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剑指“天空之王”的苏-57(原创.科普)

已有 5899 次阅读 2019-12-27 11:05 |系统分类:科普集锦

李嘉骞 沈海军

    据俄罗斯《共青团真理报》2019年12月24日报道,一架苏-57战斗机当天在测试时意外失控坠地,飞行员弹射逃生,这是苏-57首次发生坠机事故。苏57战机原计划于27日正式交付俄罗斯空军,无疑,此次坠机事件给这款俄罗斯最新一代战机的前途蒙上了一层厚重的阴影。

这几年来,俄罗斯苏-57战斗机吸引了不少目光。先是去年俄罗斯在叙利亚战场部署苏-57引起广泛关注。紧接着,因坚持采购俄罗斯S-400防空导弹系统被北约盟友美国踢出F-35隐形战机项目的土耳其方面宣布,已经找到美制F-35战斗机的替代品,外界一直在关注土耳其可能用苏-57机型来替代先进的F-35战机。2019年5月15日,俄罗斯总统网站发布公告,俄罗斯总统普京在索契举行的国防工业发展问题会议上表示,俄军将在2027年前采购76架第5代战机苏-57,并在2028年前用这种飞机装备空军的3个航空团。

这不禁让人对苏-57的战斗力产生好奇,一时间,国内外对于苏-57战机能否撼动F-22“猛禽”天空霸主地位的讨论此起彼伏。各国专家都从各自立场出发,基于两者装备的性能数据进行判断,结果不尽相同。这些纸面数据是否能够真正转化为真实的战斗力、打赢空战,还是未知之数。但是不可否认的是,苏-57已经开始向天空之王”F-22发起了挑战。

命运多舛

-57是具有隐身能力的双引擎多用途第五代(相当于中美两国认定的第四代)制空及对地战机,是由俄罗斯联邦联合航空制造公司旗下苏霍伊航空集团主导,在“未来战术空军战斗复合体(PAK-FA)”计划下进行研究、开发及生产的高性能多用途战机。

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苏-57战斗机

-57的构想在2002年就有了,俄罗斯空军委托苏霍伊设计局主导“PAK FA”计划的发展,代号为“I-21”,其中有一个较小版本用于俄罗斯海军航空部队,印度也加入其中并负责开发双座型。在“I-21”的研制中,苏霍伊设计局融合了-47米格1.44战斗机的技术,制造出了苏-57的前身——T-50战斗机,T是三角翼的意思(前掠翼或者后掠翼的内部代号则为S)。T-50即为苏霍伊设计局竞标俄罗斯国防部第五代战机项目的原型机。

2007年第一台T-50原型机“诞生”了,接下来本应该是到试飞测试、不断升级的阶段,结果这次试飞因为引擎故障被搁置了,技术问题一直没被克服,就这样又过了3年。在2010129日,T-50首架样机T-50-1准备完毕,在阿穆尔河共青城飞机跑道上起飞,完成了历时47分钟的首次试飞任务。

本以为试飞了,就能松口气了,没想到后续的试飞试验进程又历经了一波三折。先是201010月,俄罗斯联合航空制造公司表示在年底前可能与印度签订设计草案协议,时任印度空军总参谋长表示采购T-50的费用为250亿美元左右,但由于印度计划大量采购西方新型战斗机,是否仍将订购T-50战斗机还不确定,项目资金前景堪忧。在20146月,T-50第五架原型机在试飞时出现引擎燃烧受损严重,只能拆了东墙补西墙,拿没有修好的第六架原型机的零件来修补。

2017811日,在庆祝俄罗斯空军成立105周年之际,空天军总司令邦达列夫上将在接受俄国防部红星台采访时首度证实,T-50终于获得制式代号苏-57。但仅过了一年,在2018年,印度突然暂停了共同研制的资金投入,俄政府也减少了在项目上的投资,苏-57的研究又一度陷入难以进行的地步。可是已经投入那么多心血,半途而废可能真的满盘皆输了。好在俄政府还是没有完全撤单,从原先的数量改成第一批先采购12架,于是苏-57的项目得以继续进行。

备受争议

2010年苏-57刚一露面,大家就怀疑其血统不正,因为看上去就是"砸扁"的苏-27。虽然采用外倾式垂尾和可动边条,使外观与苏-27有点差异,但总体上,苏-57的机体结构是根据苏-27开发的,没有完全按照五代机必备的“4S”性能指标进行彻底地全新设计。所谓“4S”,系指隐形(Stealth)、超音速巡航(Supersonic)、超视距感知(Superior-sensor)和超机动(Super-agility)。

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苏-57的发动机布局和苏-27一样,均为机身下悬吊方案,采用机腹下双进气道

五代机与之前战机最大的区别是隐形性能,各国现役主力战机在这个方面无法通过技术改进来实现,而苏-57恰恰在隐形方面缺口最大。苏-57的发动机布局和苏-27一样,均为机身下悬吊方案,采用机腹下双进气道,这种布局的优点是继承性强,利于简化设计难度,缩短开发周期,但同时导致了最大的隐患——进气道与发动机直通,发动机风扇叶片缺乏遮蔽,高速运转的叶片形成强烈的雷达反射源,很难实现有效的前半球隐形。空战中,双方飞机开始接近时,都是机头对准对方,这个方向的隐形能力差,就难以在空战中先敌发现和进攻。

另辟蹊径

虽然国际上对于苏-57的隐身性能并不看好,认为其比不上F-22F-35,但俄罗斯专家并不这么认为,他们认为苏-57是朝着多用途方向设计的。对于俄罗斯而言,广袤的西伯利亚人口稀少,防空薄弱,没有那么多雷达和预警机可用于日常的探测,因此需要米格-31的雷达像预警机那样工作。苏-57是需要替换老旧的米格-31作为新的服役战机的,也会面临做类似的工作,此时雷达常开的苏-57就不可能再隐形,增加隐形指标对其来说在作战效能上来说并没有多大提升。那么,反其道而行之,如果这种情况下隐身不起作用,那么就增强探测能力。

所以我们看到苏-57上有襟翼雷达,还有机身侧面雷达,也还集成并进化了光电探测系统。苏-57配备了N036“松鼠”型雷达,该雷达性能将超越美国的F-22F-35战斗机,因为N036雷达将保障几乎全面的空中情况监察。俄罗斯专家阿列克谢·列昂科夫称,“在现代空战中,战机受到防空系统和敌机的双重威胁,全面的视野将成为巨大的优势。苏-57分别在机翼前缘,机身上方和下方,以及尾翼装配雷达组件。全方位多角度的雷达天线,使F-22F-35的所有隐形努力实际上都失去效用。”

-57的机载有源相控阵雷达的飞行测试起始于2012年,除了可探测到隐形飞机外,还可同时跟踪10多个目标。俄罗斯季霍米罗夫仪器制造科学研究所已宣布,N036雷达成功通过飞行测试,并达到了上报的参数。俄罗斯空天军将从2019年起获得苏-57战机的批量供应。除此之外,俄罗斯方面称,苏-57还有出色的无线电电子战模块,可以压制敌方导弹的寻的系统。

这么多探测系统需要更大电力供应和有效冷却,加上俄罗斯的国土面积大,所以苏-57必然需要大航程。正因此,苏霍伊在研制苏-27时候在气动上做了很多研究,包括双发动机窄间距布局和双发动机宽间距升力体布局,比较的结果是双发动机宽间距升力体布局能够有更大的内部空间和更高的巡航效率。

俄专家表示,苏-57装备了三维矢量推力发动机AL-41F1,而不是F-22那种二维矢量推力发动机,这意味着俄罗斯飞机的机动性更好。此外,AL-41F1发动机允许苏-57战斗机在没有打开加力燃烧室的情况下,也能达到2马赫的速度。

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苏-57的三维矢量推力发动机喷管

关于机载武器,苏-57有两个大的内置武器舱,几乎占了飞机的整个使用长度。每个武器舱最多可搭载4K-77M空对空导弹,射程已经达到近200千米,大致与美国的AIM-120先进中程空对空导弹相当。

挑战“天空之王”

洛克希德-马丁公司的F-22战斗机自200512月宣布形成初始作战能力以来,已有十多年,它将隐身和令人震撼的机动性,与传感器、强有力的武器结合在一起,号称是天空之王,也是目前最标准的“五代机”。但美国《国家利益》的大卫·马宗达日前撰文指出,俄罗斯的苏-57已经开始挑战F-22

从动力角度而言,苏-57处于顶尖水平。苏-57的初始版本是由苏-35S发动机的改进版驱动,这种发动机被称为AL-41F1,单台加力推力可达14.5吨,远超最初推出的原始AL-31发动机。第二阶段发动机(30型)已经处于结尾状态,试验工作接近结束。第二阶段发动机的燃油效率和发动机推力将远远超过AL-41F1,其设计技术性能和达到的参数指标完全符合世界第五代发动机的要,这种发动机据称可以产生约17吨的推力,预计2020年中期投入使用。苏-57在接收新引擎后,机动性可能会略超F-22

从空气动力学的角度来看,俄罗斯专家指出,苏-57在气动性能设计上有两大优势,一是继承了苏-27的中央升力体气动布局,增加了升力系数。二是使用了较大的可动边条,它可以参与飞机配平,进一步增大升力系数。总的来看,苏-57的最大升力系数要高于F-22,同时翼载荷也不高,这使得其常规机动性,特别是瞬时盘旋能力更具优势。另外,苏-57的推力矢量发动机具有一定的外倾安装角,通过发动机的差动有利于飞机的滚转机动控制。

虽然这些优点还不足以为苏-57隐形战机提供压倒性的军事优势,但这将值得苏-57的潜在对手三思而后行。


--《百科知识》约稿



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