蘇57翻車只有三代半戰力:蘇霍伊真實水平再現,蘇27研製全靠外援


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蘇57

在針對蘇57的爭論中,最常見的一種論點就是無視新的理論規律和技術成果、特別是近幾十年的實戰結果,單純強調:俄羅斯人不是傻狍子,所以他們既然那麼設計,必然有其道理——難道你比蘇霍伊總師還聰明?這種繞來繞去的辯證沒有意義,不如直接回顧一下蘇霍伊的相關歷史。

歷史一再證明,如果沒有紮實的基礎研究、科學嚴密的管理體系,那麼各種正確的思路、設計、措施會在各種環節中被逆向淘汰就會成為高概率事件,這是形成傻狍子現象的核心原因之一。蘇57這種把五代機項目做成三代機水平的表現,恰恰就是蘇霍伊自身的真實能力體現——在當年,他們幾乎一模一樣的把三代機項目折騰出二代機都不合格的水平。

在蘇俄航空工業的內部競爭中,蘇霍伊的水平一直不如米格設計局;直到1978年,才在蘇聯航空部和軍隊、以及相關基礎科研部門的全力支持下發生逆轉——因禍得福的誘因,恰恰是蘇霍伊大領導失智犯蠢,從基本設計方向上差點斷送整個蘇27項目。


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圖:梟龍邊條上拉出的白色長條是凝結的水霧,它代表著渦流的中心區域。

蘇聯三代戰鬥機的核心氣動設計方向,是中央空氣流體動力研究院(以下簡稱“流體院”)在1970年的新一代殲擊機問題專門會議上確定的,確立了中等後掠/展弦比機翼、常規佈局路線,強調三個核心:利用邊條誘發渦流,實現渦流極大幅度的提升機翼的升力性能;機身採用扁平的升力體形狀,實現機身與機翼的自然融合,讓機身也發揮出一部分機翼的效果;採用前緣增升裝置,大幅強化機翼性能——也就是前緣機動襟翼或者縫翼。


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幻影III

路線的選取上,當時的主要爭議是米格設計局想走無尾三角翼的路線;這是基於中東戰爭中,米格戰機被幻影戰機壓制的經驗。但流體院否決了這一路線,從越南戰爭經驗出發,最後得出的核心氣動設計要點,與同時期美國黑手黨策劃的F16戰機幾乎完全一致。F16也是邊條生成渦流、機身利用前後邊條與機翼融合成升力體、採用前緣機動襟翼設計;而且採用了電傳飛控,實現了放寬靜穩定設計——這是蘇聯三代機早期規劃中不具備的內容。


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米格29帶有前緣機動襟翼,能獲得更強的升力


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F16的前後機動襟翼控制律設計,基本原理具備普世性

米格設計局遵從了流體院的建議,並在米格29完整實現了這三點設計,成功的獲得了較高的飛行性能;可以認為,米格29就是流體院在60年代末期對三代機技術的典型設想。它的問題主要存在兩個方面:

其一是當時蘇聯電傳飛控技術尚不成熟,米格設計局為降低成本和風險,使用傳統的靜穩定佈局和機械飛控;因此機動性、操縱性受到的限制比較大,不能完整發揮氣動佈局的性能潛力。這個問題直到米格29後期的改型上才克服,顯著特徵就是數字電傳飛控與邊條銳利化(大幅強化生成渦流的能力)。

其二是最致命的,米格29定位於前線戰鬥機,噸位和尺寸侷限性太大,航程和載荷能力嚴重不足——這是蘇27項目僥倖未死,蘇霍伊因禍得福能力暴漲,並能在俄羅斯時代一家獨大活得滋潤的根本原因。


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早期T10

蘇霍伊的早期T10總體設計中,不帶前緣增升,大量設計(尤其是後機身)完全停留在二代機的老式基礎上;飛行性能和操控品質都非常差,存在大量致命缺陷——比如8°迎角以後飛機就抖動的不可接受;設計水平遠遠遜色於米格29,即使消除各種缺陷飛行性能也只有非常平庸的二代機水準。

特別要指出的是對T10的總體作戰效能判斷,這是牽涉到總體設計立身之本的核心結論;它在蘇霍伊的內部鬥爭中,就像個被雞頭操縱的小雛妓一樣毫無尊嚴。在證明早期T10設計合理性的時候,它在仿真計算中能夠力壓F15;而當西蒙諾夫要推翻早期T10設計的時候,它連F-4都打不過——當然就實際性能來說,這個結果才是真實的。


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F4戰機

西蒙諾夫完成下克上之前,證明T10總體設計完全失敗的新一輪仿真計算數據、以及帶有前緣襟翼等內容的新方案設想,除了西蒙諾夫本人只有寥寥幾人知情;而這些內容,西蒙諾夫都完全繞開了當時的總設計師伊萬諾夫,直接聯繫航空部、軍隊的高級領導進行運作,強調雙發重型戰鬥機載荷航程的重要性不可取代,T10這個項目必須不計代價的推倒從來。

相較於後來蘇27新方案的設計選擇,確實擁有充分的論證和計算基礎;早期T10放著中央流體院指明的陽光大道不走,硬要往彎道上超車到底是圖什麼,沒有人說得出明確而合理的理由。比如關於前緣襟翼,當時的型號副總設計師薩摩伊洛維奇最喜歡在爭論中強調的就是:“美國人不是傻瓜,為什麼F-15的(機翼)前緣什麼也沒裝,我們卻一定要用這玩意?”這個論調是不是非常讓人感到熟悉?可以說非常的辯證主義了。


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F15空戰中機翼可動部分只有紅圈裡兩塊副翼,用於控制飛機左右翻滾,其餘就是一大塊死板子


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F22的前、後襟翼和副翼,在空戰中都能靈活調節,極大強化了飛行性能

F-15採用固定前緣設計,是因為它作為最早的三代機之一,規劃設計指標時根本沒有同代的對手,參照目標都是米格21、F4之流;在機動性能已經形成代差性壓制、嚴重過剩的情況下,機動增升裝置的設計性價比不高,設計師索性偷了懶,簡化氣動和飛控設計——不止前緣是固定的,就連後緣的襟翼也不是機動襟翼,只能低速狀態下工作,用於改善起降性能。後來F22就完全沒在這方面划水,按薩摩伊洛維奇的觀念,F15和F22設計師,誰是傻瓜?


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F16

F15的省事不是沒有代價的,在F15和F16的格鬥對抗中;面對氣動、飛控、人機工程都更先進的F16,F15的優勢遠沒有兩者的動力性能、製造成本差距那麼大。在蘇聯航空工業基礎全面落後美國、蘇霍伊設計水平和麥道公司根本不在一個檔次的情況下;伊萬諾夫和薩摩伊洛維奇居然敢在對抗甚至壓制F15為目標的前提下,學F15在增升和飛控設計上划水——這種腦子失了智的做法,怕不是真把蘇聯的制度優越性宣傳當了真,以為蘇聯戰鬥機設計師人權比美國好五倍?


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注意幻影2000機翼前緣的兩段式機動縫翼

反過來看看法國人,幻影2000為了儘可能的壓榨氣動性能潛力與掛載性能,不僅在機翼前緣上選擇了成本更高、更難設計的機動縫翼,而且還在內外兩側分為兩段,顯著提升了氣動與飛控設計的複雜性——在飛機整體性能的優化挖潛上,無論是態度還是能力;俄羅斯人從來沒有與法國人相提並論的資格,從來沒有。

最終的結果是,蘇霍伊內部的西蒙諾夫聯合航空部和軍隊領導,架空了當時的局領導;1978年開始,在外部的流體院和西伯利亞航空研究院(以下簡稱西院)全力幫助下,完全把飛機的氣動外形、機身結構和飛行控制系統重做了一遍——所謂的“只保留了前起落架和彈射座椅”,應用了米格29所沒有的放寬靜穩定、電傳飛控技術,才有了今天飛行性能反超米格29的蘇27平臺設計。


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早期T10,設計非常垃圾


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早期T10設計


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圖:蘇27氣動推倒重來的三個關鍵設計點

推來重來的蘇27。紅圈:機翼前緣換裝機動襟翼。綠圈:後緣取消了原來的獨立襟翼和副翼設計,代之以功能合一的襟副翼——這主要是蘇27機翼太軟(外形的結構特性不理想/過度減重),最外端設置副翼會因為機翼的扭曲變形而失去控制效果。黑圈:後機身設計把包覆承力結構,改為縱梁結構——這是典型的二代機與三代機設計區別;極大的減小了重量和阻力,而且水平尾翼通過安裝在機身側邊條(縱梁)上的大幅度後移,顯著強化了控制能力、提升了飛機的機動性能極限。

1978年之前的蘇霍伊,不僅在總體設計上胡搞亂來,而且氣動設計的基本功也爛的要死——這是早期T10性能低下的另一個核心因素。這一點在蘇27之前的項目蘇24擊劍手上,體現的尤其明顯。


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蘇24,氣動水平爛到令人無法置信

蘇24採用了變後掠翼設計,這類設計的核心就是在兼顧高速飛行能力的要求下,獲得最大的載荷航程性能——這一點的關鍵,就體現在機翼完全伸展開的情況下,能獲得固定結構機翼的戰機所完全達不到的最大升力/阻力之比。考慮到蘇24是戰鬥轟炸機,設計傾向上還要較大程度的犧牲機動性、強化載荷航程能力——比如機翼的轉軸可以更靠內,加大可變機翼在整機尺寸的比例,因此它的最大升阻比理應明顯優於戰鬥機。


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F14

1967年美國開始研製的F14作為純種戰鬥機,最大升阻比是15。1964年,米格和蘇霍伊同時開始米格23/蘇24的研製;米格23是純粹的戰鬥機,升力係數只有F14一半,最大升阻比12,比F14低25%;而蘇24作為戰鬥轟炸機,最大升阻比竟然不到10,比米格23還要低20%以上,比F14低超過50%!


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米格23,米格表現出比蘇霍伊顯著優越的氣動設計水平

追溯蘇24性能極其糟糕的氣動設計,顯然早期T10才是蘇霍伊自身的真實水平表現;蘇27後來表現出的脫胎換骨的設計水平提升,極大程度上源於流體院和西院等機構的介入和不惜餘力的支持。但是在蘇聯解體以後,蘇霍伊靠賣蘇27系列還能賺錢,而流體院和西院的日子可就慘的要死,人員、資料流失極為嚴重,科研能力衰退非常厲害。

蘇27的研製歷史並不遙遠,很多當年把三代機項目幹成二代機的主要技術骨幹和官僚,就是今天俄羅斯的學術領頭人和核心行政/話語權力掌握者,也正是審核和放行蘇57總體設計的關鍵環節——比如始終對隱身技術抱有不可理喻的敵視態度的費得索夫院士,現在是俄國家航空系統研究院的院長。

現在俄國關於隱身體系,既沒有表現出正確的主流基礎研究結論,能提前為蘇霍伊指引正確的總體方向;又沒有人能在蘇霍伊總體方向走歪以後,力王狂瀾將其扶正。現在蘇霍伊做蘇57總體又玩砸,不過是外部援助消失被打回原型,歷史再次迴歸和重演罷了。當年蘇聯國力依然鼎盛,可以允許再來一次;如今蘇57悲劇重演,這些年俄羅斯卻經濟一直處於接近崩潰狀態,如何推翻重來?

PS:這裡要做一個註解:即流體院、西院、蘇霍伊的專著和文獻中,對於蘇27研發史的大量基本問題給出了彼此矛盾、完全相反的結論。筆者的觀點主要基於流體院的立場,其相關陳述的自洽程度最高,且與整個蘇聯的實際型號水平變化高度相符。

蘇霍伊堅稱米格29的方案是抄襲T10初版思路的;而且T10初版方案就是靜不穩定的,只是雷達火控超重數百公斤導致戰機重心前移,致使設計未能實現;電傳飛控、前緣機動襟翼等設計,也是T10初版方案就始終堅持、或者早就做好規劃的;就連新版的總體方案,也是蘇霍伊自己先做出方向後,流體院和西院才介入的——反正蘇27的核心,都是蘇霍伊自主研發的成果;流體院、西院的貢獻,都是次要的、不具備決定性影響的。


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米格1.44

特別是對米格29抄襲的指責是非常有意思的。同一個老師授課出卷,兩人同時作答,一個考了四五十分的人,居然有臉去指責考了七十多分的人抄襲自己的答案。再看看費得索夫指責中國五代機殲20的方案是非法抄襲米格1.44總體方案,這種考試五十分不到的人去指責考八十多分的人抄襲了二、三十分過期答案的做法,是不是變得很眼熟?


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