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带大家重新认识苏-57 再次解答大家的疑惑

本来这篇是准备写苏-57隐身性能和在俄罗斯空军体系中作用的终篇,但是前两篇文章有相当大的反响,也产生了很多争议,所以干脆加一篇2.5,专门解答一下这些问题,省得再把它们带到下篇去。

似乎凡是我写的关于俄罗斯武器装备的文章都会引起不小的争议,包括各种质疑、嘲笑,说我是俄粉把俄式武器夸得太好了。我完全不是什么俄粉,实际上我谁都不粉,该黑的地方也狠狠黑过。我只是尝试尽可能客观地去审视一种武器,所以写一篇文章,往往会搜集几百张图片、几十份pdf文档,有用没用的都看一看。当然水平有限、资料有限、时间有限,存在错误是难免的,每次文章发出后都有点惶惶然,读者里有很多是真正的行业专家,生怕班门弄斧。

比如苏-57和苏-27的发动机安装角度,我从图片上看苏-27的进气道和发动机短舱也带点外八字型,但发动机本体和尾喷管似乎是直的。苏-57是发动机本体和喷管都外倾,还和多位网友讨论了半天推力轴线倾斜了该怎么弥补。

而一位熟识的航发博士告诉我苏-27的发动机轴线和喷管轴线有10度的夹角,是靠固定角度的喷管来矫正喷流方向的;苏-57那个3度左右的外偏对推力的影响非常小,可以忽略不计。

目前的苏-57和苏-35一样安装的是AL-117系列发动机,它的尾喷管虽然号称是三元轴对称矢量,实际上只能沿着一条倾斜的轴线从外上方向内下方偏转,依靠左右尾喷管的差动变相实现全向偏转,和真正意义上的单个喷管全向运动还有不少差距,当然结构复杂程度、重量、造价以及控制率编写的难度都得到很好的控制。

> 苏-30SM的矢量喷管偏转情况

但是受到内部机械结构的限制,这种方式的偏转俯仰角可以达到±15度,而左右偏转只有±8度(F-22的二元喷管只能上下偏转,完全放弃了水平方向的矢量能力)。苏霍伊和留里卡-土星设计局通过试验发现将发动机斜置所产生的偏航效果比尾喷管偏转要大很多,所以给发动机赋予了一定的安装角,提高飞机在失速超机动中气动控制面完全失效的情况下利用尾喷管进行水平方向矢量操纵的能力,这就是苏-57发动机斜置的最根本原因,而上篇提到增加进气道弯曲程度减少风扇暴露面积只是附带的一点隐身效果。


主要谈谈争议最大的侧弹舱问题,很多人对这个侧弹舱仍然不屑一顾,认为太扯了,一看就根本塞不进任何导弹,长度不够、高度不够、会碰到主翼梁、从来没看到打开过,等等等等,难听的我就不写出来了,似乎我拿不出图来说再多也是盲目吹捧。

下面图就来了,先看看弹舱门。不少人认为侧弹舱甚至主弹舱不存在的理由就是他们找不到缝隙,主弹舱从来没打开给他们看过。

> 俄罗斯国营红星电视台的专访,这条侧弹舱的缝隙够清晰了

上图中箭头指示的就是弹舱门缝隙位置,从这个布置方式可以看出侧弹舱门是朝外翻起的,但是舱门边缘越过了底部棱线弯折到内侧,在外侧只能看到前后两条折线。至于原因也很简单,把缝隙藏在内侧隐身啊。

> 实际舱门位置

在下面这张苏-57首次坠机事故后很多媒体都用到的生产线照片中,侧弹舱的舱门没有安装,只是用布罩住了开口。

另外一张比较罕见的苏-57静力试验现场图,更是直接能够看到开启的侧弹舱门和弹舱内部结构(感谢多位网友给我发来多张参考图片,在此一并谢过):

顺便再看主弹舱的开启照片,同一次专访中主弹舱的前舱就处于开启状态。注意舱盖内部后侧有一个凹陷区域(蓝圈),和外表面的黑色窗口对应,这很可能是用于平衡舱内外压力以便迅速开启舱门的一个经过隐身处理的泄压口。

另外一张网上常见的雪夜试车照片中后舱门也打开了:

苏-57的这个机腹主弹舱并不是俄罗斯第一次尝试,惊世骇俗的苏-47就曾为它的预研专门改装过机腹弹舱进行测试。因为结构问题苏-47的弹舱还稍微有点突出,不得不在前后添加整流罩。这也是我在一些回复中说不能把苏-57的隧道全部填平的原因,结构和气动上的代价太大 - 苏-57还是要进行格斗的空优战斗机嘛,不能搞成大腹便便的轰炸机。

> 苏-47在空中开启腹部弹舱舱门

接着说侧弹舱尺寸


根据苏-57公布的尺寸数据很容易按比例量出这个荚舱的尺度大约为长5.25米,宽600毫米,高280毫米。一枚标准R-73的尺寸是长2.93米,弹径165毫米,弹翼翼展510毫米。长度和弹径都没有问题,大家普遍有疑问的是弹翼过宽,塞进去和主翼梁有冲突。

我在这张图上把标准的R-73放在荚舱位置进行比较,弹翼确实显得有点大。但是R-73已经是老黄历了,虽然苏-57经常外挂着R-73在外面晃悠,这其实并不是它的主战装备。目前苏-57配备的是R-73的发展型号K-74的改进型号K-74M的苏-57特别版K-74M2(绕口令),网上完全查不到它的外观,只知道它为配合这个侧弹舱专门缩小了横截面尺度,据说性能媲美AIM-9X和ASRAAM。

还没有完,苏-57的终极配备将是K-30,也叫K-MD 或者Izdeliye 300(俄罗斯的武器编号一向很混乱),用于取代K-74M2。不管叫什么,它都是一款全新设计的高机动性格斗弹,类似ASRAAM(长度也是2.9米),只有4片非常小的尾翼,从图上量得它的翼展只有380毫米,当然这个形状也更容易折叠,所以侧弹舱装入格斗弹完全不是问题。

接着来看导弹发射机制。在上篇里我没找到具体的证据,所以猜测可能是导轨发射也可能是发射架弹射(当然格斗弹基本上都是导轨发射的)。

> F-22的侧弹舱滑轨发射架只伸出不前移,歼-20则采用了独一无二的翻出外挂式挂架,不影响隐身和气动

接着就有热心网友发给我俄罗斯专利申请档案里的示意图,我在网上也找到了原图,处理如下:

左侧是俯视图,右侧是正视图,这是专利申请资料,只需演示原理,所以尺寸并不准确。可以看到格斗弹采用的是伸出式滑轨,整个滑轨带着导弹向侧前方推出,把导弹导引头暴露在空气中提前捕捉目标,和F-22的侧弹舱结构类似。收纳的时候发射架位于宽厚的边条内部,只有部分导弹弹体位于荚舱中。

苏-57的独到之处是侧弹舱距离机身相当远,伸出后也不会被大边条遮蔽,导引头的视场范围非常大,正向覆盖70度,圆周覆盖263度。而F-22和歼-20贴着机身的位置受到的遮挡范围就要大很多,分别只有约205度和218度。

写到这我忽然理解了苏-57侧弹舱如此分离布局的用意,也理解了歼-20的翻出外挂式滑轨挂架为什么位置这么低,贴近了进气道下沿,都是为了获得更大的格斗弹视场,在近距格斗的电光火石之间抢占先机。如果不考虑气动、隐身方面的副作用,单纯比较对格斗弹的支持,苏-57的侧弹舱是目前五代机中最优化的设计了,视场宽广、受机体和鸭翼/边条的气流扰动也最少,接近于翼尖挂架的效果。

最后一个问题是如此布置是否会和机翼主梁发生冲突,从而影响机体强度。我一直认为以苏霍伊的功力处理这个问题应该毫不费劲,但是我手头并没有证据。正好有网友发了一张示意图给我,我根据它找到了一份德文版的苏-57结构图,解决了这个问题。

上图蓝色部分是苏-57的横向承力翼梁位置,因为主翼整体偏后,翼梁布置在主起落架舱后方,正好避开了侧弹舱结构(橙色部分)。红色则是饱受诟病被认为厚度不足、强度不够的机身主弹舱位置,可以看到主弹舱上方从翼梁前端开始到发动机后部这段长度里有4道至少30厘米高的纵梁支撑。

苏-57的头4架原型机确实遇到了机体强度不足的困扰,不得不进行局部补强,之后的原型机已经改进了结构,彻底解决了强度问题。至于为什么一直没有公开展示侧弹舱,很可能不是飞机结构的问题,而是滑轨发射架或者新型导弹的研制拖延、发射软件或者飞行控制率的编写还不完善等外部问题。再说俄罗斯军方也没义务一定要给你看侧弹舱,试问又有谁看到过歼-20发射武器的照片呢?

歼-20的多架原型机都有明显的调整改进,这在现代战斗机的研制中都是正常现象。F-35的飞控软件也是不断迭代解锁新功能的,最早期采用Block 1A/1B/2A版本的飞机不能发射任何武器,不具备作战能力,因为硬件不通用还无法升级,仅能进行飞行测试和训练。这批飞机多达189架,却没有什么人对此说三道四,苏-57只有前4架原型机碰到强度问题就被猛烈抨击,这显然是不公平的。


最后说一下上篇中那架所谓的米格-41,我今天无意中找到了它的出处。这是一位名叫Alex RenderDock的乌克兰三维设计师制作的想象图,他专攻武器的CG设计,在2009年自娱自乐以米格-21为原型设计了一款机头进气的终极格斗战斗机,并自己取名为米格-41。

之后米格设计局披露出真正的米格-41计划,但从未有官方图片发布(很可能从未上过画图板)。在没图没真相的时代,很多媒体都找出他制作的渲染图作为米格-41想象图,于是以讹传讹这款米格-21Z就被当成了米格-41。

2024-03-15

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