苏57翻车只有三代半战力:苏霍伊真实水平再现,苏27研制全靠外援


苏57翻车只有三代半战力:苏霍伊真实水平再现,苏27研制全靠外援


苏57

在针对苏57的争论中,最常见的一种论点就是无视新的理论规律和技术成果、特别是近几十年的实战结果,单纯强调:俄罗斯人不是傻狍子,所以他们既然那么设计,必然有其道理——难道你比苏霍伊总师还聪明?这种绕来绕去的辩证没有意义,不如直接回顾一下苏霍伊的相关历史。

历史一再证明,如果没有扎实的基础研究、科学严密的管理体系,那么各种正确的思路、设计、措施会在各种环节中被逆向淘汰就会成为高概率事件,这是形成傻狍子现象的核心原因之一。苏57这种把五代机项目做成三代机水平的表现,恰恰就是苏霍伊自身的真实能力体现——在当年,他们几乎一模一样的把三代机项目折腾出二代机都不合格的水平。

在苏俄航空工业的内部竞争中,苏霍伊的水平一直不如米格设计局;直到1978年,才在苏联航空部和军队、以及相关基础科研部门的全力支持下发生逆转——因祸得福的诱因,恰恰是苏霍伊大领导失智犯蠢,从基本设计方向上差点断送整个苏27项目。


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图:枭龙边条上拉出的白色长条是凝结的水雾,它代表着涡流的中心区域。

苏联三代战斗机的核心气动设计方向,是中央空气流体动力研究院(以下简称“流体院”)在1970年的新一代歼击机问题专门会议上确定的,确立了中等后掠/展弦比机翼、常规布局路线,强调三个核心:利用边条诱发涡流,实现涡流极大幅度的提升机翼的升力性能;机身采用扁平的升力体形状,实现机身与机翼的自然融合,让机身也发挥出一部分机翼的效果;采用前缘增升装置,大幅强化机翼性能——也就是前缘机动襟翼或者缝翼。


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幻影III

路线的选取上,当时的主要争议是米格设计局想走无尾三角翼的路线;这是基于中东战争中,米格战机被幻影战机压制的经验。但流体院否决了这一路线,从越南战争经验出发,最后得出的核心气动设计要点,与同时期美国黑手党策划的F16战机几乎完全一致。F16也是边条生成涡流、机身利用前后边条与机翼融合成升力体、采用前缘机动襟翼设计;而且采用了电传飞控,实现了放宽静稳定设计——这是苏联三代机早期规划中不具备的内容。


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米格29带有前缘机动襟翼,能获得更强的升力


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F16的前后机动襟翼控制律设计,基本原理具备普世性

米格设计局遵从了流体院的建议,并在米格29完整实现了这三点设计,成功的获得了较高的飞行性能;可以认为,米格29就是流体院在60年代末期对三代机技术的典型设想。它的问题主要存在两个方面:

其一是当时苏联电传飞控技术尚不成熟,米格设计局为降低成本和风险,使用传统的静稳定布局和机械飞控;因此机动性、操纵性受到的限制比较大,不能完整发挥气动布局的性能潜力。这个问题直到米格29后期的改型上才克服,显著特征就是数字电传飞控与边条锐利化(大幅强化生成涡流的能力)。

其二是最致命的,米格29定位于前线战斗机,吨位和尺寸局限性太大,航程和载荷能力严重不足——这是苏27项目侥幸未死,苏霍伊因祸得福能力暴涨,并能在俄罗斯时代一家独大活得滋润的根本原因。


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早期T10

苏霍伊的早期T10总体设计中,不带前缘增升,大量设计(尤其是后机身)完全停留在二代机的老式基础上;飞行性能和操控品质都非常差,存在大量致命缺陷——比如8°迎角以后飞机就抖动的不可接受;设计水平远远逊色于米格29,即使消除各种缺陷飞行性能也只有非常平庸的二代机水准。

特别要指出的是对T10的总体作战效能判断,这是牵涉到总体设计立身之本的核心结论;它在苏霍伊的内部斗争中,就像个被鸡头操纵的小雏妓一样毫无尊严。在证明早期T10设计合理性的时候,它在仿真计算中能够力压F15;而当西蒙诺夫要推翻早期T10设计的时候,它连F-4都打不过——当然就实际性能来说,这个结果才是真实的。


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F4战机

西蒙诺夫完成下克上之前,证明T10总体设计完全失败的新一轮仿真计算数据、以及带有前缘襟翼等内容的新方案设想,除了西蒙诺夫本人只有寥寥几人知情;而这些内容,西蒙诺夫都完全绕开了当时的总设计师伊万诺夫,直接联系航空部、军队的高级领导进行运作,强调双发重型战斗机载荷航程的重要性不可取代,T10这个项目必须不计代价的推倒从来。

相较于后来苏27新方案的设计选择,确实拥有充分的论证和计算基础;早期T10放着中央流体院指明的阳光大道不走,硬要往弯道上超车到底是图什么,没有人说得出明确而合理的理由。比如关于前缘襟翼,当时的型号副总设计师萨摩伊洛维奇最喜欢在争论中强调的就是:“美国人不是傻瓜,为什么F-15的(机翼)前缘什么也没装,我们却一定要用这玩意?”这个论调是不是非常让人感到熟悉?可以说非常的辩证主义了。


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F15空战中机翼可动部分只有红圈里两块副翼,用于控制飞机左右翻滚,其余就是一大块死板子


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F22的前、后襟翼和副翼,在空战中都能灵活调节,极大强化了飞行性能

F-15采用固定前缘设计,是因为它作为最早的三代机之一,规划设计指标时根本没有同代的对手,参照目标都是米格21、F4之流;在机动性能已经形成代差性压制、严重过剩的情况下,机动增升装置的设计性价比不高,设计师索性偷了懒,简化气动和飞控设计——不止前缘是固定的,就连后缘的襟翼也不是机动襟翼,只能低速状态下工作,用于改善起降性能。后来F22就完全没在这方面划水,按萨摩伊洛维奇的观念,F15和F22设计师,谁是傻瓜?


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F16

F15的省事不是没有代价的,在F15和F16的格斗对抗中;面对气动、飞控、人机工程都更先进的F16,F15的优势远没有两者的动力性能、制造成本差距那么大。在苏联航空工业基础全面落后美国、苏霍伊设计水平和麦道公司根本不在一个档次的情况下;伊万诺夫和萨摩伊洛维奇居然敢在对抗甚至压制F15为目标的前提下,学F15在增升和飞控设计上划水——这种脑子失了智的做法,怕不是真把苏联的制度优越性宣传当了真,以为苏联战斗机设计师人权比美国好五倍?


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注意幻影2000机翼前缘的两段式机动缝翼

反过来看看法国人,幻影2000为了尽可能的压榨气动性能潜力与挂载性能,不仅在机翼前缘上选择了成本更高、更难设计的机动缝翼,而且还在内外两侧分为两段,显著提升了气动与飞控设计的复杂性——在飞机整体性能的优化挖潜上,无论是态度还是能力;俄罗斯人从来没有与法国人相提并论的资格,从来没有。

最终的结果是,苏霍伊内部的西蒙诺夫联合航空部和军队领导,架空了当时的局领导;1978年开始,在外部的流体院和西伯利亚航空研究院(以下简称西院)全力帮助下,完全把飞机的气动外形、机身结构和飞行控制系统重做了一遍——所谓的“只保留了前起落架和弹射座椅”,应用了米格29所没有的放宽静稳定、电传飞控技术,才有了今天飞行性能反超米格29的苏27平台设计。


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早期T10,设计非常垃圾


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早期T10设计


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图:苏27气动推倒重来的三个关键设计点

推来重来的苏27。红圈:机翼前缘换装机动襟翼。绿圈:后缘取消了原来的独立襟翼和副翼设计,代之以功能合一的襟副翼——这主要是苏27机翼太软(外形的结构特性不理想/过度减重),最外端设置副翼会因为机翼的扭曲变形而失去控制效果。黑圈:后机身设计把包覆承力结构,改为纵梁结构——这是典型的二代机与三代机设计区别;极大的减小了重量和阻力,而且水平尾翼通过安装在机身侧边条(纵梁)上的大幅度后移,显著强化了控制能力、提升了飞机的机动性能极限。

1978年之前的苏霍伊,不仅在总体设计上胡搞乱来,而且气动设计的基本功也烂的要死——这是早期T10性能低下的另一个核心因素。这一点在苏27之前的项目苏24击剑手上,体现的尤其明显。


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苏24,气动水平烂到令人无法置信

苏24采用了变后掠翼设计,这类设计的核心就是在兼顾高速飞行能力的要求下,获得最大的载荷航程性能——这一点的关键,就体现在机翼完全伸展开的情况下,能获得固定结构机翼的战机所完全达不到的最大升力/阻力之比。考虑到苏24是战斗轰炸机,设计倾向上还要较大程度的牺牲机动性、强化载荷航程能力——比如机翼的转轴可以更靠内,加大可变机翼在整机尺寸的比例,因此它的最大升阻比理应明显优于战斗机。


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F14

1967年美国开始研制的F14作为纯种战斗机,最大升阻比是15。1964年,米格和苏霍伊同时开始米格23/苏24的研制;米格23是纯粹的战斗机,升力系数只有F14一半,最大升阻比12,比F14低25%;而苏24作为战斗轰炸机,最大升阻比竟然不到10,比米格23还要低20%以上,比F14低超过50%!


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米格23,米格表现出比苏霍伊显著优越的气动设计水平

追溯苏24性能极其糟糕的气动设计,显然早期T10才是苏霍伊自身的真实水平表现;苏27后来表现出的脱胎换骨的设计水平提升,极大程度上源于流体院和西院等机构的介入和不惜余力的支持。但是在苏联解体以后,苏霍伊靠卖苏27系列还能赚钱,而流体院和西院的日子可就惨的要死,人员、资料流失极为严重,科研能力衰退非常厉害。

苏27的研制历史并不遥远,很多当年把三代机项目干成二代机的主要技术骨干和官僚,就是今天俄罗斯的学术领头人和核心行政/话语权力掌握者,也正是审核和放行苏57总体设计的关键环节——比如始终对隐身技术抱有不可理喻的敌视态度的费得索夫院士,现在是俄国家航空系统研究院的院长。

现在俄国关于隐身体系,既没有表现出正确的主流基础研究结论,能提前为苏霍伊指引正确的总体方向;又没有人能在苏霍伊总体方向走歪以后,力王狂澜将其扶正。现在苏霍伊做苏57总体又玩砸,不过是外部援助消失被打回原型,历史再次回归和重演罢了。当年苏联国力依然鼎盛,可以允许再来一次;如今苏57悲剧重演,这些年俄罗斯却经济一直处于接近崩溃状态,如何推翻重来?

PS:这里要做一个注解:即流体院、西院、苏霍伊的专著和文献中,对于苏27研发史的大量基本问题给出了彼此矛盾、完全相反的结论。笔者的观点主要基于流体院的立场,其相关陈述的自洽程度最高,且与整个苏联的实际型号水平变化高度相符。

苏霍伊坚称米格29的方案是抄袭T10初版思路的;而且T10初版方案就是静不稳定的,只是雷达火控超重数百公斤导致战机重心前移,致使设计未能实现;电传飞控、前缘机动襟翼等设计,也是T10初版方案就始终坚持、或者早就做好规划的;就连新版的总体方案,也是苏霍伊自己先做出方向后,流体院和西院才介入的——反正苏27的核心,都是苏霍伊自主研发的成果;流体院、西院的贡献,都是次要的、不具备决定性影响的。


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米格1.44

特别是对米格29抄袭的指责是非常有意思的。同一个老师授课出卷,两人同时作答,一个考了四五十分的人,居然有脸去指责考了七十多分的人抄袭自己的答案。再看看费得索夫指责中国五代机歼20的方案是非法抄袭米格1.44总体方案,这种考试五十分不到的人去指责考八十多分的人抄袭了二、三十分过期答案的做法,是不是变得很眼熟?


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