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關於蘇霍伊換風格改設計“小朋友”戰機這件事
送交者: 力挽狂瀾 2021年06月01日19:26:29 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  526日,俄羅斯媒體塔斯社援引俄羅斯國家技術集團Rostec一位內部人士的話稱,俄羅斯航空器巨頭蘇霍伊公司正在研製一種單發、輕型、靈活的隱身戰鬥機。這是繼蘇-57和計劃中的米格-41之後,第三款被曝光的俄羅斯隱身戰鬥機計劃。這一描述也與此前的一張官方照片暗有關聯——此前俄羅斯副總理鮑里索夫的辦公桌上有一型不知名的單引擎戰鬥機模型,現在看來其應該就是蘇霍伊輕型隱身戰鬥機而非之前猜測的米高揚輕型隱身戰鬥機的模型。正巧今天是六一國際兒童節,我們也藉此來談談專注重型機(御姐)幾十年的蘇霍伊突然變成“蘿莉控”的這件事。

   

  從此前鮑里索夫辦公桌上的照片一角分析,該型戰鬥機將採用機腹DSI進氣道,其進氣道位置介於殲-10C與波音X-32驗證機之間。這種機腹式進氣道在空間上略低於發動機的安裝位置,其後有較充足的空間布置上下彎曲的S形進氣道。或許意味着蘇霍伊自己也對在蘇-57上採用的傳統進氣道+雷達屏障的布置不甚滿意,轉而尋求新的技術可行性。

   

  作為一款單發戰鬥機,比較靠前的肌膚進氣道對彈艙布置也相當友好。其不會占用機身兩側過長的空間,在機身中部也可以向背部彎曲,能夠同時滿足對彈艙長度、寬度和深度的要求。從而避免出現向F-35那種彈艙雖大,形狀卻非常不規則,在某些情況系會限制載彈量的問題。

   

  此外,這也將是俄羅斯首次嘗試此前只有美中兩國應用的DSI進氣道。由於現代戰鬥機飛行速度較快,因此其進氣道口空氣流速也非常快,不利於發動機壓氣機與燃燒室的工作。此外,進氣道還需要對進氣進行一定程度的壓縮來提升發動機的工作性能。因此,傳統進氣道往往需要可調頭錐、可調分流板對進氣進行減速。可調機構可以較好的滿足飛機在不同飛行速度下的進氣減速需求,但結構重量較重,也不利於機頭方向的隱身設計。因此,世界上現役或有希望進入現役的隱身戰鬥機很少採用類似的可調進氣道。

   

  F-22作為第一個吃螃蟹的隱身戰鬥機,開創性的使用了雙斜切乘波進氣道CARET設計,這種進氣道設計的靈感來自於高超聲速滑翔器。可以利用進氣道固定結構的相互干擾實現對進氣的減速加壓。避免了進氣道可調結構對於飛機隱身性能的影響,也同時降低了飛機的空重。

   

  但這種進氣道結構並不能解決飛機的附面層效應,即貼着飛機機身的氣流會減速到幾乎靜止,如果進氣道緊貼飛機機身,則會導致進氣道失速、發動機停車。為此,如米格-21、波音X-32一類的戰鬥機選擇了機頭進氣來屏蔽機身附面層的影響。

   

  此外,絕大部分戰鬥機的進氣道都與機身隔開了一定的距離,這中間的結構叫做附面層隔道。附面層隔道的存在增加了戰鬥機正面的濕潤面積,增大了其阻力。同時,這種空腔結構也會導致戰鬥機正面RCS的增大。

   

  為了消除附面層對戰鬥機進氣道的影響,1990年代,洛克希德·馬丁公司開始研發一種新型進氣道——無附面層隔道超音速進氣道,也就是我們今天熟知的DSI進氣道。這種進氣道具備CARET進氣道結構簡單的優點。採用DSI進氣道的F-16試驗機的實測結果表明,在高速進氣效率上與傳統進氣道相差無幾,亞音速進氣效率甚至要高於傳統進氣道。同時DSI進氣道還能夠消除附面層對進氣道的影響,在CARET進氣道的基礎上,進一步降低進氣道阻力、結構重量和RCS。自DSI進氣道問世後,美國F-35、我國殲-10B/C、梟龍、殲-20都採用了這種進氣道結構。

   

  與美中兩國不同,俄羅斯首款隱身戰鬥機蘇-57的進氣道設計介於傳統可調進氣道與CARET進氣道之間。相當於把F-22CARET進氣道的一個斜切面變成了可調結構。這種結構使蘇-57在高馬赫數和過失速時都擁有較高的進氣效率,說明這是一款同時兼顧過失速機動性和最大飛行速度的戰鬥機。其在這兩項性能上的表現甚至很有可能都超出F-22。但其在隱身效果和重量上,比CARET進氣道尚有所不及。這也體現出了蘇-57極具個性的設計語言。

   

  而在新的戰鬥機模型上,俄羅斯也開始採用F-35和殲-20都在使用的DSI進氣道,這說明俄羅斯的這架新飛機或許會在低速機動性上有所犧牲,而更加看重飛機的隱身性和輕量化。這也與其單發輕型戰鬥機的設計定位相吻合。

   

  不過,從新戰鬥機模型的機頭部分來看,其依舊延續了蘇-57大加固外框的座艙蓋設計。而從中美兩國的經驗來看,這種設計並不適合隱身戰鬥機。由於座艙蓋的大外框必然高出金屬鍍膜的風擋玻璃,因此其勢必會與風擋形成角反射器增大飛機正面的RCS。為了減小座艙蓋的RCS,美國F-22戰鬥機採用了與F-16相似的風擋艙蓋一體化設計,完全取消了座艙蓋的加強筋。

   

  為了保證其風擋部分的強度,F-22的座艙蓋整體做的都相當厚實,很難實現穿蓋彈射。在飛機遇險需要彈射時,F-22必須同F-16一樣,先用火箭整體拋離艙蓋才能彈射。這無疑影響了飛行員的逃生速度。因此在F-35上,美軍開始使用不同厚度的玻璃分別製造一體式艙蓋的風擋部分和艙蓋部分。由於這種設計艙蓋部分的玻璃厚度較薄,難以對較厚的風擋部分形成有效的支撐,所以這種艙蓋必須在風擋部分後內置一個加固框予以支撐。但由於這個加固框是內置的,所以不會對戰鬥機的隱身性產生影響。

   

  F-35外,我國現役的殲-20戰鬥機也採用了類似的座艙蓋設計。而俄羅斯蘇-57和新蘇霍伊輕型戰鬥機都沒有採用類似F-22F-35的座艙蓋設計,或許意味着俄羅斯在玻璃加工工藝上尚存在一定的不足。

   

  在這些看得到的部分之外,Rostec的消息人士還透露了一些關於這款輕型戰鬥機的其他消息,比如:其將使用一台帶有推力矢量控制功能的產品30發動機提供動力;最大飛行速度高於2馬赫;擁有超機動性;同時具備有人駕駛和無人駕駛兩個版本等。雖然其中有用的消息並不多,但從產品30發動機這一項可以看出,蘇霍伊對這種輕型戰鬥機的定位應該是一種大量沿用已有的成熟設計發展而來的短平快的產品,很有可能是用來爭奪海外市場的。

   

  對於外界的這一消息,Rostec公司負責人梅切佐夫稱,蘇霍伊確實在研發一款輕型隱身戰鬥機,但這款飛機尚未獲得俄羅斯軍方的認購,只是蘇霍伊公司自費進行的項目。這也可以作為我們推測的佐證之一。畢竟俄羅斯戰鬥機的傳統市場都是一些不太富裕的國家,相比於雙發的蘇-57,單發輕型隱身戰鬥機的物料成本、雷達成本、發動機成本都要低一些,這使其更容易被諸如越南、印尼、亞美尼亞等第三世界國家所接受。

   

  此外,如果這款戰鬥機研發順利,且表現較好。同樣屬於不太富裕國家的俄羅斯也有可能將其扶正,作為蘇-57和米格-41的輔助機型或下一代艦載機。畢竟他們最主要的假想敵——北約要麼沒有隱身戰鬥機,要麼就是用了同樣單發設計“蘿莉戰鬥機”F-35,只有美國有極少量的F-22。即使俄羅斯大量裝備類似的蘿莉戰鬥機,俄羅斯空天軍和海軍也不太可能在質量上被北約國家航空兵壓制。而如果這些計劃全部實現,俄羅斯或將成為世界上唯一一個擁有3款現役第四代隱身戰鬥機的國家。


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