西蒙諾夫訪談錄

         Interview with Mikhail Simonov   

Science&Life April 2002

By  T.Novgorodskaya

Trans to English by Venik

Trains from English to Chinese by LUZE

    問：每一個曾經在航空展或電視轉播看過SU-27表演的人，哪怕只看過一次，都不得不讚嘆：這樣的飛機是怎麼創造出來的？

      我在九歲時看過一本叫做〝飛行員的一些錯誤〞的書。飛行員不可能確保自己不犯操作上的錯誤。飛行及飛機設計對於飛行員及設計師來說總是個難題。因為技術上或座艙介面的失誤，都將送上飛行員及乘客的生命。

    螺旋是最複雜的危險現象之一。本質上這是一種不可控制的空間指向運動：機首指向地面的飛機不受控制的以螺旋方式下降。避免螺旋的方法似乎就是讓飛行員了解他的飛機在失控之前的飛行限制。It should be mention that there are several similar phenomenon in aviation that begin with aircraft losing control and rolling on the sige,but not all of them result in a stupor.然而，雖然所有的飛行員都學習不同的方法以改出不同形式的螺旋，但實際飛行時真的能改出的並不多(絕大多數都發生於飛行員的失誤，少部分起因於機械故障)。有些飛機就是因為氣動力設計的問題而趕不出螺旋。這些嚴苛的飛行環境在民用機上幾乎是遇不到的，但在戰機上，機動力就是生命，這就是為何全世界的戰機設計師都努力於飛機的運動性能。氣動力性能關係到武器的籌載，並達到我們賦予戰機的性能要求。

    機動力是飛機改變位置的能力。自然的the must be a reason for initiating one or another maneuver.這樣的原因發生於許多不同的空戰環境：你一定希望當你能夠攻擊敵人時，敵人處於無法攻擊你的位置。這就是說，誰能夠轉得更快、先搶位，誰就是贏者。1940到1960年代的經典戰機因為先天運動性能的限制而遭遇許多問題。傳統的空戰是大批飛機同時進行的，數十架一群的飛機一齊動作，每個人都試圖在空戰中生存。戰機稍微異於對手的一些經典設計，就足以在空戰時延長至空時間5到6分鐘。空戰時，引擎發揮了推力極限，而且燃油消耗是相當驚人的。此外，即使獲勝，也不是每個人都能安然返航的。空戰結束後，平均每五架飛機中就有一架因為燃油用盡而回不去。這時如果飛行員能夠談社那最好，但若他是著降落，例如說，以高速在高速公路上著陸，結果是可預見的.....。因此許多國家的飛行員再參與空戰時就有回不了家的心理準備。即使在空戰區域外，飛行員必須隨時注意後面的情況，以免一不小心遭敵人暗算。這樣的空戰結束時，燃油警告登差不多亮起了，飛行員就必須要從他優秀的戰機中彈射出來。

問：如何選擇單用途的飛機呢？(...a sort of a single-use aircraft?)

    飛行員的生命是非常重要的，不過除了提升運動性能以外的方法是昂貴的，因此，超機動性領域的技術突破是我們最優先的任務。所謂的超機動性就是盡可能的達成〝人機一體〞的飛行操作。

問：有可能在設計階段就預測飛機是否具備超機動性能嗎？

    你應該知道誰是可能的對手。SU-27發展時，我們的焦點在於華約與北約的對抗。我們必須生產一種超越F-14、F-15、F-16及F-18的飛機。

    這架飛機是由蘇霍伊設計局及許多合作單位共同合作的。例如我們戰機的雷達是NII1及KB2研製的。我們的引擎是在我們提出要求後由留里卡設計局研製的。這樣的科學及技術聯合組織確保了新飛機的發展進度及品質。為了作出能打敗對手的飛機，我們必須有最好的引擎、最好的雷達、最好的飛彈，其他相關設備都要是最好的。

    在研製SU-27時我們發展了許多看似能超越F-15的發明，我們認為這架飛機似乎是比F-15好的飛機，但是超越了多少？答案是非常少。在近距離作戰時，我們的飛機將與F-15進入盤旋追擊狀態，彼此獲勝機會各半。

   我們了解到為了讓我們的飛機相對於對手有決定性的優勢，他不但要有超越對手的機動性，更要是好幾倍的機動性。機動性指的是機首的指向能力。在空戰中，能夠先將機首指向對手，就是得到優勢。因此我們認為，如果我們的飛機轉彎率達到對手的兩倍，我們就稱之為超機動性。

   超機動性能是指飛機能在任何狀態以對手轉彎率的兩倍以上指向目標的能力。

問：在這種極限條件下，發動機似乎會故障。

    首先發動機必須有超強的推力。現代軍用航空發動機是含有後燃器的渦輪扇發動機(後燃器是一種增力裝置，藉由燃燒注入後燃器的燃油並直接將他噴出以取得多餘的推力，這也要付出多餘的燃油)。SU-27的每具發動機推力達12.5頓，同時期美國F-15的發動機單具推力約在10.8到11頓。當然還有推力以外的性能要求。例如說，如果發動機噴嘴能夠偏轉大約15度，那會是很有幫助的，特別是空戰時，飛機已經達到臨界攻角的情況下。例如SU-27的攻角限制為24度，但空戰環境可能要求他能達到60至90，甚至是120度攻角。當飛行員做這類操作時，噴嘴必須立刻作出反應，將噴嘴轉到應該的位置。

    SU-30MK戰鬥轟炸機上使用的AL-31FP發動機的噴嘴能在水平面上偏轉正負3.2度，以及在垂直平面上偏轉正副15度。使用它的飛機將能做到其他飛機做不到的動作：迅速減速，像直昇機一樣的小半徑迴轉。

    1989年SU-27第一次現身巴黎航展時，西方有關單位評論(State Combat Aircraft Testing Institude)斷言SU-27比不上F-15。但我們仍堅持我們的飛機比美國人的還要好。

   當時美國人創了許多爬升紀錄。爬升時間是由飛機開始滑行時計算的，計算他到達預設的高度，例如3000、6000m等，所需的時間。所以從停放在地面開始，飛機就要盡可能的再最短時間內衝到預定的高度。當時所有的世界紀錄都是由F-15保持的。

    我們用SU-27搶走了F-15所保持的所有紀錄，證明我們的飛機在爬升性能上是超越F-15的。

問：這是怎麼達到的？ 

    首先，必須確保飛機在獲得最大推力前能完全靜止(以便一開始滑行就有最大加速度)。當飛機開後燃器時，只靠煞車是不夠的，因此需要用別的方法。首先我們以繩索連結飛機與一輛坦克，但，就在後燃器開啟的1秒後，我們聽到尖銳的聲音，並發現飛機拉著坦克跑。我們把修護旁邊跑道的大型工程車與坦克連在一起，才確保了SU-27達到最大推力前的完全靜止。

    引擎很早就達到極限推力，就在牽引線放開後不久，飛機很快就加速並進入垂直爬升狀態。飛機在垂直爬升階段突破音速，沒有一架飛機，甚至是火箭，能在這麼低的高度破音速。通常這只發生在高空，而我們在2000至3000m高就達到了。(LUZE注：顯然，這裡說的F-15是改裝機，而這裡說的破紀錄的SU-27是P-42)

   典型的空戰中，兩架飛機彼此追擊，進入盤旋狀態直到可以攻擊對方時。如果在一開始就達到90度攻角，我們就能很快的鎖定敵機並發射飛彈。這將顯著的改變近距離空戰思想並在幾秒內，而不是幾分鐘，確保勝利。

據說一開始並沒有想到SU-27能改出失速。

    是的，這是TsAGI根據風洞模型吹出的結果提出的：這架飛機不能從失速中改出。所以我們設計了供給限制器，將攻角限制在24度以內。

    在TsAGI，沒有一架SU-27的風洞模型能夠改出失速。為了驗證個個現象，我們建造了1/2比例的SU-27滑翔機，由Tu-16帶至10000m高空施放。該實驗機有自動控制系統，刻意讓飛機進入螺旋狀態，並備有螺旋解除傘以在改不出時施放。實驗結果，改出與改不出的情況各半。但我們總部能告訴飛行員：〝盡情飛吧！沒有問題的！〞因此我們同意TsAGI的建議，限制飛機的飛行性能。這是很可悲的：我們希望我們的飛機能達到高攻角，可是卻做不出這樣的飛機。

    最有趣的事發生在飛行測試中。試飛是相當繁重的工作，大約要進行5000次，包括結構強度、氣動力性能、射控性能等。

    在〝眼鏡蛇〞動作之前，試飛員包加契夫就做了一系列高攻角試驗。對此我非常擔憂，因為我知道美國F-16能夠達到60度攻角，但只能以特殊的反螺旋裝置才能改出這個動作。我們選擇別種方法測試我們飛機的高攻角性能，但仍相當憂心。然而，包加契夫總是成功的改出來。

    後續的測試證明，SU-27在高攻角運動時不會進入螺旋狀態。他能夠進入高攻角並且安全的回到正常操作狀態。這項發現打開超機動性的大門。但20年後的今天，我們仍不知道為什麼，我們只是做了實驗並且發現他。

    另一個有趣的現象是由V.Kotlov發現的。在一次試飛中，因壓力感測器失靈導致他得到錯誤的速度資料。他以為他飛得很快，因此認為自己可以爬升，他以很陡的坡度爬升，結果在8000m高時飛機停住了，他動力的反覆開關試圖讓飛機能回覆原來姿態，但是沒有，飛機開始以機尾朝下的姿態往下掉，飛行員還感受到失重現象。這就是後來的〝Bell〞動作(注：Bell是鐘擺，據說這是這個動作在俄國的名稱，西方國家稱之為〝尾滑〞)。

問：這都發生在幾秒鐘內嗎？

    大約20秒。但在空中感覺是很久的。

    還有一次試飛時，攻角達到60度，飛機進入螺旋狀態。Kotlov將之回報給地面指揮中心：〝失速了〞。因為當時我們認為SU-27不能改出失速，因此地面指揮員告訴飛行員：〝在4000m以上就要彈射〞。

    彈射是飛行員非常討厭做的事，不過為了避免更大的傷害，這位飛行員不在控制飛機，開始準備彈射。就在這時，他發現飛機改出螺旋，並且不再急速掉落。也就是說，當你放開對SU-27的操縱時，他能自己回到原來的狀態。改出後，他仍是可控的，Kotlov駕著他安全的降落。

也許這只是個巧合，不是嗎？

    一開使我們也這麼認為，畢竟在1000次的試飛中，這是唯一的一次。但不久之後，在遠東軍區發生更奇怪的事。有移位飛行員進行攔截訓練，飛機達到臨界攻角後就失速了，他根據地面指揮員的指示彈射出來。但，SU-27還是改出來，並且在自動飛控系統的操作下持續飛行直到燃油用盡。

    這促使我們開始了一系列實驗。過程中，SU-27再進入螺旋以及從中改出時展現了某種步安定性。可以確定的是，即使最有效的反螺旋方法也不見得讓飛機倖存。同時發現，當SU-27進入螺旋時，只要把所有控制面〝放鬆〞，他就能自己改出。據分析，認為這起因於SU-27的渦流體系在高攻角及測滑時的特殊器動力特性。

    這一系列的測試要感謝太空人Igor Volk，他指導了這一些飛行試驗，並確定了SU-27能在任何失控狀態中改出。

那麼為何風洞測試卻的到相反的結果呢？

    除了飛機器動佈局外，飛機尺寸對空氣的影響也必須考慮。流體力學中有個很重要的參數：雷諾數。是速率、尺寸、黏滯阻力等的函數，這個參數在比例模型及實際飛機上是差很多的。

為何說超機動性能可以減少飛機在雷達上的特徵？

    超機動性應該被看作是近距離空戰所用到的能力。一旦飛行員發現自己的飛機被敵方掃描，他要做的第一件事是爬升。爬升時，速度減低，飛機漸漸因為都卜勒效應而消失於敵雷達幕上。敵人也不是笨蛋，他也許會跟著將機頭抬起，以將掃描空域向上移。然而我們的飛機以進入垂直狀態且速度已經趨近於零。都卜勒雷達是只能處理移動目標的，若目標速度為零或小到某個程度時，都卜勒雷達就會將之當雜波率除，這樣敵人就看不到我們。此時他也許能目視我們，但雀無法發射雷達導引飛彈，因為彈頭同樣抓不到我們。  

有其他方法可以讓飛機隱匿於雷達嗎？

    這種所謂的〝匿蹤〞飛機正開始被重視。這種新技術將用在第五代戰機上。第一種使用匿宗技術的戰機是F-117A戰轟機，雖然他從未成為一架戰鬥機。他有很低的雷達特徵及很差的飛行性能，就像一個飛行熨斗。

我在某些資料上看到，在這架飛機發展過程中，你了解到機在航電系統大幅升級的急切性。這些設備在超機動飛機中可靠嗎？

          通常人們對俄國航電系統的負面評價是不合理的。我們同我們的雷達設計單位討論我們要的及他們能做到的。結論是，F-15的雷達約244kg，我們的同類產品重量將是他的好幾倍。但我們不擔心，我們的目的是在更遠的距離找到敵人。因此我們也裝備了光電探測暨標定系統，即使這樣會增加飛機重量。

    當SR-71戰略偵察機從挪威方向〝造訪〞時，SU-27及SU-30將警戒北方領空。SR-71再次出現時，我們的飛機已經等在空中。我們會與美國人玩個遊戲：我們不開雷達，只用光電探測系統就能在很遠的距離看到SR-71，即使我們是迎面接近，也是能很遠就發現他。

    所以你不能說我們的電子設備是失敗的。那是基於對敵機認識所提的要求。至於製作更好航電的飛機，那不是問題。

新一代飛機真的能用新型機翼的使用來提升器動性能嗎？

    為了減少機翼的超音速震波阻力，機翼必須有掠角。對於後掠翼而言，氣動力能夠平衡掉扭曲效應，使得結構趨於安全，但也因此造成升力損失。如果使用前掠翼的話，就不會有這問題，他的總升力更大，但同樣的，更容易彎曲及扭曲，因此有了結構的問題。

   美國人再X-29上作了這相關實驗，但基於某些因素沒有投入使用。而我們相信這些問題可以由複合材料解決。金屬結構沒有辦法承受這些應力。現在我們能作出以碳、環氧樹酯、有機材料危基底的高強度複合材料來解決這些問題，這種材料已經用在裝甲車上。

你對第五代戰機的超機動性有什麼期望？

    我有很深切的期盼。如果我們的隊手有第五代戰機，我們也就需要。這是基於勢力均衡的需要。不久前我們造訪某國家的航空展，他們的空軍領導人對我說：〝我們需要你們的飛機，我們有不同的飛機，但我們需要俄國的飛機使得敵人不敢進犯〞。這就是新一代戰機的任務之一：維持世界政治力量平衡。

本文為俄文翻至英文再翻至中文。因為翻譯的關係，連英文翻譯版都譯得很奇怪，有點前文不聯後文的感覺。不過裡面提到的一些SU-27的新聞卻相當重要且是第一手的，所以我仍將他翻譯出來供參考。