苏-47“金雕”：开启俄罗斯现代航空工业的“先驱者”

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第五代苏-57“超级苏西姆”(Супер-Сухим)的前身苏-47“金雕” (Berkut)喷气式飞机于1997年9月25日，由苏霍伊设计局试飞员伊戈尔·沃汀采夫首次试飞，被认为是最不寻常的飞机之一。首先，由于它的主要特点-反向掠翼。苏-47的数字控制系统和复合材料技术在外观上不那么引人注目，但同样先进。苏-47战机并没有投入量产，该机只是生产了一架测试样机。然而，“金雕”上使用的相关技术，已经应用在俄罗斯最新战机，第五代苏-57战斗机和俄国产新型MS-21中程干线客机上。

Su-47“金雕”在2019年莫斯科国际航空航天展览会（MAKS-2019）上展示

独特的“前掠翼”设计

在20世纪70年代末，苏联设计师开始研究下一代战斗机，苏霍伊设计局考虑了这款新机的概念，为外观提供了自己的选择，并确定了主要特征。根据军方的设计要求，这种新型多功能战斗机将开发超音速巡航飞行模式，在近距离空战中对空中目标进行全方位炮击，并对雷达具有隐身能力。除了所有这些要求外，一个更为主要的要求是必须具备超级机动性，正是由于这个特点决定了这款新机未来的外观。前掠翼(KOS)，一个不寻常的设计解决方案是使战斗机更具机动性。

1983年，苏霍伊设计局根据军方的具体条件要求，开始了代号为“S-22”新机型的研发工作。在此时，测试和标准型的苏-27战斗机引入系列的工作已经基本完成。在这种情况下，在西蒙诺夫的倡议下，苏霍伊设计局接到苏联航空工业部的任务，制造一种具有前掠翼(KOS)的试验飞机。后来，在苏联解体和随后的航空工业危机之后，该项目的资金停止，工作继续在苏霍伊设计局的主持下进行。它被决定停止建造一架原型机，它被命名为“S-37”。但苏霍伊设计局不仅成功建造了一架原始样机，而且还实施了飞行测试计划。该架新奇的战机在1999年的莫斯科国际航空航天展览会上以代号“S-37”向公众展示，直至2001年该战机被命名为苏-47绰号“金雕”，主要是因为它能够快速改变飞行方向或攻击角度。

飞行中的苏-47“金雕”战机(图片来源：维基媒体）

“前掠翼”设计的由来

苏-47在更先进的特性上不同于同时代的战机，实际上已经接近第五代战机。但这架飞机的主要特点是前掠翼。如果大多数人认为前掠翼，只是一个时髦的细节，当然，这给了飞机一个不寻常的外观，那么专家们有更合理的理由。

战机设计师很久以前就开始试验这种机翼。早在1944年，德国容克公司的Ju-287重型轰炸机，首次使用前掠翼设计。在1944年8月16日，Ju-287-V1首次试飞，结果十分令人满意。随后又进行改进分别研发了Ju-287-V2和Ju-287-V3两款机型，但随着二战后期的德国不断被盟军击败，该机型没有进行量产装备。随后，Ju-287-V1原型机在战争结束时被德军秘密炸毁,Ju-287-V2原型机被苏联缴获,并运回本国继续研究,并于1947年用前掠翼和粉末助推器制造了一种滑翔机，其速度达到了1150公里/小时，但由于性能不如后来的“伊尔-22”最终被苏联放弃。

飞行中的苏-47 “金雕”(图片来源:维基媒体)

“前掠翼”设计优势

为什么人们对前掠翼独特设计如此感兴趣？在不涉及技术细节的情况下，以下优点可以被关注：较少的空气阻力；在大迎角时良好的“行为”；前缘“向内”偏转以更好的隐身。即使不使用推力矢量控制的发动机，超机动性也来源于这些特性。后掠翼的优点很好地反映了它的主要缺点，或者更确切地说，反映了设计的技术复杂性。随着速度的增加，机翼上的载荷增加，机翼就会弯曲。他们试图通过增加机翼的刚性来应对这种“自我毁灭”，这导致了一个更重的结构。而苏-47使用复合材料的机翼，有一半是由复合材料组成的，这种连接长复合面板的新技术，使增加结构的刚度而不显著增加其重量成为可能。苏-47的机身由13%的复合材料组成，这使得它有可能减少飞机的总重量，以及减少雷达反射波，确保其能实现隐身的效果。

“前掠翼”存在问题

至于苏-47为什么最终未被俄罗斯军方采用，截止到目前也没有一个权威的官方说法，这主要是俄罗斯保密传统的体现。到底真相如何，苏霍伊自己也不说，外界只能猜测。笔者认为比较靠谱的说法是自身技术问题，前掠翼战机最重大的缺陷，就是结构发散问题无法解决。简单来说，就是反向掠翼的翼尖位于机翼根部之前，导致在气动载荷作用下，翼尖相对翼根产生的扭转变形，使翼尖的局部迎角增大，迎角增大又引起气动载荷的进一步增加，这种恶性循环的发展将使机翼结构破坏（很致命）。随着反向掠翼的增大，出现气动弹性发散速度迅速下降。当机翼前掠角由0递增到28时，机翼的发散速度降低为90%，按常规用加强结构增加刚度的办法来解决气动弹性问题，在重量上付出的代价是难以接受的。虽然随着机体材料技术发展，结构发散问题得到相应的解决，但是翼颤问题接踵而来，这也就是为什么苏-47机动性远超与F-22，反而被“下马”的原因。虽然前掠翼战机带来的机翼稳定由于材质问题，在超音速后更加尤为突出，现阶段技术水平根本无法解决，但前掠翼战机超音速飞行最大速度，远比不上后掠翼战机。因此前掠翼和后掠翼，如果是空战，那么前掠翼完爆后掠翼，但如果是远程打击、侦查和截击空战时，那么后掠翼的速度性能就体现出来了，所以下一代飞机必定是可变前掠翼飞机，但是还是由于机身材质问题，未必不会向苏-47一样胎死腹中根本原因就是自身技术问题，现在前掠翼飞机最重大的缺陷就是结构发散问题无法解决。

直至2010年，T-50的公开亮相，证明苏-47已经在综合性能上无法满足俄罗斯空军的性能需要，最终苏-47停止研发。

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