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苏霍伊的另类五代机解决方案(上)——苏-47/S-37“金雕”前掠翼验证机

发布时间:2016-09-23  原作者:Armstrong   点击数:

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  本文相关资料《英雄落寞——揭秘米格MFI战斗机发展史

  过去几十年来的武装冲突和战争已经表明只有夺取制空权才能赢得战争,而实现这一目标的关键因素是一个国家最先进的战斗机。

  美国是第一个研制出第四代战斗机(老标准第三代)的国家,推出了大名鼎鼎的F-15“鹰”式战斗机和F-16“战隼”战斗机。苏联则针锋相对地研制了苏-27“侧卫”和米格-29“支点”战斗机,作战性能与美国战斗机相当甚至超出,例如与早期型号的F-16A相比,米格-29拥有中距空空导弹、红外搜索与跟踪(IRST)系统、头盔瞄准具(HMS),可在空战中对F-16形成压制。

  表面上看美国在第五代战斗机的研制上再次领先,在1981年启动了先进战术战斗机(ATF)项目并最终研制出F-22“猛禽”战斗机。而俄罗斯直到21世纪初才开始未来战术空军战斗复合体(PAK-FA)项目,T-50到现在还没能正式服役。但实际上苏联第五代战斗机的研究早在上世纪70年代中期就开始了,为了研制能在20世纪90年代进入苏联空军和防空军服役的新一代战斗机、攻击机和战略轰炸机,苏联军方当时一口气启动了I-90(战斗机)、Sh-90(攻击机)和B-90(轰炸机)三大研发项目,可惜最后都未成功。

苏联的第五代战斗机项目——I-90

  这三个项目研究规模空前,有众多机构参加了理论研究和数据分析,试图预测未来作战飞机的发展趋势。在I-90项目中,至少有5个大研究院参加了理论探所和资料分析,根据对手国家的技术发展情况来制定I-90的任务需求和技术性能指标。其中苏联国防部所属的第30中央科学研究院(TsNII-30)及第2科学研究院(NII-2)负责制定未来战斗机整体性能要求,中央流体力学研究院(TsAGI)负责大致确定战斗机的外型尺寸和气动布局等,中央航空发动机研究院(TsIAM)负责提出先进发动机、进气道布局、尾喷管的基本构型,国家航空系统研究院(GosNII AS)负责规划第五代战斗机的火控系统、武器、生存能力等指标。

  I-90项目的正式研制工作启动于20世纪80年代初,苏联人为该机制定出“3S”指标,分别是:

  -超机动性:必须能以至少60度的攻角(AOA)的持续飞行。

  -超音速巡航能力:不开加力实现超音速巡航飞行。苏联人当时的想法是该机只在必要时才开启加力,从而增大航程。

  -隐身:低雷达反射面积(RCS)和低红外特征。

  此外飞机还需要装备新一代武器和人工智能架构航电,并具有很高的起降性能和可维护性,具有多目标超视距交战能力以及空战大离轴角全向攻击能力。

  五代机的综合航电套件成为研制工作的优先重点之一,航电设计人员需要研究出全新的数据呈现方式,这不仅适用于导航(用于显示飞机的空间定位、坐标和地形),还用于真实呈现地面和空中的目标。

  “态势感知”对五代机的航空电子设备而言是一个关键性能,制定了以下要求:

  -以3D视觉和声音方式显示地面和空中威胁。

  -显示友军的行动,使飞行员集中精力于优先威胁并知道哪些目标正被友军飞机攻击。

  -显示武器和电子战(ESM)设备的状态。

当年西方对苏联下一代战斗机——“米格-2000”的猜测
当年西方对苏联下一代战斗机——“米格-2000”的猜测

  I-90项目被分成重型和轻型两种型号,并行研制。第一种是双发重型多用途战术战斗机MFI(俄语“多用途前线战斗机”的缩写),第二种是单发轻型战术战斗机LFI(俄语“轻型前线战斗机”的缩写)。重型战斗机装备有强大的远程雷达,能挂载大量导弹,轻型机则要在最大程度上实现与重型机的通用性。

  I-90项目据苏联传统采用竞争模式进行,首先开始的是MFI竞标,各大战斗机设计局都提交了各自的重型方案。有趣的是苏霍伊设计局起初对MFI项目并不感冒,当时的总师叶夫根尼·A·伊万诺夫甚至拒绝参加该项目,他认为苏-27的现代化改型才是最适合苏联空军的90年代战斗机。伊万诺夫深信苏-27及其改进型在21世纪前都能保持先进性,历史也证明了他的正确性。

  但在航空工业部部长伊万·西拉耶夫的命令下,苏霍伊设计局还是提交了自己的MFI方案。这是一种双发前掠翼设计,气动布局基于中央流体力学研究院和西伯利亚航空研究所的研究成果,在风洞测试中显示出了很高的敏捷性,在90度甚至更大攻角中仍能提供良好的稳定性和操控能力。

苏霍伊的S-22前掠翼方案
苏霍伊的S-22前掠翼方案

  雅克设计局也提交了一种鸭式三角翼单发双垂尾方案,机身具有明显的隐身外形,鸭翼和机翼都是双折线后缘,垂尾大幅外倾,前机身截面呈菱形,类似于洛克希德·马丁公司的F-22,发动机矢量喷管只能上下偏转。

雅克设计局的MFI方案
雅克设计局的MFI方案
雅克设计局的MFI方案

  雅克方案的单发成为了一个明显缺点,苏联军事专家认为多任务战斗机必须具备两台发动机才能保证生存力,因此雅克设计局的方案首先出局。

  米格设计局的方案是一种鸭式三角翼双发双垂尾布局,具有超音速巡航优势,但在跨音速机动性上不及苏霍伊的前掠翼布局。

米格的MFI早期方案,两侧进气道布局
米格的MFI早期方案,两侧进气道布局

  苏联空军最后选择了米格方案,原因很简单,一方面米格设计局是苏联空军战斗机的传统供应者,另一方面是米格方案的技术风险也比苏霍伊的前掠翼方案低。

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