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关于苏霍伊换风格改设计“小朋友”战机这件事
www.wforum.com | 2021-06-01 19:29:20  世界军事网 | 0条评论 | 查看/发表评论

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  5月26日,俄罗斯媒体塔斯社援引俄罗斯国家技术集团Rostec一位内部人士的话称,俄罗斯航空器巨头苏霍伊公司正在研制一种单发、轻型、灵活的隐身战斗机。这是继苏-57和计划中的米格-41之后,第三款被曝光的俄罗斯隐身战斗机计划。这一描述也与此前的一张官方照片暗有关联——此前俄罗斯副总理鲍里索夫的办公桌上有一型不知名的单引擎战斗机模型,现在看来其应该就是苏霍伊轻型隐身战斗机而非之前猜测的米高扬轻型隐身战斗机的模型。正巧今天是六一国际儿童节,我们也借此来谈谈专注重型机(御姐)几十年的苏霍伊突然变成“萝莉控”的这件事。

  从此前鲍里索夫办公桌上的照片一角分析,该型战斗机将采用机腹DSI进气道,其进气道位置介于歼-10C与波音X-32验证机之间。这种机腹式进气道在空间上略低于发动机的安装位置,其后有较充足的空间布置上下弯曲的S形进气道。或许意味着苏霍伊自己也对在苏-57上采用的传统进气道+雷达屏障的布置不甚满意,转而寻求新的技术可行性。

  作为一款单发战斗机,比较靠前的肌肤进气道对弹舱布置也相当友好。其不会占用机身两侧过长的空间,在机身中部也可以向背部弯曲,能够同时满足对弹舱长度、宽度和深度的要求。从而避免出现向F-35那种弹舱虽大,形状却非常不规则,在某些情况系会限制载弹量的问题。

  此外,这也将是俄罗斯首次尝试此前只有美中两国应用的DSI进气道。由于现代战斗机飞行速度较快,因此其进气道口空气流速也非常快,不利于发动机压气机与燃烧室的工作。此外,进气道还需要对进气进行一定程度的压缩来提升发动机的工作性能。因此,传统进气道往往需要可调头锥、可调分流板对进气进行减速。可调机构可以较好的满足飞机在不同飞行速度下的进气减速需求,但结构重量较重,也不利于机头方向的隐身设计。因此,世界上现役或有希望进入现役的隐身战斗机很少采用类似的可调进气道。

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  F-22作为第一个吃螃蟹的隐身战斗机,开创性的使用了双斜切乘波进气道CARET设计,这种进气道设计的灵感来自于高超声速滑翔器。可以利用进气道固定结构的相互干扰实现对进气的减速加压。避免了进气道可调结构对于飞机隐身性能的影响,也同时降低了飞机的空重。

  但这种进气道结构并不能解决飞机的附面层效应,即贴着飞机机身的气流会减速到几乎静止,如果进气道紧贴飞机机身,则会导致进气道失速、发动机停车。为此,如米格-21、波音X-32一类的战斗机选择了机头进气来屏蔽机身附面层的影响。

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  此外,绝大部分战斗机的进气道都与机身隔开了一定的距离,这中间的结构叫做附面层隔道。附面层隔道的存在增加了战斗机正面的湿润面积,增大了其阻力。同时,这种空腔结构也会导致战斗机正面RCS的增大。

  为了消除附面层对战斗机进气道的影响,1990年代,洛克希德·马丁公司开始研发一种新型进气道——无附面层隔道超音速进气道,也就是我们今天熟知的DSI进气道。这种进气道具备CARET进气道结构简单的优点。采用DSI进气道的F-16试验机的实测结果表明,在高速进气效率上与传统进气道相差无几,亚音速进气效率甚至要高于传统进气道。同时DSI进气道还能够消除附面层对进气道的影响,在CARET进气道的基础上,进一步降低进气道阻力、结构重量和RCS。自DSI进气道问世后,美国F-35、我国歼-10B/C、枭龙、歼-20都采用了这种进气道结构。

  与美中两国不同,俄罗斯首款隐身战斗机苏-57的进气道设计介于传统可调进气道与CARET进气道之间。相当于把F-22的CARET进气道的一个斜切面变成了可调结构。这种结构使苏-57在高马赫数和过失速时都拥有较高的进气效率,说明这是一款同时兼顾过失速机动性和最大飞行速度的战斗机。其在这两项性能上的表现甚至很有可能都超出F-22。但其在隐身效果和重量上,比CARET进气道尚有所不及。这也体现出了苏-57极具个性的设计语言。

  而在新的战斗机模型上,俄罗斯也开始采用F-35和歼-20都在使用的DSI进气道,这说明俄罗斯的这架新飞机或许会在低速机动性上有所牺牲,而更加看重飞机的隐身性和轻量化。这也与其单发轻型战斗机的设计定位相吻合。

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  不过,从新战斗机模型的机头部分来看,其依旧延续了苏-57大加固外框的座舱盖设计。而从中美两国的经验来看,这种设计并不适合隐身战斗机。由于座舱盖的大外框必然高出金属镀膜的风挡玻璃,因此其势必会与风挡形成角反射器增大飞机正面的RCS。为了减小座舱盖的RCS,美国F-22战斗机采用了与F-16相似的风挡舱盖一体化设计,完全取消了座舱盖的加强筋。

  为了保证其风挡部分的强度,F-22的座舱盖整体做的都相当厚实,很难实现穿盖弹射。在飞机遇险需要弹射时,F-22必须同F-16一样,先用火箭整体抛离舱盖才能弹射。这无疑影响了飞行员的逃生速度。因此在F-35上,美军开始使用不同厚度的玻璃分别制造一体式舱盖的风挡部分和舱盖部分。由于这种设计舱盖部分的玻璃厚度较薄,难以对较厚的风挡部分形成有效的支撑,所以这种舱盖必须在风挡部分后内置一个加固框予以支撑。但由于这个加固框是内置的,所以不会对战斗机的隐身性产生影响。

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  除F-35外,我国现役的歼-20战斗机也采用了类似的座舱盖设计。而俄罗斯苏-57和新苏霍伊轻型战斗机都没有采用类似F-22或F-35的座舱盖设计,或许意味着俄罗斯在玻璃加工工艺上尚存在一定的不足。

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  在这些看得到的部分之外,Rostec的消息人士还透露了一些关于这款轻型战斗机的其他消息,比如:其将使用一台带有推力矢量控制功能的产品30发动机提供动力;最大飞行速度高于2马赫;拥有超机动性;同时具备有人驾驶和无人驾驶两个版本等。虽然其中有用的消息并不多,但从产品30发动机这一项可以看出,苏霍伊对这种轻型战斗机的定位应该是一种大量沿用已有的成熟设计发展而来的短平快的产品,很有可能是用来争夺海外市场的。

  对于外界的这一消息,Rostec公司负责人梅切佐夫称,苏霍伊确实在研发一款轻型隐身战斗机,但这款飞机尚未获得俄罗斯军方的认购,只是苏霍伊公司自费进行的项目。这也可以作为我们推测的佐证之一。毕竟俄罗斯战斗机的传统市场都是一些不太富裕的国家,相比于双发的苏-57,单发轻型隐身战斗机的物料成本、雷达成本、发动机成本都要低一些,这使其更容易被诸如越南、印尼、亚美尼亚等第三世界国家所接受。

  此外,如果这款战斗机研发顺利,且表现较好。同样属于“不太富裕国家”的俄罗斯也有可能将其“扶正”,作为苏-57和米格-41的辅助机型或下一代舰载机。毕竟他们最主要的假想敌——北约要么没有隐身战斗机,要么就是用了同样单发设计“萝莉战斗机”F-35,只有美国有极少量的F-22。即使俄罗斯大量装备类似的“萝莉战斗机”,俄罗斯空天军和海军也不太可能在质量上被北约国家航空兵压制。而如果这些计划全部实现,俄罗斯或将成为世界上唯一一个拥有3款现役第四代隐身战斗机的国家。

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