光二极体和座舱内的光敏元件进行定位。瞄准具为单目简单光环式，只能显示简单的瞄准和锁定信号。机上红外格斗导弹导引头可以随动于头盔瞄准具，采用头盔瞄准具扩大了“苏-33”在近距离格斗时的导弹离轴发射范围。在对海上目标作战时可以控制Kh-41导弹对驱逐舰以上规格的水面目标进行攻击 。
“苏-33”的雷达和主要电子系统与“苏-27”基本相同，雷达采用了“苏-27”上N001雷达的改进型，提高了雷达对水面目标的探测能力。与美国同类飞机装备的雷达相比较，“苏-33”采用的N001雷达对空作战模式少，只具有简单的对海作战模式，在对空作战中可以使用中程空对空导弹进行拦截作战或者使用短距导弹。 “苏-33”的光电探测装置与“苏-27”采用同样的结构，因为机头左侧安装了伸缩式空中加油管，“苏-33”的光电探测装置偏向右侧。由光电二极体组成的红外接收系统可以探测距离60千米内的尾后目标，对目标迎头发现距离不超过20千米。镭射测距仪的最大有效作用距离为7千米。
“苏-33”的电子对抗系统由SPO-15LM全向雷达告警接收机控制的主动干扰机和诱饵弹投放器组成。全向雷达告警接收机可在360度范围内探测大部分频率上的脉冲雷达和频率捷变雷达，在座舱内显示辐射信号的类型并且由飞行员控制投放诱饵弹，机上采用的主动干扰机和在机翼翼尖处外挂的主动式电子干扰吊舱，可用连续波或者脉冲的方式进行杂波干扰和地形反射干扰。如果在担负伴随干扰任务时，机翼下的挂点还可以挂装吊舱式电磁干扰系统。
在飞行控制系统和飞行性能方面，“苏-33”仍采用了“苏-27”上的类比式电传系统。电传操纵系统和前翼的使用使“苏-33”的敏捷性有所提高，飞机操纵更加轻巧灵活。这意味着，“苏-33”具有与“苏-27”相似的空战能力。但由于没有采用先进的数位式电传系统，所以在这方面，“苏-33”又是远落后于西方新型舰载战斗机的。
总体上看，“苏-33”的显示系统和人机工程设计方面与“苏-27”相差不大，整体光电系统要落后于F/A-18E/F等新型号舰载战斗机。
发动机
“苏-33”采用了和“苏一27”相同的AL-31F发动机，但在其基础上增加了推力，使“苏-33”单台发动机的最大加力推力达到12800千克。“苏-33”在舰上起飞的最大重量达到26吨，最大有效载荷达到8000千克左右，地面起飞的最大重量达到33吨。
武器系统
“苏-33”的固定武器为1门带弹1 50发的30毫米GSh一301航炮。在执行舰队防空作战任务时，“苏-33”主要依靠导弹武器系统进行空中作战，在空对空导弹方面，“苏-33”可以使用R-27中距离空对空导弹和R-73近距离格斗空对空导弹。由于目前的机型不能使用R-77，使得“苏-33"的中远端空战能力不如F/A-18E/F等西方新型舰载战斗机。
在对海攻击武器方面，“苏-33”可以使用新型的Kh-41大型超音速反舰导弹。最大射程可达250千米的Kh-41是海军着名的3M-80超音速导弹的空射改进型，具有很强的突防能力和抗干扰能力，大装药量的弹头单发命中就可以对大型军舰造成严重破坏。“苏-33”还可以使用各种口径的火箭弹和航空炸弹，具有一定的对地(海)攻击能力。
光从配备的武器上来说，“苏-33”在许多方面都不如F/A-18E/F、“阵风”等新一代舰载战斗机，无论是空战用的空对空导弹还是对海攻击武器，无论性能还是数量，或是多目标交战能力都不如西方。“苏-33M”多用途重型舰载战斗机 “苏-33M”是“苏-33”的多用途改进型。早在80年代末，随着美国海军开始新一轮战机的改进工作，而法国也准备把新研制的“阵风”搬上其新一代核航母，苏联海军不想让自己刚研制成功的舰载机就落后于西方，要求进一步改进“苏-27K”的呼声相当高。经过高层讨论，决定启动“苏-27K”改进型号的研制工作，专案工程暂时称为“苏-27KM”。1991年，又决定启动“苏-27”教练机改进成先进的多用途舰载战斗机项目。随后“苏-27K”正式被定名为“苏-33”，专案工程也随之改称“苏-33M”，多用途舰载战斗机项目称为“苏-33US”。苏联海军意图很明确，力图将“苏-33M”变成空优战斗机并具有一定的反舰能力，而“苏-33US”则成为海上多面手，反舰任务将成为其拿手好戏，还将具有小型预警机的能力，引导“苏-33M”进行攻击。 但决定刚刚下达，苏联就解体了，两项改进工程从此停滞不前，成为莫大的遗憾。不过这两项工程在停工多年后，又有启动的迹象。根据俄罗斯自己的披露，有关这两型舰载战斗机的情况才得到初步展示。其中又因为有亚洲国家需要引进高性能的舰载战斗机，所以“苏-33M”工程进展更为快速。
“苏-33M”的各项性能详解
气动外形和结构材料
三翼面布局：“苏-33M”保留了并优化了“苏-33”的外形，继续拥有三??可以大幅度地提高飞机的空战机动能力，利用各翼面之间的有利气流提高襟翼、副翼和方向舵的效率，提高飞机的短距起降性能和操纵性能。
经过进一步优化气动外形后的“苏-33”在0.9马赫亚音速飞行状态下，可用升力系数比“苏-33”提高约15%，在1.6马赫的超音速状态下，比“苏-33’’高37%。由于安装了数位式4余度电传操纵系统，“苏-33M”的纵向静安定度放宽到20%。而“苏-33”使用的模拟式电传操纵系统，其纵向静安定度仅放宽5%。在战机的设计中，电传操纵系统采用主动控制技术使飞机放宽静安定度，可以大大提高飞机的机动性和减轻飞机的结构重量。
翼身融合体结构：“苏-33”因为当时技术条件限制，其翼身融合体技术是最原始的。而目前俄罗斯的制造技术又上了一个新台阶。所以“苏-33M”在“苏-33”的基础上又进一步加大了翼根前缘的边条面积，并改进翼根与机身连接处的整流罩，使机翼和机身更光滑地融合在一起，形成比“苏-33”更完善的翼身融合体布局。这种布局可提高飞机大迎角条件下的稳定性和操纵性，并减小作用在机翼和机身结合处的载荷，从而减轻飞机的结构重量。
小型前翼和大边条翼：“苏-33M”的小型前翼和大边条翼在飞行中产生有利的气动力干扰，在其后边的机体上形成可控涡流，提高飞机的纵向操纵稳定性能。在低空飞行时，小前翼还可以减小飞机在低空紊流中的振荡和抖动，提高飞机的安全性和舒适性，有利于飞机低空突防执行对地攻击任务。
加大垂尾和弦长：“苏-33M”的垂尾高度和弦长稍作加大以增大垂尾面积，提高飞机的横向稳定性。
先进的复合材料：垂尾翼盒改用碳纤维复合材料制造。此翼盒可作整体油箱使用。由于飞机总重量增加，因而对起落架进行了加强设计。“苏-33M”在结构选材上更多地使用了强度高、重量轻的铝、锂合金以及复合材料。
火控系统
“苏-33M”将装备比“苏-33”更先进的火控系统，据悉将安装刚研制完成的新一代战机的火控系统，包括相控阵雷达、光电探测器、头盔瞄准器、全向雷达告警系统、空对空以及空对海资料链。
有消息指出，相控阵雷达为现在刚研制成功的“SOKOL”式相控阵雷达，这是一种全新研制的雷达系统，在其主动电子扫描阵列天线上集成有约1 000个X波段的T／R模组。对单个目标的最大搜索角度是方位角±85度，俯仰角为+56度～-40度，扫描范围是±10度、±30度和±60度。雷达有3个接收器，发射机峰值6千瓦、平均功率1.5千瓦，有16个工作频率，增益37分贝，对5平方米的空中目标迎头搜索距离为150千米，下视距离为140千米。尾追搜索距离分别为60千米(上视)、55千米(下视)。
“SOKOL”雷达具有空中监视模式，也有对海面监视模式，或者两种模式同步进行。海面监视模式包括对海面移动目标的搜索和跟踪等。雷达对桥梁的探测距离是150千米，对诸如100吨的小型舰艇群的探测距离是40千米，对3000吨级驱逐舰的探测距离为300千米。其天线直径为980毫米，可同时精确跟踪12个目标，同时攻击最危险的4至6个目标。
在机尾还装有后视雷达，它可以在敌机逼近时向飞行员发出警报。前、后雷达的资料均可显示在座舱内的萤幕上，飞行员据此可做出选择。
“苏-33M”的座舱内除了将装有SILS-30抬头显示器、备份用的飞行姿态显示器、高度表、速度表等仪表外，座舱内还将装有4个液晶显示器，这些大萤幕的彩色显示器与过去“苏-33”使用的黑白显示器不可同日而语，不但萤幕大、功能多，而且经过遮挡保护，即使是灿烂的阳光下，图像也是清楚的。4个显示器的分工是：驾驶与导航1个，战术情况1个，另91,2个显示系统资讯，包括作战模式和所有作战飞行活动情况，各萤幕的任务功能还能相互交换。时对飞机的控制能力，并减轻其工作负荷。除驾驶杆外，两手边的控制面板有飞行、导航、火控、通信、发动机控制系统。
“苏-33M”座舱介面提供良好的态势感知能力；威胁辐射源位置，自卫系统操作状况，空对空、对地、对海攻击武器的工作状况，僚机资讯等都可由液晶显示器取得。
由于采用的综合式航电系统是开放式结构，各系统除有自己的主控电脑外，还以一个中央电脑为中心构成综合资讯网路。核心为MVK任务电脑，运算速度可以达到100亿次/每秒。采用1553B资料汇流排，新程式及新一代电脑通过多路资料传输汇流排与航空电子主系统和武器系统交换。综合资讯网路使“苏-33M’’在人性化、自动化、资料链以及战况意识等各方面达到与西方新一代战机如F/A-1 8E/F、“阵风”等相同的程度，另外高度电脑化还使“苏-33M”的航电系统可以用软体升级或更新硬体的方式不断提升性能。
在通信方面，有可进行空对空及空对海双向加密语音通信的无线电通信能力，其中甚高频，超高频(VHF／UHF)波段可在400千米以内使用，高频(HF)波段最大距离1500千米，飞机装有TKS-2型战术加密高速资料链，可接受航母指挥，也可进行机对机指挥。装备有此系统的“苏一33M”完全可以实行联合作战，实现编队内的资讯共用，机队自己就能构成一个预警、指挥体系、减少对预警机和地面部队指挥中心的依赖性。
机上的OEPS-30型光电探测系统可根据目标的红外辐射源进行搜索、探测和跟踪空中目标。当飞行员目视观测可见目标时，系统确定可见目标的座标，测量距离，并完成瞄准空中和地面目标的任务。在简单气象条件和中空，对发动机的最大工作状态的“米格-21”一类小型战斗机目标的发现距离达到60千米。
“苏-33M”的电子对抗系统将以全向扰系统及被动干扰系统、全向红外线探测系统，以及一台管理整个系统的电脑。其中雷达告警装置集成了俄罗斯最新的电子技术，既可告警又可自卫，并提供火控资料。告警系统侦测并定出具有威胁的雷达波位后，由液晶显示器向飞行员提出警告，进行主被动干扰。根据资料库确定辐射源型号，并可指示雷达照射威胁来源，并将资料记录下来供日后分析。其精度足以供Kh-31P反辐射导弹的发射需要，由于Kh-31P反辐射导弹有200千米的射程，所以其告警系统的精确警告范围也将大于200千米。主动电子干扰系统位于翼端吊舱，被动电子干扰系统仍为“苏-33”上的APP-50箔条／曳光干扰弹发射器，在尾刺附近共有96个干扰弹。
武器配备
原来“苏-33”外挂载荷虽然达到了6500千克，但在航空母舰上采用滑橇甲板起飞的最大重量应该只是略超过26吨，如果海上气候条件恶劣的时候起飞重量还要降低。如果以26吨的起飞重量来计算，“苏-33”在带有60%燃料的条件下，只能外挂2000千克左右的载荷，这个重量只能是基本空战所用的8枚空对空导弹的重量。 另外在对海作战中，虽然可以使用Kh-41反舰导弹，不过以“苏-33”的挂点强度和对飞机起飞性能的影响程度看，也只能在“苏-33”机身进气道之间的挂点带1枚导弹，其他对地(海)攻击武器的使用也都要受到外挂的限制。综合起来可以认为，“苏-33”目前的作战用途仍然局限在对海上编队的空中防御上，远距离对地(海)攻击能力并不出色。现在俄罗斯在役的“苏-33”还不能被称为真正的多用途战斗机。“苏-33”与规格比较小的“米格-29K”相比，在对空作战能力上占优，但是在对地(海)攻击能力上却并没有优势，这也是“苏-33”存在的最大弱点。从某种程度上讲，这个问题不解决，搭载以“苏-33”为主要载机的航母编队的对陆攻击能力会严重缩水，航母战斗群就成为纯制空型的作战编队，这不符合远洋海军由海对陆的作战模式。
相比之下“苏-33M”的对空、对地(海)作战能力有很大提高，在保留原有的30毫米机关炮的基础上，共有12个外挂架，载弹量从“苏-33”的6500千克增加到8000千克。
对空作战中，“苏-33M”一次可在机翼下挂载10枚R77中远程空对空导弹，或是混载R77与R27系列中远端空对空导弹，同时挂载4枚有更大离轴角发射的最新型R73M型近距空对空导弹。另外由于换装了全新的火控系统，因此还能发射俄罗斯新一代、射程远达400千米的超远端空对空导弹。通常是发射后，交由预警机引导导弹攻击目标，“苏-33M”一次最多可挂载6枚超远端空对空导弹，可进行一次齐射，同时攻击6个目标或用6枚导弹攻击一个最有价值的目标，诸如预警机一类的目标。
对舰攻击时，“苏-33M”能够在机身中线处挂载1枚Kh-31A近距或Kh-41远距超音速反舰导弹，如果有需要，可在左右机翼上各挂载1枚反舰导弹，同时攻击2个水面目标。其中Kh-41大型反舰导弹具有被动／主动雷达末端导引头，可以“发射后不用管”，自主寻找目标，具有很强的抗干扰能力，并且装有320千克的聚能爆破型弹头，杀伤力是法制“飞鱼’’和美制“鱼叉”反舰导弹的2倍；导弹最大射程达到250千米，巡航高度从20米至12000米，正在研制的改进型，巡航高度只有5米，这是无法拦截的高度，对舰艇的危险不言而喻。
动力系统
“苏-33M”的动力系统是两台AL-37FU涡轮风扇发动机，这种发动机不但推重比大，可为战斗机提供强劲的飞行动力，而且采用了独特先进的转向喷口设计，使飞机具有推力失量控制能力，可实现超常的高难度机动飞行。 AL-37FU发动机是在AL-31F基础上发展起来的，和原发动机相比，主要是增加了推力失量控制系统及相关的控制设备，在设计上采用了积木式的模组设计。采用这种设计使得地勤人员在维护动力装置时，对喷管、加力燃烧室、综合设备元件、低压涡轮、低压压气机和齿轮箱的更换成为可能。同时还允许修理和更换低压压气机的第一级叶片和高压压气机的所有叶片。从装机到大修前，AL-37FU发动机整机设计工作时间为1500小时，维修后勤带来的方便，最重要的是给战斗机带来成倍的战斗力。
发动机最大偏转角为±15度，转向速度达到30度／秒。由于喷管可上、下、左、右转动，因而它与前翼、襟翼、副翼和尾翼配合使用，使飞机更易于实现灵活的直接力控制，它通过可调喷口帮助飞机在起飞时抬头，也可用于着陆滑距时的反推力和空战中的紧急减速。此外，因为用推力转向不会带来一般使用舵面转弯而产生的阻力，因而在进行超音速飞行时效果更为显着，也有助于减小急减速盘旋时的盘旋半径。由于喷管用碳纤维复合材料制成，与耐热合金相比，冷却所需要的空气量少，因此加力燃烧室的空气流量相对有所增大，从而提高了可用推力。
机动特点
“苏-33M”的最大迎角也达到了120度，这是西方战斗机无法比拟的，即使美国下一代战斗机F-22也只能达到70度。这表明在战斗机大迎角方面，俄罗斯还是领先于美国，而大迎角性能越好，调整机头指向能力也就越强，争取到的第二次开火机会就越多。当然光大迎角性能出众还难以保证飞机有优异的格斗能力。飞机必须能存很大的迎角和很低的速度下飞行，并具有非常高的转弯角速度，以此占据有利攻击位置。
由于“苏-33M”采用鸭式三翼面布局和向量推力发动机，放宽了飞机的稳定度和减少了短周期振动次数，所以操纵回应是很突出的。据俄罗斯专家计算分析，“苏-33M”在9000米高度以0.4马赫飞行时，俯仰角速度将是“苏-33”的2倍。在12000米高度以1.2马赫飞行时，横滚率比“苏-33”高约20%。其他机动性能包括：在9000米高度以0.9马赫飞行时的持续盘旋超载将比“苏-33”增加10%，在1 0000米高度从0.8马赫加速到1.8马赫的肘间将比“苏-33”缩短7%以上，采用反推力后，从1.8马赫减速到0.8马赫的时间缩短约50%o显然“苏-33M”可以在空中紧急减速，迅速改变方向，并进入急速盘旋，这种性能对于空战中规避导弹相当的重要。
前翼和向量推力发动机的采用，使“苏-33M”的起飞和着陆性能大为提高。直接力控制的应用使飞机进场航迹的控制更为精确。据称，即使是在超常规气象条件下，“苏-33M”也可以在宽20米之内的跑道上着陆。
性能总评
用苏霍伊设计局研制人员的话讲，最新的“苏-33M”可以看作是“苏-37”的海上版本，其性能要远远优于“苏-33”，完全可以与美国的F-35相抗衡。
就目前透露的性能来看，“苏-33M”无论从哪个方面都不次于美国的F/A-18E/F型战斗机，亚洲多个国家都有意购买“苏-33M”，看来美国海军航空兵一枝独秀的局面将再一次遭受严重挑战。
注：以上文章来源：《军事世界画刊》杂志 作者：施征
