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深度:苏35与F22相比孰优孰劣 性能差距大(上)

深度:苏35与F22相比孰优孰劣 性能差距大(上)

深度:苏35与F22相比孰优孰劣 性能差距大(上)

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Su-35BM战斗机是Su-27“侧卫”家族的新成员,有着优美的气动外形和大推力的推力矢量发动机,具有“侧卫”家族中顶尖的飞行性能。在巴黎航展期间,Su-35BM通过一系列过失速机动将自己的优异性能表现得淋漓尽致,成为巴黎航展最耀眼的明星。下面笔者对Su-35BM最精彩的表演动作做一简要回顾,着重标明哪些是过失速机动。

起飞后,Su-35BM先以筋斗开场。在筋斗的后半段横滚180度改平进入俯冲,随后拉起,重复先前的动作。在筋斗顶端突然增大攻角,将机身改为垂直俯冲的姿态。这是整个表演过程中的第一个过失速机动。

SU-35BM改平之后,向左拉出盘旋上升。回转改平,向下俯冲的一刹那,突然增大攻角,机身绕速度矢量旋转了起来,类似于失速尾旋。和通常充满危险性的尾旋动作不同,因为Su-35BM有推力矢量发动机,动作变成可控的,安全性大增。Su-35BM在机鼻对准下一步机动的航线之后推杆低头,轻松改出。这是表演过程中的第二个过失速机动。

经过一系列的横滚机动,Su-35向左横滚,进入360度急盘旋,可以清晰地看到后缘襟翼也向下偏转,提高升力,机翼上表面被边条拉出的强筋涡流覆盖,之后改平,再垂直拉起爬升,紧接一个尹麦曼回转。俯冲过程中向右做了两圈滚筒机动。注意这和普通的横滚机动不一样:横滚机动的轨迹近似于一条直线,而滚筒机动在横滚的同时还要在升力的作用下划大圈,轨迹近似于螺旋线。随后Su-35BM做出小坡度盘旋,将机身对准跑道方向,在观众正上方向左做出上升转弯,逐步将机身拉到垂直,收小发动机油门,空速越来越低,逐渐的几乎静止在空中,然后飞机保持机体上仰姿态向下掉高度,换句话说实际上是“尾巴朝前”飞行。这是一个标准的尾冲动作,也是表演过程中的第三个过失速机动机动。由于这个动作是在人群正上方完成的,观众的尖叫声不绝于耳,也从另一个角度证明了Su-35BM表演的观赏性。注意,尾冲机动并不是拥有推力矢量发动机飞机的专利,我国的K-8教练机等也能顺利完成尾冲机动。但是推力矢量可以提供额外的低头力矩,保证飞机以更快的低头角速度退出动作,增大安全性。

Su-35BM的改平过程中向右做出小坡度盘旋,增速之后开始了另一个急转,转了约90度之后突然增大攻角,让飞机绕速度矢量滚转,直至机身变成上扬状态。这是一个很类似于F/A-18E的“猫鼬”机动。观众的掌声再次响起。

Su-35BM再次提速通场,垂直拉起筋斗机动。得益于高清摄像机拉近视野的转播,我们可以见到Su-35BM在筋斗顶端转动了推力矢量喷管,这样有助于提高攻角,减小筋斗半径。这一动作很类似于F-22的“动力筋斗”,前半程爬高,后半程急减速,让后半程的筋斗半径明显小于前半程,这样一来改出的高度就明显高于进入高度,方便恢复能量接下一个动作。

随后Su-35BM经历一系列滚转和小坡度盘旋,结束了约6分钟的表演,小航线下滑着陆。总的来说,这是一场观赏性极高的飞行表演,很好的表现了Su-35BM在低速,高攻角下的可操纵性和指向灵敏性。其中的不少机动动作都很具实战价值。

与顶尖水平一较长短

Su-35BM与F-22A,这两者虽然不是一个级别的对手,但在过失速机动能力方面却经常被拿来比较。F-22A同样具有推力矢量装置,具有在低速任意改变指向的能力。下面笔者将二者在相同机动中的表现做一简要比较(请见题图的比较视频)。

需要注意的是,Su-35BM在本届航展的表演内容大多已经在早先几届的莫斯科航展上表演过。所以笔者在选取比较材料时,不会局限于巴黎航展的表演内容,毕竟Su-35BM在前几届航展可能有更精彩的表现。如果一个机动动作被多次表演过,笔者将选取历届航展中完成速度最快的。而F-22A的表演选取范围是2006-2008年间由Moga少校在美军本土和英国范保罗航展的飞行展示。

1) 自旋下降

Su-35BM的这一机动经常用来展示其傲人的机首指向能力。自转一周,意味着周身360度的敌机均在其锁定范围内,具有一定的实战价值。F-22也有类似机动。所不同的是,F-22在自旋过程中会改变旋转方向,先向左旋转一周,再向右旋转一周,表现出了高度的可控性。曾经有网友将F-22某次急速自旋的视频与Su-35BM直接对比,得出F-22自旋角速度更高的结论。笔者认为这种比较意义不大:即使最先进的火控系统,搭配先进的大离轴角格斗弹,对目标需要几秒钟也才能完成锁定。如果自旋速度过快,很可能尚未锁定目标就“转过头”。相比之下,稳定且可控的自旋才有更高的实战价值。所以与其单独比较自旋速度,不如比较旋转过程中的可控性。可控性高的自旋,应该做到该转时转,该停时停,该改方向时改方向。F-22的表演较好的贯彻了这一宗旨。相应的,Su-35BM虽然尚未在表演中展示中途改变方向的能力,但考虑到Su-35BM的推力矢量多出一个偏航控制功能,如果不出意外的话应该也有这样的能力。

2) 下俯改出

这是一个经常被航空爱好者忽略的动作细节:静不稳定飞机在过失速机动的末端,受气动力的干扰,飞机往往会出现不可抑制的上仰。在F-22和Su-35BM的表演的高清视频转播中,都可以看到两者将推力矢量负偏,加速机头下俯改出,这也是拥有推力矢量的自旋下降与常规飞机的尾旋测试的根本区别之一:改出速度更快。

F-22曾经在2006年表演的某次猛烈推杆中达到过近200度/秒的低头速率,几乎是眼镜蛇一类机动动作抬头速度峰值的3倍(对于静不稳定的飞机而言,低头速度通常低于抬头速度)。飞行员Moga少校感到短暂黑视,所幸此时高度不算很低,没有发生事故,但这也从另一个侧面表现了F-22惊人的俯仰轴敏捷性。资料图:F-22飞控计算机记录的“危险低头”

1) 动力筋斗

所谓动力筋斗,是指前半程用常规筋斗机动的方式做上升转弯。在筋斗顶点,亦即速度最低点,用推力矢量增大攻角,协助完成筋斗。Su-35BM在MAKS航展和巴黎航展多次表演这一机动,转完360度筋斗约耗时18-19秒。而反观F-22的类似机动,在筋斗顶点拉到了不可思议的攻角,导致后半段的半径急剧收缩,360度筋斗仅耗时9-10秒。

2) 尾冲

观众对这一机动并不感到陌生,Su-27, K-8等机型也曾多次表演。在爬升的顶端,飞机保持机头向上的姿态依靠地球重力下落,相当于机尾朝前飞行,随后低头改出。和这类没有推力矢量的飞机相比,F-22和Su-35BM的最大特点在于可以用推力矢量协助低头改出,速度更快。Su-35BM从上仰50度到下俯50度过程中,通过高清视频转播,可以清晰的看到推力矢量已经处于较大幅度的负偏角,几乎是在全力改出了,全程耗时约3秒钟。而F-22从上仰90度到下俯90度的时间更短,仅耗时约2秒。

从以上的对比可以看出,两者的机动动作质量大致接近,而F-22在俯仰轴上表现出了更好的敏捷性。当然,Su-35BM以后的表演可能有更好的表现,让我们拭目以待。

Su-35BM官方数据分析

苏霍伊给出的Su-35BM宣传手册中提供了部分数据。和飞行性能有关的数据如下:

正常起飞重量(带2枚RVV-AE导弹,2枚R-73E导弹):25300千克

最大机内油燃料(11500千克)高空航程:3600公里

高度1000米加速(载荷条件为50%标准战斗燃料),1100-1300公里每小时:8秒

1000米爬升率:大于280米/秒

最大速度,高空:2.25马赫 低空:1400公里每小时

G上限:9

下面与Su-27单座基本型Su-27SK做一比较:Su-27SK携带2枚R-27R,2枚R-73E导弹和5270千克燃料的正常起飞重量为23430千克。考虑到RVV-AE比R-27R轻75千克,Su-35BM的正常起飞重量(无外挂)比Su-27SK高出2吨以上。但注意,Su-27家族的正常起飞重量并不满载机内燃油,而苏霍伊并没有给出Su-35BM的正常起飞载油。Su-27SK正常起飞油料5270千克,是其满载油9400千克的56%。如果Su-35BM是按照同样的比例,起飞载油约6400千克,那么其基本空重比Su-27SK高出约1吨,即18吨左右。目前Su-35BM的空重并没有官方的统一说法,所以以上仅仅是一个猜测。笔者认为以上的估计误差不会很大,原因有二:

一是可以从老Su-35的情况做一验证:老Su-35比新Su-35增设一副鸭翼,空重增至18400千克。考虑到可动鸭翼与操纵机构约有300-400千克重量,而117S的干重量比AL-31系列也有一定提高,推力矢量喷管又会使单发增重约110-120千克,考虑上述因素后,空重仍会维持在略大于18吨的水平。有观点认为Su-35BM的复合材料可协助减重,但需注意,百分之十几的复合材料用量减重幅度仅有数十千克,并不会显著影响估计的结果。

二是可以从航程与载油系数(燃料重量/总重量)方面考虑。Su-35BM基本继承了Su-27SK的气动外形,可认为二者的巡航升阻比近似相等。Su-35BM和Su-27SK都取高空航程,则巡航剖面近似相同。Su-35BM使用11500千克燃料的航程,比起Su-27SK使用9400千克燃料的航程,略提高了70公里(3600公里vs 3530公里),117S的单位油耗不大可能比AL-31F进一步恶化。因此Su-35BM使用11500千克燃料的载油系数,比起Su-27SK使用9400千克燃料的载油系数,应该近似相等。同样可以验证出Su-35BM空重应介于18-19吨之间。资料图:117S的航展展板,全加力是14000千克,特殊模式14500千克

从爬升率来看,只有一个模糊的1000米“大于280米/秒”,并不知道是略大于,还是显著大于。作为参考,根据MIG-29A操作手册,MIG-29A在50%燃油,外挂2枚R-60导弹时的1000米高度爬升率是310米/秒,属于三代机的顶尖水平,因此可以认为Su-35BM至少是较为接近三代机的顶尖水平的。

然后是加速性。1000米高度,50%标准载油(非满载油),1100-1300公里每小时加速,对应0.916-1.083马赫,耗时8秒。相应的,MIG-29A亦需8秒左右;而F-16C Block30在更高的3000英尺(1524米)机内满油时,同马赫数区间加速仅耗时4.8秒。

笔者认为这如117S的推力有关。根据土星设计局的航展展板,117S的全加力推力并不是14500千克,而是14000千克,之前流传的14500千克实际上是“特殊模式”。我们知道很多俄机在起飞时可以用特殊模式小幅增加推力维持十几秒(如Su-33和MIG-29K),所以计算性能时,究竟取的是最大加力,还是短时间的特殊模式,我们并不知道。

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