02.06 帶大家重新認識蘇-57 再次解答大家的疑惑

本來這篇是準備寫蘇-57隱身性能和在俄羅斯空軍體系中作用的終篇,但是前兩篇文章有相當大的反響,也產生了很多爭議,所以乾脆加一篇2.5,專門解答一下這些問題,省得再把它們帶到下篇去。

似乎凡是我寫的關於俄羅斯武器裝備的文章都會引起不小的爭議,包括各種質疑、嘲笑,說我是俄粉把俄式武器誇得太好了。我完全不是什麼俄粉,實際上我誰都不粉,該黑的地方也狠狠黑過。我只是嘗試儘可能客觀地去審視一種武器,所以寫一篇文章,往往會蒐集幾百張圖片、幾十份pdf文檔,有用沒用的都看一看。當然水平有限、資料有限、時間有限,存在錯誤是難免的,每次文章發出後都有點惶惶然,讀者裡有很多是真正的行業專家,生怕班門弄斧。

比如蘇-57和蘇-27的發動機安裝角度,我從圖片上看蘇-27的進氣道和發動機短艙也帶點外八字型,但發動機本體和尾噴管似乎是直的。蘇-57是發動機本體和噴管都外傾,還和多位網友討論了半天推力軸線傾斜了該怎麼彌補。

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而一位熟識的航發博士告訴我蘇-27的發動機軸線和噴管軸線有10度的夾角,是靠固定角度的噴管來矯正噴流方向的;蘇-57那個3度左右的外偏對推力的影響非常小,可以忽略不計。

目前的蘇-57和蘇-35一樣安裝的是AL-117系列發動機,它的尾噴管雖然號稱是三元軸對稱矢量,實際上只能沿著一條傾斜的軸線從外上方向內下方偏轉,依靠左右尾噴管的差動變相實現全向偏轉,和真正意義上的單個噴管全向運動還有不少差距,當然結構複雜程度、重量、造價以及控制率編寫的難度都得到很好的控制。

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> 蘇-30SM的矢量噴管偏轉情況

但是受到內部機械結構的限制,這種方式的偏轉俯仰角可以達到±15度,而左右偏轉只有±8度(F-22的二元噴管只能上下偏轉,完全放棄了水平方向的矢量能力)。蘇霍伊和留裡卡-土星設計局通過試驗發現將發動機斜置所產生的偏航效果比尾噴管偏轉要大很多,所以給發動機賦予了一定的安裝角,提高飛機在失速超機動中氣動控制面完全失效的情況下利用尾噴管進行水平方向矢量操縱的能力,這就是蘇-57發動機斜置的最根本原因,而上篇提到增加進氣道彎曲程度減少風扇暴露面積只是附帶的一點隱身效果。


主要談談爭議最大的側彈艙問題,很多人對這個側彈艙仍然不屑一顧,認為太扯了,一看就根本塞不進任何導彈,長度不夠、高度不夠、會碰到主翼梁、從來沒看到打開過,等等等等,難聽的我就不寫出來了,似乎我拿不出圖來說再多也是盲目吹捧。

下面圖就來了,先看看彈艙門。不少人認為側彈艙甚至主彈艙不存在的理由就是他們找不到縫隙,主彈艙從來沒打開給他們看過。

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> 俄羅斯國營紅星電視臺的專訪,這條側彈艙的縫隙夠清晰了

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上圖中箭頭指示的就是彈艙門縫隙位置,從這個佈置方式可以看出側彈艙門是朝外翻起的,但是艙門邊緣越過了底部稜線彎折到內側,在外側只能看到前後兩條折線。至於原因也很簡單,把縫隙藏在內側隱身啊。

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> 實際艙門位置

在下面這張蘇-57首次墜機事故後很多媒體都用到的生產線照片中,側彈艙的艙門沒有安裝,只是用布罩住了開口。

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另外一張比較罕見的蘇-57靜力試驗現場圖,更是直接能夠看到開啟的側彈艙門和彈艙內部結構(感謝多位網友給我發來多張參考圖片,在此一併謝過):

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順便再看主彈艙的開啟照片,同一次專訪中主彈艙的前艙就處於開啟狀態。注意艙蓋內部後側有一個凹陷區域(藍圈),和外表面的黑色窗口對應,這很可能是用於平衡艙內外壓力以便迅速開啟艙門的一個經過隱身處理的洩壓口。

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另外一張網上常見的雪夜試車照片中後艙門也打開了:

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蘇-57的這個機腹主彈艙並不是俄羅斯第一次嘗試,驚世駭俗的蘇-47就曾為它的預研專門改裝過機腹彈艙進行測試。因為結構問題蘇-47的彈艙還稍微有點突出,不得不在前後添加整流罩。這也是我在一些回覆中說不能把蘇-57的隧道全部填平的原因,結構和氣動上的代價太大 - 蘇-57還是要進行格鬥的空優戰鬥機嘛,不能搞成大腹便便的轟炸機。

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> 蘇-47在空中開啟腹部彈艙艙門

接著說側彈艙尺寸

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根據蘇-57公佈的尺寸數據很容易按比例量出這個莢艙的尺度大約為長5.25米,寬600毫米,高280毫米。一枚標準R-73的尺寸是長2.93米,彈徑165毫米,彈翼翼展510毫米。長度和彈徑都沒有問題,大家普遍有疑問的是彈翼過寬,塞進去和主翼梁有衝突。

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我在這張圖上把標準的R-73放在莢艙位置進行比較,彈翼確實顯得有點大。但是R-73已經是老黃曆了,雖然蘇-57經常外掛著R-73在外面晃悠,這其實並不是它的主戰裝備。目前蘇-57配備的是R-73的發展型號K-74的改進型號K-74M的蘇-57特別版K-74M2(繞口令),網上完全查不到它的外觀,只知道它為配合這個側彈艙專門縮小了橫截面尺度,據說性能媲美AIM-9X和ASRAAM。

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還沒有完,蘇-57的終極配備將是K-30,也叫K-MD 或者Izdeliye 300(俄羅斯的武器編號一向很混亂),用於取代K-74M2。不管叫什麼,它都是一款全新設計的高機動性格鬥彈,類似ASRAAM(長度也是2.9米),只有4片非常小的尾翼,從圖上量得它的翼展只有380毫米,當然這個形狀也更容易摺疊,所以側彈艙裝入格鬥彈完全不是問題。

接著來看導彈發射機制。在上篇裡我沒找到具體的證據,所以猜測可能是導軌發射也可能是發射架彈射(當然格鬥彈基本上都是導軌發射的)。

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> F-22的側彈艙滑軌發射架只伸出不前移,殲-20則採用了獨一無二的翻出外掛式掛架,不影響隱身和氣動

接著就有熱心網友發給我俄羅斯專利申請檔案裡的示意圖,我在網上也找到了原圖,處理如下:

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左側是俯視圖,右側是正視圖,這是專利申請資料,只需演示原理,所以尺寸並不準確。可以看到格鬥彈採用的是伸出式滑軌,整個滑軌帶著導彈向側前方推出,把導彈導引頭暴露在空氣中提前捕捉目標,和F-22的側彈艙結構類似。收納的時候發射架位於寬厚的邊條內部,只有部分導彈彈體位於莢艙中。

蘇-57的獨到之處是側彈艙距離機身相當遠,伸出後也不會被大邊條遮蔽,導引頭的視場範圍非常大,正向覆蓋70度,圓周覆蓋263度。而F-22和殲-20貼著機身的位置受到的遮擋範圍就要大很多,分別只有約205度和218度。

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寫到這我忽然理解了蘇-57側彈艙如此分離佈局的用意,也理解了殲-20的翻出外掛式滑軌掛架為什麼位置這麼低,貼近了進氣道下沿,都是為了獲得更大的格鬥彈視場,在近距格鬥的電光火石之間搶佔先機。如果不考慮氣動、隱身方面的副作用,單純比較對格鬥彈的支持,蘇-57的側彈艙是目前五代機中最優化的設計了,視場寬廣、受機體和鴨翼/邊條的氣流擾動也最少,接近於翼尖掛架的效果。

最後一個問題是如此佈置是否會和機翼主樑發生衝突,從而影響機體強度。我一直認為以蘇霍伊的功力處理這個問題應該毫不費勁,但是我手頭並沒有證據。正好有網友發了一張示意圖給我,我根據它找到了一份德文版的蘇-57結構圖,解決了這個問題。

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上圖藍色部分是蘇-57的橫向承力翼梁位置,因為主翼整體偏後,翼梁佈置在主起落架艙後方,正好避開了側彈艙結構(橙色部分)。紅色則是飽受詬病被認為厚度不足、強度不夠的機身主彈艙位置,可以看到主彈艙上方從翼梁前端開始到發動機後部這段長度裡有4道至少30釐米高的縱梁支撐。

蘇-57的頭4架原型機確實遇到了機體強度不足的困擾,不得不進行局部補強,之後的原型機已經改進了結構,徹底解決了強度問題。至於為什麼一直沒有公開展示側彈艙,很可能不是飛機結構的問題,而是滑軌發射架或者新型導彈的研製拖延、發射軟件或者飛行控制率的編寫還不完善等外部問題。再說俄羅斯軍方也沒義務一定要給你看側彈艙,試問又有誰看到過殲-20發射武器的照片呢?

殲-20的多架原型機都有明顯的調整改進,這在現代戰鬥機的研製中都是正常現象。F-35的飛控軟件也是不斷迭代解鎖新功能的,最早期採用Block 1A/1B/2A版本的飛機不能發射任何武器,不具備作戰能力,因為硬件不通用還無法升級,僅能進行飛行測試和訓練。這批飛機多達189架,卻沒有什麼人對此說三道四,蘇-57只有前4架原型機碰到強度問題就被猛烈抨擊,這顯然是不公平的。


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最後說一下上篇中那架所謂的米格-41,我今天無意中找到了它的出處。這是一位名叫Alex RenderDock的烏克蘭三維設計師製作的想象圖,他專攻武器的CG設計,在2009年自娛自樂以米格-21為原型設計了一款機頭進氣的終極格鬥戰鬥機,並自己取名為米格-41。

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之後米格設計局披露出真正的米格-41計劃,但從未有官方圖片發佈(很可能從未上過畫圖板)。在沒圖沒真相的時代,很多媒體都找出他製作的渲染圖作為米格-41想象圖,於是以訛傳訛這款米格-21Z就被當成了米格-41。


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