浅谈苏27与米格29/F15C/F16C B50机动性之对比

美苏三代机机动性之争一直以来也算是来军坛热点，历来各路粉丝争执不下，谁也说不服谁。我这次也来趟一下这潭浑水。

对比数据来源均为各型飞机的飞行手册（下面附截图），其中苏27为2004版的苏27SK手册，米格29为1994年德空版手册，F16为2003年修订的Block50版手册， F15C为1989年修订版采用PW220发动机的飞行手册，F15E为1993版采用PW229发动机的飞行手册。话说回来， F15系列中机动性最好的要数最早的采用F100PW100的F15A，重量最轻，发动机静推力也更大，但是就是发动机可靠性太差，使得成功获得了机库皇后美誉，该型号早已退役，故未考虑。由于苏27与米格29手册上的空速均为指示空速，需先进行换算只真速和对应的马赫数（米格29的单位为节，还需要先换算成千米）。

通过查表换算（具体过程省略），可以得知3000米海拔高度指示空速IAS为400，500，600，700，800，900千米/时的对应真速TAS分别为：479，598，718，838，957，1077千米/时（注：900千米IAS对应真速TAS为估算），国际标准大气条件3000米海拔对应音速为1182千米每时，因此各真速对应马赫数为0.405，0.505，0.607，0.709，0.810，0.911 。为了便于对比，我们统一按照苏27及米格29的指示空速400，500，600，700，800，900千米/时的对应马赫数0.405，0.505，0.607，0.709，0.810，0.911时的值作为对比空速值。（注：所有数值均已对末位做四舍五入处理）

之所以取百整数指示空速作为参考速度点，主要是考虑苏27手册的包线图的细分刻度的网格较大，取整有利于减小读值误差，而F15/F16/米格29手册包线图都有速度细分刻度的网格线，即使不取整读值误差也相对较小。而且也有利于米格29的取值，不用再费劲将米格29的空速换算至真速和马赫数，直接读取对应指示空速即可。

而之所以取3000米的海拔高度而非海平面，主要是由于苏27SK飞行手册上没有海平面的数据，海平面不需要指示空速和真速之间进行换算反而会容易许多，也少一点换算误差。

其次，实际空战很少会在海平面发生，3000米海拔高度属于典型的近距格斗高度，取这个高度更具的代表性。当然，最重要的是3000米海拔各个机型手册中均有对应高度的包线方便对比（10000英尺换算高度为3048米，非常接近3000，对此稍微做一些补偿即可）。其他高度除了海平面很难直接进行对比。

通过坐标测量，可知已知苏27对应法向过载（20000千克，对应可用燃油约2.7吨（使用空重约17.3吨）） 为（G）：3.25，4.35，5.55，6.9，8.3，9.1，由于苏27手册上过载值为法向过载，那么还需换算至对应的水平过载，对应水平稳盘过载为（G)：3.09，4.23，5.46，6.83，8.24，9.04。

F16C block50对应重量22000磅（内油0.908吨）时高度10000英尺（3048米）(发动机GE129)水平过载分别为：3.21，4.31，5.46，6.66，8.01，8.96。

（2023.3.6注：F16C使用空重少算了287磅的机炮弹药重量，因此22000磅重量时实际内油量应为0.79吨。因为手册中的使用空重并不包含机炮弹药重量，详见链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/565174932）

苏27换算到同等内油情况过载，即重量19100千克，内油1.8吨，则水平过载分别应为：3.24，4.43，5.72，7.15，8.63，9.46。

重量换算属于简化方法，苏27SK手册中给出的计算不同重量下的稳盘过载值的方法就是通过计算重量与20000千克的比值乘以包线图中对应的稳盘值来获得。

之所以可以这样换算，是基于以下原理：已知飞机都实际稳盘过载值等于当时的升阻比与推重比的乘积，在高度速度及过载升力不变的情况下，由于最大稳盘时飞机已经处于该高度和速度下的最佳升阻比，因此，可以将该升阻比视为不变的，改变的只有由于重量改变造成的推重比变化，而此时在该高度速度和对应最佳升阻比所处的迎角下推力也是不变的，那么机身重量就成了唯一的变量，稳盘过载值与重量成反比。在已知某重量最大稳盘过载包线的情况下，自然也就可以推算出其他重量下对应的最大稳盘过载。

F15C PW220版经过MSIP升级后使用空重为13.39吨（29500磅），加上1.6吨可用燃油重量为14.99吨，手册里37000磅（16.798吨）重量时对应的法向过载值分别为：3.00，3.97，5.10，6.20，7.42，8.50。换算到14.99吨重量的对应法向过载值为3.36，4.45，5.72，6.95，8.31，9.53，水平过载值分别为3.21，4.34，5.63，6.88，8.26，9.47 。

（2023.03.06备注：F15C使用空重同样未包含机炮弹药重量，因此实际内油也会少一点）

F15E（无CFT）对应法向过载（重量40000磅，内油2.96吨，高度3048米，发动机PW229）：3.16，4.06，5.09，6.26，7.51，8.81

（2023.03.06备注：实际使用F100PW229的F15E使用空重应为15.7吨，加上机炮弹药重量则为15.83吨，比原来多出了约0.8吨，因此实际40000磅时F15E内油应为2.16吨，详见链接：

https://www.zhihu.com/pin/1609270064083038208）

按同等内油量1.9吨计算，则法向过载分别为3.36，4.31，5.40，6.65，7.98，9.36，对应水平过载为：3.21，4.19，5.31，6.57，7.92，9.31。

米格29（重量13000千克，内油2吨，海拔3000米）在对应的指示空速216节，270节，324节，378节，432节，486节时对应法向过载分别为：3.15，3.98，4.98，6.00，7.20，8.18，对应水平过载为2.99，3.85，4.88，5.92，7.13，8.12。

按同等内油计算（1.2吨内油），对应过载应为：3.19，4.10，5.20，6.31，7.60，8.65

上述计算F15/16高度为10000英尺（3048米），比米格29和苏27高50米，影响虽然很小，但为尽量消除影响，上述F15/16过载值均增加了0.02G作为补偿。

对于苏30MKK，假设使用空重为18.5吨，同样1.8吨内油，假设升阻比与苏27一样（由于亚声速主要的零升阻力是摩擦阻力，因此苏30零阻增加不大。而平飞时阻力较大的高耸的座舱及机背在大迎角机动时不但不会构成阻力，反而可能会因为减少了大迎角时座舱后方的气流分离从而减阻增升），二者发动机相同，因此假定苏30 的机动升阻比相对苏27是不变的（当然事实上苏30的机动性也是很不错的），根据苏27的过载值和增重幅度可计算得到对应过载值为：3.05，4.17，5.38，6.73，8.12，8.90。

综上所有数据可得：

需要说明的是，苏27除了飞行手册外，还有一个苏联中央流体院的机动性对比计算报告。有以讹传讹的消息认为该报告是真正的苏27试飞包线数据，但是从原材料的介绍来看并非如此，该报告的包线是中央流体院TsAGI根据苏27的N - 10书本1原始操作手册计算的，至于这个N - 10书本1原始操作手册是什么东西，我也说不清楚，不过可以知道的是，他应该是根据苏27的某些早期试飞数据按照某种计算模型计算出来的包线， 而其他如F15/16/狂风G2的数据则是来自苏联空军和航空工业部的训练研究机构的报告。

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通过计算发现这份计算报告中苏27瞬盘时各个速度下使用的最大升力系数刚好为1.6（升力系数1.6为风洞试验阶段确定的飞机最大允许升力系数，一般是稳定性或低头力矩控制能力限制），与苏27飞行手册上的实测值并不一致且稍低，飞行手册上苏27在0.5马赫24度迎角时升力系数达1.85，0.6马赫23度迎角升力系数为1.7，0.3马赫时仅20度迎角升力系数就已达到1.65，按照线性斜率计算，24度迎角对应的升力系数则高达1.95，远高于其他几种飞机对应迎角下的升力系数。故应该只是根据风洞试验确定的允许升力系数，由此看该报告出来的时间应该比已经完成A阶段国家鉴定试验的1983年底要早上许多，更多的是理论计算结果。

该报告采用的数据应该是较为早期的估算数据，按照该报告苏27半油空战重量为18920千克，使用空战只有16.3吨，空重的话估计低于15.8吨（实际按照上图给出的来源实际上还应包含2中2近的空空导弹重量，那么该报告计算用的苏27空重甚至低于15吨，有点夸张了，因此咱就忽略掉还有导弹的事），这个数据比1985年开始批生产的苏27空重16.52吨要轻得多，甚至轻于T10S首飞前的1981年前的数据，因此，该报告中的数据大概率应是苏27首飞前的估算值，而不是什么所谓的实际试飞值，那时候三姨夫的推力曲线也还比较惨。

先不管这些，咱们就以这份报告的数据验算一下看到底如何？

已知这时候的苏27半内油时18920千克，按半油2635千克计算（苏27正常载油量为5270千克）使用空重不到16.3吨， 就按16.5吨算，再加1.8吨可用燃油重量约18.3吨，所以，此时的苏27按18.3吨计算过载。

则此时对应的苏27水平稳盘过载分别应是3.49，4.70，5.80，7.27，8.52，8.41。

将其与苏27Sk手册数据对比如下：

由于计算报告的苏27空重取值较轻，因此在大部分速段，计算报告中的苏27稳盘值更好一点。但计算报告的0.911马赫下稳盘不增反降了，可能与早期三姨夫跨声速推力凹陷有关（通常不考虑跨声速过载限制的话最大稳盘值应该在0.9马赫左右），该计算报告中的F15跨声速段没有这个问题，2004版飞行手册中也没有这个问题。估计是由于该计算报告采用的可能是第一批次的三姨夫的数据，仍存在大量缺陷。实际上到1985年第2批次推力才实现达标，而89年才开始进行验证试飞的第3批次也就是现在用的Sep3才是真正较为完善的版本。对比之下飞行手册上的数据除了最后两个点外基本上都比计算报告上的稳盘过载值低一些，主要原因应该是除了飞行手册中使用的计算重量更大外，该手册中的数据还是加挂了2中2近增加了阻力时的值，而其他的计算模型都是没有带有挂载的数据。

由于对照手册包线图横纵坐标找点难免存在一定的误差，包括图纸本身也会有一点误差，因此上述过载值都属于估读值，不可能十分精确， 还请各位看官见谅。

另对网上针对苏27SK手册中的稳盘数据包线的争议做一些说明。

有人说苏27手册上的稳盘值在0.9-1.2马赫的跨声速区没有常见的凹陷（主要原因是一般发动机安装推力曲线在跨声速会出现一段不稳定的凹陷区以及飞机激波阻力发散的影响），因此至少这一段不是实际试飞值，而是基于发动机理想推力曲线下的理论计算值，但这对我们的对比计算并不构成影响，因为最大速度值只取到靠近激波阻力发散点的0.911马赫（这个速度点的值由于过载限制，本身也没什么意义，只作为参考），所以，苏27手册上该部分是否是基于理想推力模型的理论值对我们的计算1.0马赫前的亚跨声速稳盘并没有影响。苏27跨声速区本身就是试飞难点，大过载时的力矩突然变化造成突发上仰一不小心可能就会发生空中解体事故，这部分数据至少在这个图画出来时（包括虚线段）还是不完整的。如下图所示，在带彩图版的苏27SK飞行手册包线图中,我们可以清楚地看到，右上角以红字标注了两条红色实线内位置为仪表读数不稳定区（中文为笔者添加的翻译），恰好是在跨声速区会出现凹陷的区间。

所以苏霍伊对跨声速采取了一刀切的方式将0.85-1.25马赫过载限制在6.5G(对应21400千克时，不同重量下过载限制不同，但给定的最大升力负载相同，飞机的使用迎角及主要结构所受的气动力也就相同)。在中央流体院的计算报告中反而考虑了发动机1.0马赫后跨声速的推力曲线下降，不过当时的发动机本身推力曲线包括低空时的进气道控制律也都还存在缺陷，所以也未必能代表完善后的苏27SK跨声速最大稳盘过载。

对比之后可以发现，几种典型的空军型三代机在3000米海拔各个速度下的最大稳盘过载都相差不大，苏27整体上略有优势，但0.9马赫时的过载峰值F15C最高为9.47，实际可用9G。该速度下苏27虽然计算值有9.46G，但实际可用过载才7.28G。而稳盘整体最差的反而是一般人都认为机动性较好的米格29，甚至不如增重后的苏30MKK。

另外，除了稳盘外，机动性指标还包含了瞬盘，加速，爬升，滚转等指标，限于篇幅，这里我不再进行详细数据对比，仅进行简单的定性分析和对比。

关于瞬盘性能，由于苏27在可用升力系数上有绝对优势，其升力系数斜率比其他几种三代机高出甚多，因此瞬盘是最好的，由于升力系数斜率高，且翼载荷相比F16/米格29等更低，因此同样速度和过载的瞬盘时需用迎角更小，加之苏27在这几种三代机中展弦比也是最高的，因此对应的诱导阻力也就比其他对比机来说要低的多，从而瞬盘能量损失率也更低，尤其是低速大迎角时，苏27在瞬盘和能量损失率以及低速操控性上都有相当的优势。

一个显著的对比是，在海平面同样0.54马赫的角点速度条件下，F16 B50在重量22000磅时（约0.8吨可用内油）做8G过载（迎角限制过载），需要迎角为18度，而苏27在重量21400千克（4.1吨可用内油）做8G过载（迎角限制过载），需用迎角仅为14度不到。

另外还有一个明显的误区就是，通常人们将某次航展展板上苏27的最大瞬盘值28度当做在给出的战斗重量19吨下的值，但是这个数据与手册数据明显存在差距，根据手册中给出的迎角包线可以看出重量为21400千克时8G过载限制对应海平面24迎角限制时的速度约为0.47马赫，计算可得出相应角速度刚好为28度，这才是某展板上给出的28度/秒瞬盘值的由来，其实际计算重量应为21.4吨是对应的最大瞬盘角速度，使用19吨的重量其实属于张冠李戴了。即使按照最大升力系数被限制为1.6的TsAGI计算报告，其18.92吨（与19吨只差0.08吨）时的最大瞬盘值都超过了30度/秒接近31度/秒。而按照苏27手册19吨时可用过载放宽至9G（对应升力与21.4吨8G过载相同），那么在海平面0.47马赫24度迎角相同的升力下最大瞬盘角速度其实应该为31.6度/秒（计算过程见链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/575647835）。
不过F15和米格29也有自身的优势，一个是推比高，可以有效补充能量，二个对F15来说，虽然升力系数斜率最低，但翼载荷是最低的，可以有效弥补升力劣势，其三，米格29和F15属于静稳定设计，大迎角纵向配平的裕度更高，反而使得可用迎角更大，米格29可手动解除迎角限制将可用迎角提高到40度（会损失一点横向稳定性），F15也有近40度的可控迎角，所以空战中也得小心它冷不防通过牺牲能量换角度给你来那么一下子。最后，F16因为迎角限制，可用升力不足，瞬盘在几者中只好屈居垫底了。

因此，综合来看几者瞬盘性能排名：1.苏27，2.米格29，3.F15，4.F16（第2、3名位置调换一下也其实可成立，米格29虽然升力斜率稍高，但是翼载荷告了不少）

再来看加速性能，第一是F16C预订，虽然40000英尺高空加速性能苏27和F15C更好一点，但这里主要比较的是中低空机动后的能量恢复能力，F16C推力大，湿面积小，低空加速性能最强。第二应该是F15C，推比最高，第三米格29，第四苏27，苏27虽然升力系数高，但是低空直线飞行属于升力过剩，而湿面积最大，推比也相对较低，加之机头下倾角度加大，低空小迎角时阻力较大，因此加速性能最弱。苏27当初研制时的指标是1000米高度600千米/时加速至1100千米/时的时间不大于13秒，实际1985年国家试飞鉴定结果是15秒，远未达标。直到最新的超侧卫苏35才将加速时间缩短到13.8秒，勉强接近了最初的指标值。

综合来看几者加速性能排名：1. F16，2. F15，3.米格29，4. 苏27

爬升性能，第一应该是米格29，根据《怎样才能在一场狗斗中获胜？来自一位F-16和米格

-29双料教官的故事》一文，米格29和F15C实机对比过，最终米格29胜出。其次应该就是F15，高推比低翼载，爬升性能自然优异。至于苏27与F16 B50不太好比较，如果要说只看海平面最大爬升率（SEP）的话，肯定F16更强，但是爬升率并不是只看海平面最大爬升率，不同海拔下发动机的推力性能变化，翼载荷高低在不同海拔下的影响，不同海拔下飞机迎角变化对升阻比的影响，还有不同速度段下的爬升能力，等等，影响因素很多，总之爬升性能绝不是只看海平面0.9马赫左右的最大SEP值，只看海平面最大SEP其实是非常片面的。综合来看，我认为苏27爬升性能是要优于F16的。苏27的高升力系数和较低的翼载在较高的海拔及低速需用迎角较大时优势会逐渐发挥出来，而F16只在低海拔和高速小迎角时占优。所以，综合来看爬升性能苏27应该排在F16之前（是不是大跌眼镜？如果按照中航工业的飞机设计手册中的数据，苏27在这几种飞机中反而爬升性能是最好的，当然那个表格貌似选取的重量指标并不统一，数据来源可能也不准确，因此不予采用。不过我也记得雷强说过虽然F16推重比更高一些，但歼十垂直机动性和F16相当，而二者都要弱于苏27。

因此，综合来看几者爬升性能性能排名：1. 米格29，2. F15，3.苏27，4.F16

最后，再来看下滚转（滚转率是敏捷性指标，但敏捷性也是机动性的一部分），这个就非常容易比较了，第一F16，第二F15，第三苏27，第四米格29（不要问我为什么米格29排最后，因为从手册数据看它滚转率就是最低的）。

所以滚转率排名：1、F16，2、F15，3、苏27，4、米格29

增加一个关于苏27的总结：

本文不拘泥于通常对比所用的海平面最大过载和SEP值的对比，因为空重基本上不会发生在海平面峰值速度下，超低空通常都是虫子这类低速飞机的天下，当然翼载高的飞机在低空也有优势（机翼小零阻小），而翼载低的飞机中高空优势则会凸显，所以一般空中优势的飞机通常会尽量减小翼载荷（但也不是越低越好）。而3000米海拔0.4-0.9马赫是最常见的格斗区域之一，这时候的对比显然要更合理且贴近实战。

总结来说，苏27在这几种三代机中各个机动性指标的排名分别是：

稳盘第一，瞬盘第一，低空加速倒数第一，爬升倒数第二，滚转倒数第二。

可以说苏27是一种优势和劣势都相当明显的飞机，总结来说就是水平转弯机动性能非常强，低空高速时垂直机动性稍弱，低空能量恢复速度略低，滚转敏捷性不佳。

另外联想到空翼网飞行员报告系列中乌克兰的苏27飞行员关于苏27和米格29对抗的描述：米格29在垂直机动性能上更好（推重比高），但苏27飞行员总有办法将对抗引入到水平和倾斜方向中来（这时候苏27占有优势）。另外一句话就是做某些同样的动作，米格29需要用7G过载才能完成，而苏27只需要用5G过载就可以完成了。这句话的言下之意就是：做同样一个角速度的转弯，苏27需用的速度更小，因此过载也就更小，而在同样速度下，苏27则可以做出更高的过载的转弯，从而在角逐中占据优势。这就是高升力系数斜率带来的优势。

苏27虽然气动设计水平上要优于其余几种飞机，但是由于飞机超重的影响，严重拖累了部分的机动性能指标，如果飞机能够得到有效减重，机动性将得到进一步提升（譬如歼11B）

Over

（此文原载于知乎个人专栏，转载至B站稍微做了些改动）