擁有強悍機動優勢,前掠翼戰鬥機蘇-47望服役,被蘇-57取代
前掠翼是相對於後掠翼而言的一種機翼翼型。當今各國的戰鬥機100%都採用後掠翼設計,因為後掠翼符合空氣動力學願意,可以將飛機的飛行阻力降到最小,而且飛機機翼的強度要求相對較低,有助於降低設計和製造難度。儘管當今所有戰鬥機都是清一色的後掠翼,但是在航空器研究方面,人類確實也推出過幾款前掠翼的另類飛行器。其中蘇-47"金雕"無疑是最接近研製成功的一款。
蘇-47"金雕"前掠翼戰鬥機,設計代號S-37,是由著名的俄羅斯蘇霍伊飛機公司研製,其立項時間甚至可以追溯到蘇聯時代,在蘇聯尚未解體之前,蘇-47項目極已經立項研製。該項目原型機在1997年9月25日首飛,並在2002年正式獲得蘇-47的編號,但是遺憾的是該機最終銷聲匿跡,而並未投入量產,如今俄羅斯正式定型並投入量產的四代隱身戰鬥機為蘇-57型戰鬥機,該機氣動綜合了蘇-27和F-22的某些特徵,但是和早年的蘇-47已經毫無瓜葛。
從歷史上看,俄羅斯關注前掠翼式氣動設計時間很久,最早甚至可以追溯到二戰時期。在當時,納粹德國是世界上第一個製造出前掠翼噴氣式戰鬥機的國家。1945年2月,納粹德國研製的4發前掠翼型JU-287型轟炸機首飛成功,蘇聯在攻入德國本土後,全部JU287的資料和僅有的2架原型機全部被蘇軍繳獲。與此同時,蘇聯還繳獲一款德國HE-162型噴氣式戰鬥機的資料和樣機,這是一款前掠翼單發噴氣式戰鬥機,但是其前掠翼接近於平直翼設計,因此技術難度不高。蘇聯的第一款前掠翼技術驗證機代號為"Tsybin LL"的火箭戰鬥機,該機於1945年研製,可以由圖-2轟炸機攜帶並從空中投放,但是其火箭發動機工作之間僅有10秒左右,不具備實用價值。
上個世紀80年代,美國NASA開發了代號為X-29的前掠翼技術驗證機,該機一共製造2架,首機於1984年12月14日首飛,從1984到1989年之間,2架X-29技術驗證機總計飛行數百小時,並且最大飛行速度達到了1.6馬赫,最大飛行過載則達到6.5g,可以說充分展示了前掠翼飛機的技術潛力。不過美國在獲得必要的技術儲備後,就將兩架飛機轉交航空博物館,並沒有繼續發展下去。
蘇聯和美國不同,在獲得了早期德國JU287前掠翼噴氣式轟炸機的設計資料後,蘇聯的科學家和設計師們一直對前掠翼技術有鑽研。這主要是因為蘇聯在整體的航空技術和工業體系方面落後於美國。而在冷戰中,想要和美國抗衡,就必需依靠一些"別出心裁"的設計。這也導致了蘇聯的戰術飛機設計上都呈現性能差異化的特點,也就是蘇聯的戰術飛機往往某些性能特別出眾,但是其他性能就非常平庸甚至較差。這恰恰是蘇聯發展不平衡的航空工業所導致,蘇聯戰鬥機的設計思路就是充分發揮其某一方面的性能,其他方面不足的性能則由其他戰鬥機加以彌補。因此蘇聯戰鬥機一直沒有美國戰鬥機設計均衡。
舉一個簡單的例子:在越南戰爭時期,美軍的主力戰鬥機首次為海軍和空軍統一的F-4鬼怪式戰鬥機,而越南空軍則同時裝備了蘇制米格-21、米格-17兩款戰鬥機,在戰爭末期還少量裝備了中國造殲-6戰鬥機(蘇制米格-19的中國山寨版)。通過和越軍三種戰鬥機的交戰,美軍發現:米格-17戰鬥機可以在高亞音速條件下有效壓制F-4鬼怪戰鬥機;殲-6(米格-19)可以在跨音速(0.9~1.2馬赫之間)狀態下壓制F-4戰鬥機;而米格-21則可以在超音速狀態下有效壓制F-4戰鬥機。所以,F-4戰鬥機只要跳出上述三種飛機的優勢飛行區間就能反過來對對上述三種戰鬥機構成壓制。從這一點上也深刻體現出蘇聯飛機設計追求精專,而美國飛機設計追求均衡的不同理念。
蘇-47戰鬥機則是蘇聯航空思路下追求均衡和全面壓制的一次嘗試。在蘇-47之前,蘇霍伊設計局已經通過蘇-27/30戰鬥機的設計,邁出了設計均衡戰鬥機的第一步。蘇-27/30系列戰鬥機如今依然是包括俄羅斯、中國、印度等世界大國的主要作戰飛機。蘇-27戰鬥機由於採用了均衡思路的設計,不再想米格-17或者米格-21那樣擁有明顯的弱點,因此西方戰鬥機無法再像過去那樣輕易戰勝蘇-27戰鬥機。同樣,蘇-47則是在蘇-27的基礎上更進一步,該機採用了蘇聯多年研究的技術結晶——前掠翼,由此讓飛機的機動性有了質的飛躍。
前掠翼飛機最大的設計難題在於其機翼前掠。儘管前掠的機翼提供了低波阻,減少了彎矩,而且和常規機翼比起來,它延遲了失速時間。然而前掠翼會產生很大的扭力,如果機翼是用常規材料製成,它很可能被撕裂。這導致前掠翼飛機的飛行速度普遍不快,即使是美國用於測試的X-29型飛機其最大飛行速度也僅達到1.6馬赫,和如今動輒2馬赫以上的空優戰鬥機相比,實在不值一提。而且四代戰鬥機的一個比較普遍認同的標準就是"4S"即:隱身、超音速巡航、超視距攻擊和超機動能力。這四個技術特性的英文首寫字母都是S,因此合稱"4S"標準。前掠翼飛機氣動上有著先天的軟肋,這讓其在高速飛行狀態中處於不利的境地。不過蘇聯的科學家們經過多年的研究,已經通過優化機翼翼尖設計並採用全新的高強度複合材料,這兩個辦法有效解決了前掠翼在高速飛行時的機翼扭曲問題。
前掠翼設計的在飛行性能上的優勢極為明顯:根據技術資料顯示,當飛機的機翼後掠角為-20°~-25°時,飛機的轉彎角速度可提高14%,飛機的活動半徑可增大34%,起飛著陸距離可縮短35%~50%。由此可以看出蘇-47相對於傳統的後掠翼戰鬥機有多麼強悍的機動性優勢。與其他形狀機翼相比,前掠翼還有更為突出的優點:前掠翼的許用迎角大,可增大飛機的轉彎角速度;阻力小;不會出現翼尖氣流分離現象,故可增大升力,從而顯著提高飛機的升阻比;另外還可改善布局,減小迎面對雷達波的反射面積,有效提升戰鬥機的隱身性能。由於俄羅斯在航電技術和飛機隱身性能方面明顯落後於美國,因此直接上前掠翼氣動設計,可以在氣動方面有效彌補俄羅斯在隱身技術上的不足。
根據計劃,原本蘇-47戰鬥機將會試飛到2005年,待全部技術成熟並穩定後,即可定型並投入量產。但是遺憾的是,俄羅斯經濟不斷衰退,特別是蘇聯解體後,原本蘇聯規划下的各大配套生產機構和科研院所一夜之間成為了"國外合作夥伴",這就讓蘇-47戰鬥機在研製過程中面臨諸多技術瓶頸,而沒有原蘇聯體系內的各個科研院所的協調,俄羅斯已經無法獨立解決所有的技術問題。最終蘇-47戰鬥機在它最接近的成功的2002年銷聲匿跡,而在之後不久,當時代號為T-50如今正式編號為蘇-57的俄羅斯新一代隱身戰鬥機被立項並正式上馬。由此,俄羅斯失去了一次彎道超車的機會,其和美國之間的航空技術差距不但沒有縮小,反而越拉越大。
國防大學房兵上校曾經就蘇聯的"瓦良格"號航母最終遠嫁中國,提出一句"艦運即國運"的感嘆。如今,筆者也想說的是,不僅僅是艦運,一個偉大的國家衰敗後,即使一架戰鬥機,也無法逃脫沉淪的命運。而蘇聯的命運,值得如今崛起中的我們認真學習和借鑒。
※二代核潛艇正式亮相,法國總統親自到現場檢閱,噸位小成特殊優勢
※蓬佩奧主動向塔利班求和,鏖戰18年耗費上萬億,美國急於脫身
TAG:礪劍堂 |