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俄罗斯版本的FC31靠谱嘛?

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(原标题:观察者网一周外军军评:俄罗斯版本的FC31靠谱嘛?)

【文/观察者网专栏作者 王世纯】

本周最重要的军事新闻,无疑是苏霍伊公司在莫斯科航展前夕“整活”。7月15日,俄罗斯苏霍伊公司研制的新一代五代机突然在社交媒体上曝光。从社交媒体上公布的现场画面来看,这款五代机目前被防水布覆盖,尚不清楚是原型机还是全尺寸模型。从外形轮廓来看,这是一款单发隐身战机,采用了类似美制YF-23A的V型尾翼,没有水平尾翼,同时该机下颌部分凸起,不清楚是航电设备还是机颌进气道。

大概目前是这么个状态 图源:见微博水印

尽管这架飞机目前还处于一个“粽子机”的状态,“神龙见首不见尾”,但作为一款主打外贸的新平台,苏霍伊公司以前曾公布过该机的指标:新机将使用推力超过18吨的最新“产品30”发动机、新机的起飞重量不超过18吨,最大速度将超过2马赫,推重比不低于1。由于采用了矢量推进(TVC),该机具有亚音速超机动性和短距起降能力。该机布局将使用下机颌进气,而在初期试飞阶段可能先用AL31/AL41系列发动机代替。

新机将在设计过程中将广泛使用研制苏-57时积累的经验,包括使用苏-57上成熟的新一代吸波材料、航电设备和武器系统。

副总理看了都说好 图源:社交媒体

除了指标以外,苏霍伊还发布了一段“神龙见首不见尾”的新一代五代机视频,视频中阿根廷、阿联酋、越南和印度飞行员在一款神秘的新五代机前面集合,暗示这款五代机可能走向外贸。视频也透露了该机的几条信息,比如高原/热带环境适应性、超低空突防能力以及这款战机的基本外貌。

考虑到去年12月曝光的照片里,俄罗斯联邦副总理尤里鲍里索夫桌面上曾摆着一-架腹部进气的新一代未知战斗机项目模型,俄罗斯现在似乎不是一个特别喜欢保密的国家,所以笔者预计这架五代机的模样不会脱离现有俄罗斯热心军迷的CG作图,希望本文发稿两天后笔者不会被“打脸”。

它要是两侧进气我这军评可就白写了 图源:社交媒体

随着五代机技术和设计理念的扩散,近年来什么国家有个新五代机方案都不稀奇,对于航空底蕴深厚的俄罗斯来讲更是如此。不过,和其他国家方案不同的是,这架飞机有很强的“厂所自研”性质——这是苏霍伊“接盘”米格设计局早期方案后自筹经费搞出来的项目,这让中国人有很强烈的既视感,不少人将其称呼为“苏霍伊的FC-31”,实际上俄罗斯人也是这么承认的。

俄罗斯技术集团负责人谢尔盖·切梅佐夫干脆直接说,这个新飞机是“自筹资金、成本低廉,是俄罗斯版的“FC-31”,可以说,在下一代原型机上马方面,中俄两个“霍伊”选择了同样的道路。

“坏了,我成替身了”

不过,新俄五代在立项上的命运和隔壁的31001多少有点相似,但和设计理念相对“保守”的鹘鹰相比,苏霍伊公司选择了一条截然不同的道路。新俄五代机选择了当代战机中极为罕见的“单大推、无平尾、前机颌进气”设计。这种五代机设计此前只有80年代早期的ATF原型机设计和波音公司JSF验证机X-32上有所应用。而俄罗斯选择这样的设计也有他自身的考虑。

大概是这么个构型 图源:社交媒体

五代机和以前战机最大的不同之处就是隐身性能,因此一架五代机的研制绕不开气动外形、动力系统和弹舱长度三个关键子系统的指标取舍。当代入役的三款五代机:歼-20、F-22和F-35无疑都是围绕这些进行取舍。

F-22和歼-20在设计之初就追求多波段隐身和飞行性能、因此使用了双大推双发窄间距紧凑机身布局,对弹舱尺寸进行了取舍。而使用双大推以后,F-22的紧凑弹舱一般只携带对空弹,打击能力极为有限。歼-20为了保持更大的弹舱尺寸有限地拉长了机身,牺牲了空重和亚音速性能。而和718工程进行竞标的原案,也就是外界津津乐道的“雪鸮”方案,为了超长的弹舱长度,不得不将机身拉到了22米。可以说,如果想让隐身战机能够“制霸天空”,当代隐身战机或多或少都要在弹舱性能上进行一些取舍。

歼-20强劲的性能背后,是弹舱上的取舍


想要保证弹舱的大小,飞机就必须拉长到和一只猫猫一样长 图源:社交媒体

除了F-22和歼-20两款典型隐身战机以外,几个在五代机方面“穷追猛进”的国家也进行了更加保守的选择。后起之秀的五代机方案往往选择最“靠谱”的设计——也就是双发窄间距紧凑机身布局。欧洲的FCAS、英国的“暴风”、我国的FC-31验证机和韩国的KFX均选择了这种布局。这种布局的好处首先是采用了两个发动机,对航发的成熟度要求低,其次是方便在飞行性能上和隐身布局上进行安排。

但这种设计的缺点是,弹舱深度和长度受限于发动机长度和进气道。反映到具体设计上,不管是“暴风”、FCAS还是FC-31,其弹舱长度都受限,FCAS因为采用了EJ200这种先进推力,保障了相对长一点的弹舱,而韩国的KFX干脆因为设计不出来足够长度的弹舱而降档为了“四代半”。

常规布局的结果就是多少弹舱有点紧张,有的国家就给弹舱紧张没了 图源:社交媒体

如果隐身战机注重打击能力,就需要在“是否继续使用双大推”上做文章了。美军在设计以打击地面目标为主的JSF联合攻击战斗机上就对战机的隐身载弹性能提出了硬指标,因此波音X-32、洛克希德马丁公司X-35两型JSF五代机原型机的设计思路就是围绕弹舱布置和动力系统来设计飞机。两者都不约而同的选择了单大推设计。

单大推设计对于布置弹舱而言非常友好

虽然同为“单大推—下颌进气”,但X-32的设计思路和俄罗斯新五代还是不同:X-32A采用下颌式进气道是由于波音在竞标JSF联合打击机时受到直接升力垂直动力方案限制,直接升力喷管位于飞机重心之上,迫使发动机安装位置前移。

必须指出,X-32A采用下颌式进气道后,对弹舱的位置进行了妥协。由于发动机布局的“奇葩”性质,X-32A弹舱位置最终开在机身两侧侧面,采用上下对开的弹舱门,可以容纳2000磅炸弹和两发粗短构型的500磅炸弹与核弹。这样的设计,也使得俄罗斯“找爹党”画了不少新五代机侧弹舱的模型。

长得越怪,(竞标)输得越快

但下颌式进气道也有其固有的缺陷。对大多数战斗机而言,其进气形式一般在腹部进气与两侧进气之间进行选择,从隐身设计的角度考虑,两侧进气显然优于机颌进气。因为机颌进气有其固有缺点:为消除进气道末端发动机的直接雷达回波,隐身设计要求进气道内管道尽可能弯曲,以遮挡发动机入口,如采用腹部进气形式,则只能在飞行器高度方向弯曲内管道,其空间受限严重,难以实现以弯曲管道完全遮蔽发动机入口的隐身设计要求。

波音公司在进行X-32设计时采用了短S形进气道(扩压器管道),并用下唇口部分遮挡了发动机叶片。虽然这种管道的弯曲度较大,比直通式的进气总压损失要大,但保障了雷达波在进气道内多次反射,大大减少了雷达反射面积,让X-32在隐身性能上有了一定的保障,但牺牲了飞行性能。飞行性能的受限也最终成了X-32落选的原因之一。

机颌进气道就算进行了隐身处理,X-32A终究不能和“灵活的胖子”X-35相提并论,只留表情包在人间

可以看出,五代机设计大体分为两种不同的思路:有的五代机设计子系统照顾整体,先有了整体设计在研发子系统,比如歼-20几乎全部子系统都是为了非常强劲的指标重新研制的,这也使得歼-20研制时间较长,单机花费较高;有的五代机设计整体照顾系统,整机指标需要为特定的指标进行妥协,比如美国的JSF项目。

显然,俄罗斯的五代机虽然是一个全新的平台,但其核心思路,已然是整体照顾系统。对于俄罗斯而言,在过去20年五代机发展历程中,虽然苏-57项目在指标上有些脱离时代,其交付也一波三折,但其核心的子系统——产品30发动机,进度却还凑合。对于财力有限的俄罗斯和财力更加有限的苏霍伊而言,在产品-30这款发动机上建造一款经济性更好的五代机就成了必然选择。可以说,俄罗斯新五代机的设计思路和JSF某种程度上相似,只不过一个照顾弹舱大小,一个需要照顾产品30。

你以为苏霍伊新飞机是个FC-31,后来一看觉得他是个F-35,仔细一看发现他是个T-62图源:社交媒体

也因此,俄罗斯5代机之所以设计成了机颌进气的样子,其主要原因还是为了产品30这款“单大推”带来的妥协。X-32是为了垂直起降布局不得不将进气道前置,且最终选择了侧弹舱。而俄罗斯新五代机显然不需要垂直起降,但肯定注重五代机的多用途性,其机颌进气的设计目的,应该是为了有一个较大的机腹弹舱进行的取舍。这样总体设计的好处是,未来这款主打外贸的五代机在保障飞行性能的前提下,拥有一定的对面打击能力,其打击能力甚至不弱于目前俄罗斯的五代机苏-57。

艺术家笔下乐观一点的外形预测,其打击能力不会弱于苏-57图源:社交媒体

而五代机最重要的目的肯定是制空,因此,苏霍伊局需要在气动外形上,对机颌进气带来的不利因素进行弥补。

俄罗斯新五代机在布局上采用了V型尾翼,没有水平尾翼的设计。这种在YF-23A上出现的经典设计首先是为了兼顾对隐身的需求。这也是俄罗斯近年来,首款在设计之初就考虑到低雷达探测和多频段隐身的歼击机。而V型尾翼也有利于高速性能。典型的V型尾翼飞行阻力小,有利于超音速飞行能力,这也和苏霍伊局方面宣传的该机重视高速性能,最大飞行速度可以达到2马赫一致。

但V型尾翼的固有缺点是:操纵翼面的效率下降,亚音速机动能力和大仰角飞行性能受限。此外,V型尾翼要同时兼顾水平翼面和垂直翼面的功能,对于飞行控制系统提出较高要求。当然,这架飞机如果采用平垂混合全动式尾翼,且苏霍伊如果想用矢量推进发动机来进一步提高亚音速飞行性能,那么这款飞机的飞控程序将比当代已知所有战机的飞控要复杂。

新飞机的飞控难度,比歼-20还要高 图源:社交媒体

靠谱不靠谱?

一款五代机的性能和研制指标可以通过外形进行研判,而对于现在不太喜欢保密的俄罗斯而言,苏霍伊这款新五代机能分析的东西也确实不少。可以看出,苏霍伊的新五代机有其独特的设计取舍思路:在产品30发动机的基础上,研制出一款有一定打击能力的,注重飞行性能的五代机,其设计具备一定的合理性。

但某型五代机在指标设计上的合理性不代表一款五代机能按时交付。五代机的列装是一个国家综合国力和军队意志决定的。对于俄罗斯而言,他们恰恰两者都比较欠缺。

没有这个拿蓝色01“乳俄”的意思 图源:社交媒体

目前这款五代机还是一个主打“外贸”的状态,正如前文说的那样,“厂所自研,尚未转正”。对于这款战机没有转正的原因,主要是因为俄罗斯军队缺乏长期采购这款战机的动力。

一款五代机动辄需要数百亿的经费,而这些经费需要订单来分摊,以F-35为例。F-35在研制阶段花费了多达550亿美元的研制经费,其计划产量为2400架以上,平均每架战机需要担负2000万美元以上的研制经费。我国的歼-20战机由于采用了大量的新技术,是全新的平台,其研制经费也不菲,且最终采购数量少于F-35,每架战机分摊的研制经费很大。

而俄罗斯自身的航空兵编制较小,其全部歼击机编制规模略多于我军一个战区,小于我军任意两个战区之和。在这基础上,俄罗斯过去12年里已经采购了包括100架苏35、116架苏30SM等大量新型战机。这使得俄罗斯空军反而是一支“基本年轻”的空军,没有太多订单空间。考虑这两型“四代半”战机还有后续订单,俄罗斯没有扩充空天军规模的计划、俄罗斯海军没有新的航母、加上苏-57将于2022年以后以每年12架的速度入役的情况,留给“小五代”的订单空间不多,只有大约200架左右。这种订单规模,即便“小五代”的技术保守,采用大量苏-57项目的成熟新技术,也难以覆盖研发成本。

你说他菜吧,他新飞机比例还挺高 图源:社交媒体

但对于20年代中后期全球各国的五代机换装市场,这款战机还是有一定的生产空间的。在地缘政治不断变化的20年代,随着上世纪90年代普及全球的老旧三代机的集中退役,大量国家都有五代机的换装需求。而在某些地缘政治冲突激烈的地区,比如印度,随着其隔壁邻国直接将五代机部署到了西部战区,其采购五代机的欲望也不断上升。从外贸的角度来看,苏霍伊未来前景还是“较为广阔”。

“就这?”

在歼-20交付10个大队,已经可以“四舍五入100架”的今天,俄罗斯空天军遇到的空防压力远大于我国。随着苏-57项目交付困难,欧洲五代机“下饺子”不断成建制服役,面临巨大空防压力的俄罗斯,其国内上到空天军高层下到普通网民,肯定有不少“新五代机转正党”。对于刚刚面世的苏霍伊新飞机来讲,他的前路虽然有些艰辛,但不算一片迷茫。我们虽然不能现在就断言一款五代机的发展方向,但一款五代机能否列装,最终还要取决于国家的命运。俄罗斯的未来也决定了这款新型五代机的未来。

一款五代机能否列装,最终还要取决于国家的命运

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