空中劍術大師——蘇57,硬槓F-22的蘇霍伊新一代傑作!

2020-12-17 裝備資料庫

去年俄羅斯紅星電視臺以系列紀錄片《從T—50到蘇—57》對俄羅斯第五代戰鬥機蘇—57進行高調宣傳。該系列紀錄片首次向外界展示了蘇—57的研製過程以及很多細節,尤其展示了該機在不加力狀態下,非常輕鬆地進入超音速巡航的飛行能力,以及令人嘆為觀止的超機動性能。

在影片中,蘇—57表現出的超機動性能較之美國F—22可以說有過之而無不及,但是對於外界非常關注的蘇—57隱身能力,則語言不詳。有匿名的俄方消息源以一些參加該項目的印度軍人的說法是,試飛中的蘇—57正面雷達截面積為0.5平方米,這一指標完全無法與美國F—22以及F—35相提並論。

2018年,俄羅斯國防部宣布蘇—57戰機已經通過國家測試,同時卻又發布消息稱不會大規模採購該型戰機,最後僅僅訂購了12架,而且在2020年前僅僅採購2架,後續的10架蘇—57將在2025年前交付。平心而論,這個合同還是非常難看的,其表明俄羅斯斥巨資併集十多年之力,克服重重困難努力研發的這款新一代戰鬥機,目前實際上處於非常微妙的境地。

上世紀80年代,蘇聯著名航空科研機構米高揚設計局和蘇霍伊設計局分別開始進行米格—29和蘇—27後續機型的設計工作,以保持其在航空武器裝備技術領域與美國的競爭態勢。但90年代初,蘇聯解體以及隨後一段時間的經濟衰退給獨立後的俄羅斯空軍武器裝備發展造成了非常嚴重的衝擊,由於科研經費嚴重短缺,俄羅斯空軍一度完全停止了新一代武器裝備的研發。而這一時期,美國則一直有條不紊地推進其綽號「猛禽」的新一代F—22隱形戰鬥機的研製工作,並於2005年正式裝備美空軍,從而與同為航空技術強國的俄羅斯拉開了距離。

同時,美國在90年代末開始實施F—35隱身戰鬥機的制工作,俄羅斯再次感受到來自西方先進空中武器裝備的沉重壓力。由於意識到前期無論是米高揚設計局的I—90,還是蘇霍伊設計局的蘇—47設計方案均無法滿足與美國F—22相抗衡的要求,俄羅斯空軍發布了新的第五代戰鬥機招標書,提出了新一代戰鬥機應該滿足的,具有低可探測性,低熱信號特徵,超高音速巡航以及更加敏捷等要求。

2001年4月,俄羅斯空軍再次修訂規範草案,對新一代戰鬥機的研發提出了更為詳細的要求。一個月後,蘇霍伊設計局拿出了研發新戰機的技術細節,採用AL—41F發動機和新的設計布局,已滿足超機動、低雷達和紅外信號特徵、超音速巡航等要求;同時裝機載相控陣雷達、頭盔目標指示系統以及性能先進的空空飛彈和空地飛彈等。

2002年4月,俄羅斯計劃委員會決定選擇蘇霍伊設計局負責領導開發和生產俄羅斯第五代戰鬥機,並於同年12月批准了該設計局提出的「預期的/有希望的前線航空系統」計劃,以及新戰機的總體設計,新戰機主要執行奪取地區制空權,對地攻擊和偵察任務將滿足下列戰術要求:作戰半徑大,可超音速巡航,雷達截面低,具有超機動性能,能夠短距起飛。蘇霍伊設計局賦予該新戰機的編號為T—50,又稱「前線航空兵來航空系統」以及701或者I—21工程。新戰機計劃在2006年實現首飛,2010年進入批量生產,2011年至2012年開始交付部隊,但是由於科學工程,組織以及資金等多方面因素,計劃進度一再出現拖延,2007年3月T—50樣機在俄羅斯遠東共青城開工製造,2010年1月第一架T—50樣機首飛成功。

2010年年底,第二架T—50樣機也加入了飛行試驗,這兩架樣機都未安裝雷達,以及武器控制系統,主要適用於空氣動力實驗和早期飛行試驗,並對動力系統和導航系統以及飛行控制系統進行評估。按計劃,2011年組裝的後兩家樣機將安裝完整的導航和攻擊系統。在2011年8月的第十屆莫斯科航展中,俄羅斯首次公開了將作為第五代戰鬥機的T—50樣機。

2011年11月,第三架T—50樣機首飛,隨後安裝主動相控陣雷達,於2012年8月進行了飛行測試,2012年12月安裝全套航電系統的第4架樣機也開始加入試飛。2013年10月,第一階段第五架樣機首飛成功。但是該樣期在2014年6月,在茹科夫斯基空軍基地進行地面試驗時發生火災,後機身損毀,隨後,製造廠將第6架樣機未完成的部件組裝到了受損的戰機上進行修復,修復後的戰機被重新命名為T—55—5R,並於2015年10月16日首飛成功。

2016年4月,第二階段的第一架,也就是T—50的第6架樣機完成組裝。據稱,該機在內部結構和氣動外形上較先前製造的5架樣機進行了優化,並已具備簡單的空戰能力。2016年11月,第7架樣機首飛成功,該機主要用於火控和武器系統方面的實驗。2017年4月T—50的第8架樣機組裝完成加入試飛,主要用於測試批量生產的航空電子設備。2017年8月和2017年12月,第9架樣機以及1架試生產型先後製造完成。

在8年的時間裡,蘇霍伊設計局先後製造了9架樣機和1架試生產型,持續開展了大量的試飛以及測試工作。2017年8月,俄羅斯空天軍總司令邦達列夫表示,正在測試的俄羅斯第五代戰鬥機T—50正式命名為蘇—57。第五代戰機的第一階段測試工作將於2017年12月結束,隨後開始第二階段測試,2018年3月,兩架蘇—57戰鬥機飛往敘利亞戰區開展實戰環境下的測試項目,期間使用內置彈倉進行武器發射。至此,蘇霍伊公司用接近20年基本上完成了俄羅斯第五代戰鬥機的研製工作,按計劃準備進入小批量生產。

蘇—57戰機機長19.8米,翼展13.95米,高4.74米,動力裝置為兩臺AL—41F1—117S加力發動機(試飛階段)/2臺「產品」30新型發動機(定型);空重18噸,最大起飛重量35噸,巡航速度1300~1800千米,最大飛行速度2600千米/時,航程5500千米,爬升率350米/秒,使用升限20000米。

從蘇—57整體布局特徵看,該機沿用了蘇—27系列優秀的中央升力氣動布局,頭錐正面近似菱形,主翼面積較大,成三角形,後掠角48度,機翼後緣後掠角10度,並加裝有兩組雙側升降副翼,機翼前緣延伸部分採用了新穎的可動邊條。整體式水平尾翼的外形與主翼相似,整體式雙垂尾尺寸較小,向外側傾斜約26度。蘇57的機動設計上顯示該局具有較大的升力係數和上佳的空氣動力性能。

蘇—57在前期試飛實驗階段,採用了兩臺帶全向矢量噴管的AL—41F1—117S渦扇噴氣發動機,單推力約15噸。裝備該型發動機的蘇—57在測試期間已經實現了超速巡航飛行能力和比較優異的超機動性能。2017年12月換裝「產品」30新型發動機的第2架樣機首飛成功。俄方資料稱,新型發動機的單臺推力達到18噸,比先前採用的發動機大約35%,推重比超過10,並同樣採用全向矢量噴管。新型發動機令蘇—57的飛行速度更快,機動性能更強,並將起飛距離縮短300多米。

蘇57的航電設備是全新的,其載雷達為季赫米洛夫設計局設計的N036有源相控陣雷達系統。該系統包括安裝在正前方及左右兩側的3部X波段雷達,以及兩側襟翼上的L波段雷達,這種布置使蘇—57的沿軸線的雷達視野可達到±135度。俄方資料顯示,N036雷達系統最大的探測距離為350~400千米,具有可以同時追蹤30個空中目標,並對其中8個發起攻擊的使用功能。在蘇—57的兩側及機腹和機背布置有101KS—U型光學/紅外探測和跟蹤系統,該系統集成了紅外傳感器,攝像儀,雷射指示/測距儀等多種設備及功能,形成對機外360度全視野檢測,並具有對空和對地雙工作模式,蘇—57採用的新型L402「喜馬拉雅」無線電偵查和對抗系統,可是其在不開啟雷達時,發現一定距離的目標並對敵探測設備實施幹擾。

蘇—57在其機腹進氣道中間設置有兩個串列布局的內置彈倉,但其彈倉的深度和容積似乎只能容納兩枚R—77M中遠距空空飛彈,或一枚KH—59MK2空面巡航飛彈。俄方雖然聲稱蘇—57戰鬥機可攜帶10噸各種類型的飛彈以及航空制導炸彈,但顯然指的是同時採用內置加外部掛載的方式,並且外掛武器佔比重更大,但外掛武器方式顯然只適用於不考慮隱身性的任務環境。

還在樣機測試期間,蘇霍伊公司及對外聲稱,他們的T—50戰鬥機實現了前所未有的雷達截面縮減,通過對蘇—57各個角度圖像進行仔細觀察,可見該機採取的降低雷達截面的措施,主要包括:頭椎剖面近似菱形,同時空中加油探頭內置,採用翼身融合設計和面積較小的雙斜短尾,腹部設置了內置武器艙;機翼後掠角更大,戰機的剖面近似三角形;機翼,尾翼前緣和一些邊緣設計為平行狀,已將他們產生的雷達反射波峰集中為少數幾個典型的波峰,並通過選擇合適的角度,將集後的波峰安排在偏離重點角度之外;機體採用大量複合材料製造。

至於蘇—57的雷達截面積究竟怎樣?是否能夠達到公認的隱身戰鬥機應低於0.01平方米的標準?實際上,自樣機公開以來,一直是外界議論的重點,很多人注意到T—50樣機在信號特徵管理方面存在的諸多漏洞,甚至缺陷,比如:其短而直的發動機進氣道,沒有採取任何遮蔽,這種設計雖然有利於空氣動力,但肯定不利於降低雷達信號特徵,人們甚至能夠從其進氣口直接看到發動機的壓氣機葉片,而其無可避免的是一種非常顯著的雷達反射源。

另外,蘇57的發動機推力矢量控制噴嘴以及巨大的自動傘容器,前緣活動機翼表面,起落架艙及武器艙合攏縫隙、坐艙右前方的球形突起等諸多部位均不利於減縮雷達反射,而且各個艙門合籠縫隙都沒有採取鋸齒處理。雖然俄羅斯方面稱已經採用了吸收雷達波塗料,但隱身塗料實際上並不能有效解決機體設計方面先天存在的問題。而且可以注意到迄今為止所有公開的蘇—57飛行影像資料都沒有看到該機安裝龍勃透鏡的證據,是否其研發單位從不關心在雷達屏幕上找不到正在進行測試飛行的T—50樣機?有消息稱,T—50樣機的雷達截面積是F—22戰鬥機的500倍。對此,雖然人們有激烈爭議,但俄羅斯方面並沒有出面澄清或者解釋,這在某種程度上已經間接證實了蘇—57的隱身性能,未能達到F—22的水準。

眾所周知,美國在研製F—22期間確定的第五代戰鬥機4S(即隱身、超音速巡航,超機動性以及超強的態勢感知)性能排序是隱身第一。而到研製F—35時,甚至放棄了超音速巡航和超機動性能,唯注重隱身和態勢感知。作為俄羅斯的第五代戰鬥機,蘇—57固然從一開始就提出要具有低雷達和紅外信號特徵,但並沒有將其放在最優先的次序。有俄羅斯媒體觀點認為,即使T—50的雷達面積只有0.5平方米,他畢竟還有自己的一些重要特徵,比如超音速巡航、轉彎速率、推重比、升限等性能均超過F—22,航程也大於F—22,因而具備成為第五代戰鬥機的資格。俄方甚至有人反擊美國F—35戰機,並不具備超音速巡航能力,何以被列為第五代戰鬥機?由此看來,蘇—57的主要設計理念是以可承受的成本儘量縮小雷達截面積的同時,突出超音速巡航能力和超機動能力。

俄媒體稱,根據作戰需求使蘇—57的雷達面積是0.5平方米,按照探測門檻和現代機載雷達可探測0.5平方目標的距離計算,剛好在多數現役超視距空空飛彈射程之外,可基本滿足作戰需求。依據上述觀點做出的空戰想定則是:在蘇—57與F—22發生空戰時,由於F—22的雷達截面積更小,且F—22使用的aAN/APG—77機載雷達,能夠探測200千米外雷達截面積為1平方米的目標,因此,可在約65千米距離發現雷達截面積為0.5平方米的蘇—57。而蘇—57的機載雷達只能探測到35千米處的F—22,顯然,F—22能夠做到先敵發現,為此蘇—57使用諸如紅外搜索與跟蹤系統、電子支援系統、輔助的L波段雷達與X波段主雷達以及數據融合等多種措施,以儘量做到與F—22同樣距離,發現對方,並在運用電子對抗設備幹擾其超視距攻擊能力的同時,利用蘇—57的高速性能,迅速進入近距戰鬥。

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