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晨枫小苑

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西西河水浪打浪,一浪打到网易上。我本是喜欢纸上谈兵的一介草民,在西西河那边开了一个小铺子,这是海外华人的一个精神家园。我是一个一坐下来就不动窝的懒人,但架不住友人的邀请,到网易也开了一个茶摊。阿庆嫂是怎么说来着:来的都是客。希望您能喜欢我这小号。来来来,先握一个手! 当然,主有主规,客有客道。请勿随地吐痰,喧哗扰众,或者乱贴小广告。不欢迎指桑骂槐,更不准恶语伤人。

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沉重的起飞 - 谈谈苏霍伊T-50  

2010-01-30 14:32:49|  分类: 鹰击长空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1月29日,“俄罗斯24”电视台转引苏霍伊公司新闻处消息称,俄罗斯第五代战斗机T -50成功完成首次试飞。报道称,T-50飞行了大约45分钟,“飞机的表现非常出色,已达到我们对试飞的所有期望。这次首飞是成功的”。至此,一直深藏迷雾之中的俄罗斯第五代战斗机正式亮相了。

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犹抱琵琶半遮面的T-50终于首飞了

俄罗斯空军的现役主力苏-27和米格-29的首飞已经是30年前的事了。这30年里,俄罗斯曾多次努力,追赶由于F-22的出现而重新拉大的差距。在苏联解体的前夜,米格I-44已经接近完成首飞准备,但苏联解体后的极端经济困难使得米格I-44最终流产。米格设计局曾勉强进行滑跑试验,甚至秘密地进行了首飞,试图造成既成事实,逼迫军方出资继续研制,但俄罗斯军方实在是无力资助,只好听由眼看就要做熟的米饭成为夹生饭。米格I-44的流产最终连累了米格设计局,曾经是苏联战斗机代名词的米格如今已经落下帷幕,并入了以苏霍伊为主的俄罗斯联合飞机公司(OAK)。

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米格I-44生不逢时,只有进博物馆的命

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S-37惊世骇俗,但依然没有成为第五代战斗机

苏霍伊设计局在1997年9月出人意料地推出S-37前掠翼研究机,引起了人们对俄罗斯第五代战斗机的无限遐想。但S-37尽管获得了苏霍伊的貌似正式的编号苏-47,最后还是没有超过研究机的地步,没有成为俄罗斯的第五代战斗机。

进入21世纪,俄罗斯空军委托苏霍伊设计局研制名为PAK-FA(意为“未来前线战斗机系统”)的第五代战斗机,还把印度弄进来“负责”开发双座型,再一次激发了人们的想象。苏霍伊设计局对PAK-FA的内部代号为T-50,T是三角翼的意思,前掠翼或者后掠翼的内部代号则为S。多年来,人们对T-50的外形和性能大加猜测,但直到这一次正式亮相,T-50一直是犹抱琵琶半遮面,不露真相。

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首飞的T-50据说是没有装用新发动机和雷达的,主要用于测试基本飞行性能,这是通行的做法,但这也意味者里形成实战能力还有距离

俄罗斯的电视报道没有对飞行性能和武器系统多加透露,但《独立报》报道,试飞的T-50使用的是苏-35BM的4++代发动机,没有采用第五代发动机,也没有第五代的主动电扫雷达。这样看来,试飞飞机主要是验证气动外形和基本飞行性能的,离实战水平的第五代战斗机还有一定的距离。

从外形来看,T-50结合了F-22和苏-27的特点,力图在隐身、超音速巡航、机动性方面达到较好的平衡。         

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在可预见的将来,F-22将作为世界战斗机技术的标杆

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T-50受F-22的影响是显然的,和苏-27的渊源更是清晰可见

T-50是一架单座、双发、双垂尾的重型战斗机,采用两侧翼下进气,具有较大的机腹武器舱。T-50明显地和F-22有很多相像之处,但也有明显的苏霍伊特色。事实上,T-50与其说是F-22的翻版,不如说是F-22化的苏-27。苏-27最大的设计特色是由翼身融合体和翼下双发组成的宽大的升力体,双发之间的隧道在大迎角飞行时兜住迎面气流,两侧的发动机舱好比巨型翼刀,平坦的机腹和水滴形的背鳍组成巨型机翼,在一定的条件下产生的升力可以高达总升力的40%,辅佐本来已经很大的机翼,使实际翼载进一步降低,极大地提高了机动性。T-50为了机内武器舱的空间,部分填补了隧道的空间,但还是有一个较浅的隧道存在,保留了升力体的作用。

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T-50没有完全舍弃苏-27的大间距双发加翼身融合体的基本格局,不过把双发之间的隧道部分填补起来,用作机内武器舱

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较厚的隧道使得尾锥格外肥大,相映成趣的是格外小的平尾和垂尾,这应该反映了T-50的飞控大量采用推力转向的事实

部分填平的隧道和左右分得很开的双发使得机尾的处理比较棘手,处理不好会造成巨大的后体阻力。苏-27采用一个巨大的尾锥填补尾后的低压区,T-50的尾锥进一步增大,或许兼作额外的机内油箱,或许容纳后向的探测和电子对抗设备,增加T-50的全向状态感知能力或自卫电子对抗能力。

T-50采用了和F-22一样的大型梯形翼,翼面积大,刚性好,容易做到边缘对齐。平尾像苏-27一样“悬挂”在尾撑之后,垂尾外倾,以减小侧向的雷达反射面积。有意思的是平尾和垂尾的面积都很小,除了降低雷达反射面积和飞行阻力外,这只能说明一个问题:T-50大量采用推力转向辅佐偏航和俯仰稳定性,但还没有大胆到完全依靠推力转向。

比较有意思的是T-50的大边条。大边条不仅产生涡升力,还有利于为翼下进气口提供预压缩,减小大迎角下进气道的气流紊乱,改善发动机的工作条件。苏 -27也采用大边条,但苏-27的边条设计还比较保守,就是简单弧线过渡。F-18E采用饱满的所谓哥特式大边条,效果更好,但设计要求也更高,否则容易弄巧成拙。在俄罗斯对边条的深入研究和丰富经验支持下,T-50采用了更大胆的梯形边条,和进气口、机翼的设计融为一体。更有意思的是,边条前半是可动的,不仅产生更强的涡升力,还可以通过可动的边条前缘控制涡升力的位置,适合不同飞行状态的需要。应该指出,可动的边条前缘和鸭翼还是有差距的。鸭翼有两大作用,1、产生涡升力;2、产生配平力矩。可动边条在产生可控涡升力上和鸭翼相当,但不足以产生配平力矩。鸭翼也是机翼,鸭翼靠产生升力来产生控制力矩,但机翼产生升力的前提是气流的连续性。流经边条上表面的气流要到机尾才能和流经对应的下表面的气流汇合,破坏气流连续性的因素太多了,所以可动边条无法充当配平用的鸭翼,也和前缘襟翼改变机翼弯度的机制有本质的不同。另一方面,T-50的大型进气口可能是固定的,可动边条或许还能充当调节进气激波位置的作用。

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T-50的可动边条是一个设计上的创新,起到可控涡升力的作用

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大型斜切菱形进气口应该是由隐身考虑的,但翼下的溢流道设计虽然简单有效,对隐身却是大大的不利,是一个细节上的缺失。进气口外侧的翼下鼓包作用不明,可能是电子战或者被动探测系统的吊舱

俄罗斯从三翼面的苏-35时代开始,就对推力转向做了大量的研究,对将推力转向结合进飞控系统深有心得。T-50的平尾和垂尾都出奇地小,说明了俄罗斯的推力转向的功力。结合可动边条的可控涡升力,T-50将具有出类拔萃的机动性。

T-50采用近似F-22的大型斜切菱形进气口,超音速性能和隐身性能兼优。不过T-50的进气口的边界层分离设计实际上和F-18E更加接近,不是穿过机翼从上表面泄放,而是从翼下横向的溢流道泄放。这样的设计比较简单,也不影响机翼的构造,更不占用机翼油箱的体积,但形成雷达波的角反射区,不利于隐身。从有限的照片上还很难判别T-50是否采用S形进气道,发动机舱平直的筒形似乎说明进气道没有弯曲,但作为以隐身为主要设计指标之一的第五代战斗机,T- 50的进气道没有任何弯曲似乎不可思议。就有限的照片来看,进气道最多只有有限的弯曲。这对发动机工作状态的影响小,对飞机整体布局的影响也小,但对隐身不利。座舱盖没有采用F-22那样的无框架构造,也不利于隐身。T-50采用了机头锥的折边和机翼边缘对齐等典型的隐身处理,但总体来说似乎不愿意为隐身而在细节上多做牺牲。T-50在前向隐身最重要的进气口设计上三心二意,双发之间的隧道也增加了对上视雷达的雷达反射特征,或许说明了俄罗斯对隐身的战术作用的定位,也或许说明了俄罗斯对T-50在成本上的定位。

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座舱盖没有采用F-22那样的无框架结构,也是增加前向雷达特征的一个败笔。座舱盖顶上有一条纵向的加强筋,这是现代战斗机中很少见的。T-50继承了苏-27的传统,采用红外光电探测系统补充雷达

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大量的铆钉使得机体表面平滑度很成问题,舱盖和蒙皮也不齐平,对隐身的影响不可忽视

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T-50的进气道是否有弯曲是一个问号。对比T-50和YF-23的进气口和喷口位置,似乎说明T-50的进气道同样有上下的弯曲

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但上下弯曲的进气道不大可能保持机体下表面的平直,YF-23的下表面就是弯曲的

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弯曲嵌入机体的进气道也是上表面的隆起异常地大

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但T-50不仅下表面平直,上表面的隆起也不比苏-27大

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侧视图更清楚地显示了发动机的安装位置,更难置信T-50的进气道有显著的弯曲

雷达隐身只是隐身的一部分,红外隐身也同样重要。现代战斗机不光大量使用红外制导的空空导弹,还是用红外搜索跟踪系统对远方的敌机做被动搜索和跟踪。F- 22采用矩形的二维推力转向喷口,将喷流压扁,展开,最大限度地增加喷流的截面积,极大地强化和环境冷空气的混合,降低发动机的红外特征。T-50采用的是传统的圆形截面喷口,这就注定了喷流和环境空气的混合不如矩形喷口。

作为第五代战斗机,T-50应该具有优秀的超音速巡航能力,但恰恰在这一点上,T-50或许并不出色。超音速巡航是一个模糊的概念。巡航速度本来指升阻比最高时的速度,在这个速度下可以达到最大的航程。F-22的最初设计要求是在离前线160千米的地方起飞出击,高亚音速接近前线,然后以超音速巡航深入敌后650千米,执行攻势制空作战,然后以超音速巡航退出战斗,直到返回友邻空域后,按高亚音速返航。但事实上F-22不能达到这个最初的要求,所以现在只要能以非加力推力达到超音速(最好能达到1.5倍左右音速)都称为具有超音速巡航能力了。T-50应该也具有这个能力,但大间距双发和升力体使得机体的湿面积很大,超音速阻力很大,T-50的超音速巡航时间或者航程并不乐观。较大的机体湿面积也是机体表面的气动加热加剧,增加红外特征。机体表面气动加热引起的红外特征是非常难以抑制的。相比之下,F-22的外形要紧凑得多,更有利于实现超音速巡航。

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T-50双发之间的隧道里是机内武器舱,可能有前后两个

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相比之下,F-22的武器舱里武器投放就比较少碰撞的顾忌

T-50采用双发之间的机内武器舱,避免了依靠外挂武器造成的强烈雷达反射特征和气动阻力。不过缩在隧道内的武器舱在高机动时发射有和机体碰撞的危险,这个位置并不理想。F-22或者YF-23的机内武器舱都和机体表面齐平,最大限度地避免发射是碰撞的危险。

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有30年苏-27经验后,旧瓶装新酒的苏-35BM的试飞和投产尚且一波三折,T-50的前途并不平坦

T-50还不是定型的第五代战斗机,新发动机和雷达都还没有装机。如果在成熟技术上研制的苏-35BM的试飞和装备进度可以作为参考的话,T-50离量产和装备还有很大的距离。

在划时代的苏-27首飞30年后,T-50凝聚了俄罗斯航空技术的精华。但苏-27在襁褓中遇到严重问题后,总师西蒙诺夫毅然壮士断腕,在凤凰涅磐之后塑造了一代名机,不仅在口头上压倒F-15,在实际上也做到了,真正做到了后来居上。YF-22在1990年就试飞了,近20年后T-50不仅姗姗来迟,还后来而不能居上,冷战结束后俄罗斯军工科技大出血的后果昭然若著,俄罗斯航空技术的衰败可见一斑。T-50与其说是俄罗斯航空迟开的蓓蕾,不如说是俄罗斯航空在溺水中的最后挣扎。

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