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准4代机,聊聊苏-35战斗机的结构设计特点

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苏-35战斗机,北约代号“侧卫-E”或“超侧卫”,是苏霍伊设计局在苏-27战斗机的基础上研制的深度改进型单座双发、超机动多用途重型战斗机,在战斗机世代上属于第3代战斗机改进型号,即第3代半战斗机。苏35战机除了隐身性能不及4代机外,其它性能基本是4代机的标准,今天我们来聊聊苏-35战斗机的结构设计特点。

苏-35的外型整体而言非常简洁,大部分天线、传感器都改为隐藏设计。主空速管由机首移至原来副空速管处(座舱两侧),副空速管移至雷达罩后方。机首增长增厚,以安装更大的雷达及更多航电设备,侧面看去因而下倾的比苏-27更大。若不算苏-27S的空速管,则苏-35增长近1m,主要就是来自机首的增长。光电探测器移至风挡右侧,左侧则安装可伸缩空中加油管,光电球侧移一方面是为了多出空间安装加油管,另一方面也因让飞行员有了更好的视野。座舱两侧装有可收纳的夜间加油照明灯。垂直尾翼加大,以得到更好的偏航稳定性能。此外垂尾及其方向舵的形状也略为改变,在垂尾顶端,由苏-27的下切改成平直,是苏-35的重要识别特征。尾椎加粗,并将阻力伞由尾椎末端移至上方,使末端可以容纳后视雷达及较多航电设备。三翼面布局、无攻角限制、全数位飞控。

将原来的翼前缘延伸增大,并在其侧加装可分别操纵的前翼,其前缘后掠角53.5度,翼展6.43m,面积3平方米,偏转角+3.5到-51.5度,由LERX内的液压装置驱动。这个设计相当于在前段增加翼面积,加上前翼产生的涡流及优异的高攻角控制能力,提升了总升力、同时使升力中心前移,使得飞机更为灵巧,且转弯时阻力更低;更强的涡流流经翼根使得该处升力增加,因此在相同于苏-27的总升力条件下,翼根负荷较低,这意味着同样的结构强度能忍受更高的G值,再加上苏-35的结构亦强于苏-27S,故正常操作极限比基本型多约1G(达9.5至10G),是第一种公布正常极限达10G的战斗机。

前翼设计是大幅提升苏-35运动性能的两大关键之一(另一大关键是飞控系统)。上述众多优点最主要来自前翼涡流延缓失速的作用,该作用提高了失速攻角,也就是使升力系数达极大值的攻角提高;另外其前翼紧临主翼,与主翼产生近耦合效应故增大了升力系数曲线斜率(即同攻角时升力系数提高了),两种效应共同提高苏-35的升力性能,调整机首涡流下手就能增强高攻角稳定性并提升可用攻角,甚至解除螺旋等等。只要有适当的飞控指令,前翼便能提供这项服务。但是在后来飞控指令软件的满足不了前翼的复杂控制,苏-35量产型取消了前翼。

苏-35除了用三翼面设计带来绝佳的气动力性能外,真正的重点在航电设备,提升自动化、计算机化、人性化、指管通情(C3I)能力等,与同时期西方开发中的新世代战斗机的航电设计理念相同。大幅提升航电性能的结果是重量增加,必须有其他改良才能避免机动性、加速性、航程的下降。因此除了以前翼提升操控性外,还装备更大推力的发动机,此外,主翼与垂尾内的油箱也予以增大,油箱总容积达13000公升,因而可达到近4000km的无外援航程。故苏-35无论在机动性、加速性、结构效益、航电性能各方面都全面优于苏-27S,而不像其他改型如苏-30般有取有舍。

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