
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。

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
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。
1992,一次不甚友好的邀请
应俄罗斯空军邀请,1992年夏,美国兰利空军基地94FS中队的F-15D飞往俄罗斯,进行友好访问。当然,比起俄罗斯,航空爱好者更加关注那里的苏-27UB。这也是美国第一次如此近距离的接触铁幕另一边的该型机。人们关心的不是友好访问本身,而是苏-27和F-15孰强孰弱的问题。F-15刚刚接受波斯湾的战火洗礼,出尽风头。而苏-27正是为对抗F-15而生,是华约国家的空中新锐。二者均代表了当时两国空中优势战斗机的最高水平(当然这是指单座战斗型而非双座教练型)。如果爆发“龙虎斗”,必将十分精彩。
遗憾的是,两国均禁止了可能的缠斗演习科目。原因如下:
剧烈的空战机动有可能导致相撞。一旦任何一架飞机坠毁,若未能及时控制残骸,即会导致泄密。
其次,为防止自身的航电数据被捕获,F-15D将雷达及一切传感器关闭。且除了副油箱外不携带任何外挂装备。此时的F-15D几乎相当于一架没有作战能力可言的民航机。
