揭秘俄军“猛禽斯基”真面目:机动性高于F-22

哭泣的泪眼煞星 收藏 9 1577
导读:[img]http://bbs.huanqiu.com/attachments/forumid_7/20080819_3012f56ab6ee170d95cc4ILooq4PuyL8.jpg[/img] PAK FA方案效果图 [img]http://bbs.huanqiu.com/attachments/forumid_7/20080819_67c4ccc654ece00c078fNbLOP4KKuMJY.jpg[/img] 米格1.44一直拖到2000年2月29日和4月27日才完成两次升空飞行,

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PAK FA方案效果图

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米格1.44一直拖到2000年2月29日和4月27日才完成两次升空飞行,现停在机库中,处于休眠状态。


前苏联在米格一29和苏一27投入批生产后,就开始考虑第五代(国际上通称的第四代)战斗机的研究工作,1986年6月决定由米高扬设计局负责研制重型多功能前线战斗机MFI,即1.42和轻型前线战斗机LFI。由于当时仍处哥冷战时期,MFI将用于在全球和高强度区域性冲突中执行对空和对面作战任务,俄罗斯国家航空系统研究院模拟计算的空战效能比美国的F一22高20%,将形成一定的威胁力量。而LFI则用于在局部和低强度区域性冲突中执行作战任务。前苏联同时决定由苏霍伊设计局负责研制S-32前掠嚣试验战斗机,但其受重视程度排在前两者之后。按1986年的研制计划,MFI及其简化的缩小型LFI应在2000年服役,但在1990年初停止发展LFI,1994年完成MFI第一架原型机(米格1.44)的组装,由于存在某种技术问题.研制经费不足,该机一直拖到2000年2月29日和4月27日才完成两次升空飞行(原计划进行试飞27次),现停在机库中,处于休眠状态。

PAK FA计划多次变脸

苏霍伊设计局利用出口苏-27系列飞机得到的经费,成功的研制了s一32,并改名为S-37,随后又称为苏一47,至今已完成200次飞行。考虑到航空科技的进步和俄国的实际情况。上世纪末俄国对21世纪战斗机的需求发生了变化,当时的俄空军司令认为,米格1.42和苏一47不能满足需求,俄空军提出研制前线航空兵未来航空武器装备(PAK FA),即新的第五代战斗机,并于2001年4月提出战术技术要求。米高扬和苏霍伊两设计局围绕研制PAK FA的要求,以“技术建议书”的形式进行竞标。在两设计局的建议书中都提出各自选定发动机的双发飞机方案。2004年4月26日,政府委员会选定苏霍伊设计局的方案胜出。

PAK FA是“前线航空兵未来航空武器装备”首字母的缩写,俄罗斯国内媒体最早是在2000年初首先知道该项目的这个名称。但是由于保密原因,稍后在俄国的公开刊物上消失。2004~2005年在苏霍伊设计局的报告中使用非保密的代号I一21(21世纪的战斗机),再后来I一21这个代号也消失了,俄罗斯的官方文件中称其为T一50(苏霍伊设计局内部该项目的代号)。

PAK FA将成为俄国21世纪的基本前线战斗机,可以代替米格一31执行截击任务。能改型为侦察机,并以此为平台发展成取代苏-33的新型舰载机。俄罗斯政府则希望该机能够重振俄国军工产品在世界上的声誉,并提高其在国际市场的竞争能力。就目前公开的的一些技术、战术参数分析,可以得出俄罗斯空军对未来PAK FA战斗机的主要要求如下:

1,多功能性,在简单/复杂和白天/夜间条件下精确摧毁空中和地面(海上)

目标,但主要用于夺取制空权:

2。飞机正常起飞重量控制在20吨左右;

3,作战半径达到1100千米~1300千米;

4,最大飞行速度达到马赫数2.0;

5,具有超声速巡航能力;

6,高机动性和高敏捷性;

7,在雷达、红外。光学方面的低可探测性;

8,短距起降性能,起飞/着陆滑跑距离达为300米~400米。

从实战出发的性能设定 :F-22为参照物

据从苏霍伊得到的资料分析,PAK FA的尺寸和重量大于米格一29,小于苏一27,与美国的F-35大小相当.但其作战效能大于F-35,接近F一22.如此较大自々作战半径是因为要在西伯利亚和北高加索一带使用决定的。2006年1月俄罗斯空军领导将原要求的最大飞行速度由马赫数2.15降到2.0,可能是由于飞机按马赫数2.15设计要采用可调节进气道。那样的话飞机将会至少增重180千克。同时因简单进气道取消一套调节系统,对飞机隐身有利。

战斗机超声速飞行可增加机载导弹发射初始动能,有效扩大导弹攻攻击区。现役米格一29,苏一27等第三代战斗机一般以亚声速作战,超声速脱离,而PAK FA具有发动机不开加力超声速巡航能力,亚声速和超声速状态下均可作战,可以显著提高高空战效能。模拟计算的空战马赫数由0.9增加到1.5时,其超视距空战效能约提高1.6倍;超声速巡航可外伸拦截线和快速拦截目标,当战斗机相对目标有2:1的速度(目标速度为马赫数0.9,战斗机拦截速度为1.8)优势时,拦截能力提高到6:1;超声速突防时因在敌防空区飞行时间短而减少被地一空导弹和高炮的攻击次数,能显著降低飞机损失,如当突防速度由马赫数0.9增加到1.5时,突防机队的损失减少40%左右;发动机不开加力实现持续超声速巡航能节省油量,据对现役的F一22的估算表明,当以马赫数1.5的速度飞行300千米时,可比部分加力省油27%,另外还有利于红外隐身。据悉,俄罗斯空军要求PAK FA要能够以马赫数1.5~1.8进行不开加力超声速巡航。 、

在未来的战斗机上,雷达隐身性能可以显著提高战斗机的空战效能和降低突防损失。模拟计算表明,当战斗机前向RCS(雷达反射截面)值由10平方米降到0.3平方米~O.1平方米时,超视距空战效能分别提高2.5倍和3.5倍左右,使突防机队的损失分别减少17%和28%左右。而美国使用战斗机攻击有先进地一空导弹保护目标的模拟结果表明,由于F一15无隐身能力,需进入导弹的不可逃脱区投放JDAM。实际上不可能使用JDAM攻击目标,而隐身的F一22却可以使用JDAM攻击目标,投弹后安全飞离。当然。如果过分强调战斗机的雷达隐身要求,就会严重降低战斗机的气动特性和飞行性能,所以俄罗斯工程人员认为,不能因隐身而影响飞机性能。尤其不能像F-117那样。所以,未来的PAK FA可以通过电子干扰手段弥补隐身的不足,俄罗斯空军要求PAK FA的前向RCS值达到0.15~0.3平方米。

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未来将装备PAK FA的远程空空导弹




机动性高于F-22

机动性是保证战斗机夺取制空权的重要因素.相对于以前的战斗机,第五代战斗机具有显著高亚声速、超声速稳定盘旋能力,这不仅对实

施导弹攻击具有重要意义。另外还可以保证飞机在无速度损失情况下减小转弯半径,在机动摆脱敌导弹攻击时具有很大优势。高爬升率可以保证飞机快速升空和占位,良好的加速性能使飞机快速追击敌机,大的瞬时盘旋角速度可使飞机快速机头指向目标,或有效规避敌导弹攻击。

据俄罗斯航空专家对F-22机动性的估算。该机在海平面/马赫数0.9和5千米高度/马赫数0.9时,爬升率分别达到350米/秒和245米/秒左右;在5千米高度/马赫数o.9和lO千米高度/--5赫数1.5时,稳定盘旋过载分别达到7和4.3左右;在11千米高度.由马赫数o.8加速到马赫数1.6的时间约64秒。由于俄罗斯历来都非常重视战斗机的机动性。因此未来PAK FA的机动性可能相当或高于F-22战斗机。

过失速机动可显著减小飞机盘旋半径,使飞机机头快速指向目标,为先敌发射全向格斗导弹创造条件,提离近距空战效能。在过失速机动飞行时,因飞机气流分离和速压小。需引入推力矢量控制,由于偏转发动机矢量喷管产生喷气升力和超环量诱导升力。增加飞机总升力。可进一步减小飞机盘旋半径和提高空战效能。模拟计算表明。采用推力矢量控制进行过失速机动时,可使战斗机的近距空战效能提高50%~70%。俄罗斯第五代战斗机使用推力矢量后,飞行迎角达到60度~70度时仍能保持稳定飞行,并可以在超过失速迎角范围进行空战。敏捷性是在考虑战斗机飞行员生理条件受限制条件下.提高飞机空战效能的有效措施。研究表明,当飞机的俯仰率由20度/秒增加到40度/秒.发动机推力变化率由18千牛/秒增加到36千牛/秒,滚转到90度的时间由2.2秒减少到1.8秒时,战斗机的近距空战效能可以提高50%左右。目前,美国空军已经对其装备的新型战斗机给出了敏捷性指标。并进行了设计研究,但是目前还难以推测俄空率对PAK FA敏捷性指标的要求。

战斗机具有短距起落能力,可使其弹伤伤跑道的残余部分起落.或因滑跑距离短,当所需跑道被破坏时易于恢复。短距超落可保证飞机有高作战出勤率。从而提高作战效能。

气动布局返璞归真

在2007年的俄罗斯航展前夕,苏霍伊设计局对外公布了PAK FA计划T-50飞机方案三面图同时还给出TF一22三面图进行比较。从中可以看出。与F-22外形类似,T-50采用带尾翼的边条翼正常布局。并具有以下突出特点:

1,翼身融合。从机身到机翼的平滑过渡,可增大飞机内部容积。因而能容纳更多的燃油和为内置武器创造条件。这种布局能减小机翼与机身的气动干扰而降低超声速阻力,其形成的升力面积增加飞机升力。

2,机身的最大相对横截面积(机身最大横截面积与机翼面积的比值)与F-22相当,为6.5%左右。低于第三代战斗机的8%左右。由于飞机的超声速波阻随机身最大横截面积的增大而增加,这个比值显然可降低超声速阻力。

3。采用小展弦比、前缘较大后掠角、后缘前掠的机翼形状,据估算其展弦比接近2.3,与F一22的2.36相当,前缘后掠角约53度,而F-22的为42度。因此可推测T-50有较小的机翼超声速阻力。

4,大迎角时利用边条的脱体涡在机翼上表面一定范围产生的吸力,提高飞机的最大升力系数,并因边条能降低机翼相对厚度和减小机翼有效展弦比,可减小超声速阻力。

5.武器内置。减小飞机阻力和提高隐身能力。此前的苏一47验证机的机身下表面就发现有4:75米×1.0米的大舱门设计,作为T-50的前期技术验证机,足以证明T-50也采用内置武器技术。

6,采用轴对称矢量喷管在过失速时进行推力矢量控制,比F一22的二元矢量喷管结构简单重量轻,并具有更好的操纵性能。

7,第三代和第四代战斗机在飞行中采用前缘和/或后缘襟翼(机动襟翼)随迎角和马赫数数自动调节偏度。形成不同的机翼弯度,以减小飞机亚声速机动飞行时的诱导阻力和增大升力。对于正常布局飞机,后缘襟翼作为机动襟翼的效果远低于前缘襟翼,而且苏霍伊设计局在设计苏-27时,有过因不采用前缘襟翼达不到机动性指标要求的严重教训,但在T-50的三面图上只看到后缘襟副翼,而无前缘襟翼。可能是采用了智能结构,用连续光滑弯曲的无铰接前缘代替前缘襟翼,这不但起到了襟翼的增升减阻作用,而且由于无襟翼和机翼间的缝隙,可提高隐身能力。

8,为满足隐身要求。在外形上采用前机身侧面倾斜、机翼遮挡双斜切进气口和简单进气道、各翼面前后缘相互平行、倾斜配置双垂尾等措施。据报道,俄罗斯正在加紧研究用飞机上装的电子枪射出正负离子,在飞机周围形成等离子体,用于吸收雷达波能量来提高隐身能力,这种已经流传了多年的隐身技术有可能在PAK FA上变为现实。

正如F-22所证明的那样,T-50采用正常气动布局,可以保证在超声速状态达到高升阻比,在亚声速状态获得高升力特性,能够稳定的飞行到过失速迎角60度,并在整个迎角和速度范围内保证飞行安全。因气动布局设计兼顾了隐身需求,可以取得良好的外形隐身效果。

由于现代战斗机设计采用主动控制技术,近耦合鸭式布局得到较广泛应用,与正常布局比较.其主要优点是超声速阻力小。美国在YF-22方案设计初期,曾考虑采用鸭式布局,但由于从面积律和对飞行员视界的干扰考虑,近、远耦合鸭翼的尺寸和操纵功率都受到限制;鸭翼偏转形成锐内角,对隐身不利;YF-22为实现短距起落而采用大后缘襟翼,产生鸭翼难以克服的低头力矩,最终洛克希德·马丁公司放弃鸭式布局,而选用正常布局。另外研究表明,为得到与正常布局相同的亚声速机动升阻比,鸭式飞机必须设计有更大的亚声速静不稳定度,这给保证在大迎角有足够的最小低头操纵力矩和操纵系统的设计带来一定困难。鸭式布局还有横侧气动特性较复杂,飞机重量大.鸭翼铰链力矩大的缺点。像以前的苏-37那样的三翼面布局与正常布局比较,主要缺点是由于增加了前翼,引起飞机阻力特别是超声速阻力大。所以,在PAK FA的设计上,俄罗斯放弃了带鸭翼的三翼面布局。

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PAK FA早期方案,后来被放弃了




动力,武器是两大关键

发动机是俄国发展第五代战斗机的关键技术,按PAK FA的不同发展阶段,T-50将装两种不同的发动机。在第一阶段的飞机上,选装“土星”科研生产联合体的产品117s发动机,它是AL-31F的深改型。推力达到150千牛,带有轴对称矢量喷管。T-50装两台11 7s发动机后,飞机正常起飞推重比超过1.0,能进行超声速巡航,并可获得较高的机动性。该发动机产品已装在苏-35上进行过渡飞行。在批生产型飞机上,将装第五代新型发动机。要求推力达到160千牛,其尺寸和重量与现代使用的发动机相当,使用寿命达到现代发动机的几倍,减小雷达和红外特征信号,并且使用费用低。由于“土星”科研生产联合体有丰富的发动机研制和改型经验,通过研制AL一41F积累了设计第五代发动机经验,并且具有和欧洲先进企业联合开发新发动机技术的经历,其有能力在短时间内研制出新型发动机。“礼炮”机械制造厂目前正在进行AL-31F发动机的改进工作,推力130千牛的AL-31F-MI已在苏-27SM上经试飞通过国家验收,AL-31 F-M2从2006年秋季开始已在试车台上试验,正在研究推力达到1 50千牛的AL一31F-M3。该企业希望这些发动机能用于苏一27的系列型号和PAK FA。

苏霍伊设计局与拉明斯克仪表制造设计局一起研制了用于T-50的机载计算机样机和座舱工作样机,其具体元器件正在试验机上试飞。由季霍米洛夫仪表科学研究院负责研制T一50的多功能综合无线电电子系统,其中Shl 21雷达系统的技术设计在2005年已获批准。雷达系统由X波段火控雷达(具有一个主天线和两个小型侧视天线).敌我识别系统、吊舱中的Ka波段雷达和电子战系统组成。在2007年的莫斯科航展上,研究院介绍了Shl21雷达系统的元件,其中包括前视X波段雷达天线和位于机翼前缘的敌我识别系统天线的元件,该两天线都属于主动电扫描天线。

T-50使用的武器包括空一空导弹、航炮和空一面武器。在第一阶段的飞机上配置现役导弹改进的产品760型空一空近距和产品180型空一空中距导弹。对于第二阶段的最终生产型飞机,配置新研制的产品300型近距和中距空一空中距导弹代替760型和180型导弹。配置的空一面武器包括反辐射导弹Kh-36P和Kh-58UShK.带不同导引头的通用导弹Kh-38和250千克、500千克级的制导炸弹,这些武器可以全部挂在机身内部弹舱中。在2007年的莫斯科航展上,战术导弹公司首次介绍了刚通过验收试验的Kh一38ME空一面导弹全尺寸样机,它是带有对所有型号通用的主弹身和发动机舱的模块式结构。常规气动布局,弹翼和垂尾折叠,可以挂在机内武器舱中。其长度为4.25米,弹身直径31-32厘米。发射重量400千克-420千克。在本届航展上,另一个初次露面的Kh一58UShKE(K代表紧凑性)反辐射导弹,有小的折叠弹翼和垂尾。同样可以挂在机内武器舱中,该导弹长4.7米,发射重量650千克,当在15千米高度上发射、以马赫数1。5飞行时的最大攻击距离达200千米,在低空200米高度上发射时的攻击距离为75千米。

经费、时间是两大难题

根据历年来的俄罗斯预算推测,PAK FA的研制费为50~70亿美元。直到2005年,PAK FA项目的发展经费主要由苏霍伊设计局及其合作伙伴负责,一般苏霍伊设计局负责提供40%,合作伙伴负责提供40%,而国防部仅提供20%。从2008年开始,大部分经费来源于工业和能源部,少部分来源于国防部和苏霍伊设计局及其合作伙伴。按俄官方说法,2006年该项经费增加了几倍。2006年1 0月PAK FA已正式列入普京总统批准的2006年~201 5年国家武器发展规划,发展经费有了保证。

另外,在PAK FA项目进行过程中,为筹集发展经费。俄罗斯工业部门积极寻找国外合作伙伴。2001年6月俄、印在莫斯科初次会谈合作发展新一代战斗机问题。2003年1月印度国防部长在访问莫斯科期间,签署了合作意向书,并在苏霍伊设计局参观了飞机方案。2005年1月印度继任国防部长访问莫斯科时,收到苏霍伊和米高扬设计局关于合作发展T-50和轻型第五代战斗机的建议,访问后的大多数评论认为,印度将与米高扬设计局合作发展轻型战斗机,然而俄政府给印度施加压力,希望其合作研制出口型T-502006年8月初,苏霍伊设计局代表团在印度再次向印度国防部长介绍T-50方案。苏霍伊设计局于。2007年7月发表的2006年财政报告中.谈到与印度签署了合作发展T-50的政府协议,根据其公布的数据.印度有可能承担总研制费用的40%左右,未来的PAK FA将优先出口印度,并有可能在印度组装生产

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苏霍伊公司公布的PAK FA方案三视图




苏霍伊公司公布的PAK FA方案三视图,采用了其擅长的翼身融合设计,并且整体气动布局返璞归真。

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