9月1日,T-50在第11屆莫斯科國際航空航天展上進行飛行表演(資料圖)
在不久前的莫斯科航展上,俄羅斯五代機T-50進行了驚世駭俗的表演,其超機動性不僅優於三代機升級版蘇-35,一些經典動作,甚至連F-22也難以完成,種種跡象表明俄羅斯似乎在發動機技術上取得了實質性突破。因此,俄政府官員自信滿滿地表示,T-50要在2015年裝備部隊。但實際上,它的命運還充滿變數,T-50未來面臨的還不僅僅是首裝會拖延多久的問題。
T-50的定位爲突出機動性、注重隱身性、強調繼承性
俄羅斯的軍用五代機計劃,是蘇聯航空大國夢的最後一個夢魘。起始於上世紀40年代末的美蘇軍機技術追逐,在三代機的競爭中終於決出了高下。當俄羅斯仍然沉迷於速度與高度之爭時,美國人在上世紀60年代提出了三代機的全新技術理念。隨著上世紀70年代初期F-15、F-16的相繼問世,蘇聯人第一次被美國人遠遠甩在了後面。隨著80年代初美國第一代隱身戰機F-117首飛,美蘇兩國的航空技術差距越來越大。
等到美國人於上世紀80年代中期提出四代機方案時,蘇聯人開始了最後的瘋狂——技術全面開花式的無序競爭,這邊米格1.44、1.42玩得正酣,那邊蘇-35、蘇-37、蘇-47不斷升級,直至蘇聯解體,這種無序競爭依然沒有看到結果。
當美國新一代戰機堅定地沿著隱身化、信息化和多功能化的道路大步前行時,俄羅斯人仍然執著於機動性的追逐。這種漫無目的的技術探索,耗散了其嚴重不足的國防投入,導致各種型號的研發走走停停。但他們也不是毫無收穫,對機動性的不斷追求,使其在矢量推力與氣動外形設計方面不斷進步,其表現就是蘇-35與T-50在巴黎和莫斯科的兩次航展上大放異彩,爲俄羅斯航空業贏得了自信與顏面。
1992年,隨著四代驗證機YF-22的首飛,美國對下一代戰機的技術打磨基本定調,「4S」的下一代戰機核心理念已經得到普遍認同。此時俄羅斯不得不停止五代機毫無方向性的技術探索,開始固化下一代戰機的基本定位和戰技指標。爲發揮自身技術優勢、縮短研製週期,他們將下一代戰機定位爲突出機動性、注重隱身性、強調繼承性。至此,一直被迷霧籠罩的俄羅斯五代機方案終於露出廬山真面目。而蘇霍伊公司憑藉巨大的經濟實力和技術優勢,理所當然地獲得了俄羅斯五代機項目。
根據已經公開的各種信息判斷,T-50計劃大致啟動於21世紀初。從技術的角度看,T-50的設計難度並不大,蘇-27系列飛機的多款改型爲它的氣動外形設計積累了豐富經驗。而在飛控技術與發動機矢量推力技術的研發中,俄羅斯人的水平一點不亞於美國人,在相對滯後的航電技術方面,俄羅斯也已經取得了長足進步,他們自信T-50的首飛只會比美國隱身戰機的首飛晚10年。因此,2005年就傳出了T-50即將首飛的消息,但它最終沒有如期而至,導致T-50首飛推遲的原因是發動機問題。
T-50的研製和試飛過程中,發動機問題不斷
在俄羅斯五代機研製和試飛過程中,傳出負面消息最多的就是發動機問題。美國與很多國家在發動機研發方面擁有技術合作機制,俄羅斯沒有這樣的優勢,只能在發動機技術探索中獨自前行。憑藉強大的情報系統,俄羅斯總能從西方的先進發動機上找到技術靈感,但航空發動機是一項細活,唯有在技術細節上不斷打磨,才能製造出性能、壽命、可靠性和使用性優越的產品。但俄羅斯的發動機技術缺的恰恰是細節上的精雕細刻,這使得其發動機推力尚能與美歐發動機接軌,但其使用維護性、可靠性方面則相去甚遠,在使用壽命上更是存在數量級上的差距。
隨著蘇-27系列戰機在技術上的成功,俄制三代發動機AL-31F日臻成熟,14噸級左右的推力對於三代機而言可以稱得上動力強勁,但對五代機而言,要實現超音速巡航與超機動性顯然是不夠的,俄羅斯必須爲自己的下一代戰機設計一款更大推力的發動機。
實際上,俄羅斯爲米格1.42研製的AL-41系列發動機啟動並不晚,發動機的研發週期大致需要20年,AL-41發動機計劃起步於上世紀80年代末,但由於技術與經費問題,前期的技術探索步履蹣跚,隨著米格1.42的下馬,這項計劃境遇更加不堪。這直接導致發動機成了T-50最大的拖累。等到2010年T-50首飛時,還只能使用過渡型產品AL-31的改進型。
在2011年的莫斯科航展上,T-50雙機高調亮相,但最終還是發動機出了問題。不過,在今年的莫斯科航展上,種種跡象表明俄羅斯在發動機技術上似乎已經取得了實質性突破, T-50出色的表演證明它已經成爲世界最頂尖的超機動戰機。
T-50的最大技術亮點在於矢量推力技術
俄羅斯五代機的最大技術亮點在於矢量推力技術。一項發動機控制技術對於現代戰機的重要性到底有多大,許多人並不清楚。要真正瞭解T-50超強的機動性能,還必須從超機動的基本原理說起。
與三代機的高機動不同,所謂超機動指的是現代戰機在大迎角小速度範圍內,借助於矢量推力等直接力的控制,在空氣動力微乎其微的情況下,通過直接改變飛機縱軸的指向來實現大角速度的機動。而三代機的機動其實是借助於速度所形成的空氣動力,通過向心力改變飛機軌跡。在五代機的超機動過程中,軌跡的變化可以很小,甚至幾乎靜止在原地,但機頭指向的變化卻瞬時完成,這與三代機的超臨界機動從原理上已經完全不同。
像蘇-27等三代機完成的眼鏡蛇機動、鐘形機動、尾沖機動,其機頭的向上運動依然是空氣動力在起作用,其中飛行員操控的貢獻其實很小,因此超臨界機動嚴格意義上講並不是操控型機動,而是一種自發的可預期的機動,這與超機動完全是由主動控制完成的原理截然不同。
就像當年一些人對三代機高機動性的實戰意義存在質疑一樣,今天依然有人對五代機超機動的戰術意義表示懷疑。其實,超機動對於中等速度以上速度區間的機動性貢獻並不明顯,其意義在於,當飛機進入小速度區間時,超機動確保了飛機的靈活性與安全性。而近距空戰打成大迎角小速度的可能性是存在的,一旦失去了速度優勢,如果沒有超機動能力,飛機幾乎就成了一個靶子,此時超機動性能的優劣就至關重要了。
而對於超視距攻擊而言,超機動提供的優越的機頭指向能力,對導彈鎖定和攻擊包線的擴展意義重大,在發現即擊毀的現代空戰中,誰能首先鎖定目標就意味著空戰的勝利,從這個意義上講超機動不僅不是花拳繡腿,而是必殺秘籍。俄羅斯在超機動領域的技術優勢,從某種意義上講是彌補了T-50隱身技術的不足。
俄羅斯人在矢量推力技術的探索中,沒有因襲美國人的技術模式,他們獨闢蹊徑採用了噴口轉向技術。這些成熟的矢量推力技術在新版蘇-35和T-50上的成功運用,所形成的機動性優勢令人震驚。可以說世界上還沒有第二個國家,能夠像俄羅斯一樣如此熟練地掌握矢量推力與飛發一體化控制技術。
俄羅斯五代機T-50除了在矢量推力技術上一枝獨秀外,其氣動外形設計也保持了蘇霍伊公司的傳統優勢。與F-22戰機隱身優先的理念不同,T-50所體現的是氣動性能優先的設計理念,其機身更薄,翼載荷更小,因此,它的速度特性、機動特性一定會優於F-22。
從隱身的角度看,T-50在外形設計上似乎存在明顯的缺憾,但俄羅斯人會利用其擅長的等離子技術加以彌補。而一旦AL-41發動機的性能和可靠性達到設計指標,其超音速巡航能力應該不在話下。因此綜合分析,從技術上看T-50與F-22各有千秋,分別體現了兩國的技術優勢,特別是在超機動能力這一塊,美國人想要超越俄羅斯,短時間內似乎難以實現。
T-50按時列裝應該不是問題
俄羅斯官方承諾在2015年實現T-50首裝,如果解決了AL-41發動機的技術問題,順利列裝應該不是問題,儘管它的首飛才剛剛過去3年。這是因爲T-50在氣動外形和飛控系統方面採用了大量的成熟技術,所要解決的是技術融合方面的問題,總的工程試飛週期5年完成是有可能的。
但我認爲,T-50未來最大的變數不是首裝會拖延多久,而是這款飛機總的採購量會有多少。如果T-50也像美國的F-22那樣,只有200架~300架的採購規模,其成本將是俄羅斯難以承受的。
從1992年以來,俄羅斯軍機的換代窗口一直凍結著,隨著老舊蘇-27與米格-29的淘汰,T-50的採購規模應該不小。但問題是俄羅斯不可能在未來全面裝備隱身飛機,由於沒有像F-35這樣的高低搭配性戰機,如果俄羅斯全面更換T-50,形成未來單機型大面積列裝的局面,那將是災難性的。
另外,從俄羅斯的國力來看,大面積裝備T-50是難以承受的,如果沒有外貿出口,T-50要形成超過500架以上的生產數量還是比較困難的。我們可以看到,隨著中國五代機的迅速發展,中、美、俄三國競爭外來軍機出口市場的格局已經初見端倪,T-50能否憑藉其技術、成本優勢獲得外貿上的成功,現在還難以預料。
總之,T-50未來的命運還充滿變數,而隨著無人機、臨近空間飛行器的迅速發展,五代機的軍事運用空間到底有多大,還是一個未知數。
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