本文作者：大兵
据塔斯社报道：俄罗斯第5代战斗机苏57的改进型于21日在莫斯科郊外格罗曼夫机场完成首飞…
这款改进型的推出此前毫无征兆，具体改进了哪些方面也没有更多报道；不过在作者看来，苏57去年才刚列装了几架就开始了改进是意料之外，又情理之中——
“迟”来的5代机
上世纪80年代，随着米格29和苏27的陆续成熟，两大设计局结合各自的技术特长，分别向苏联空军提交了下一代战斗机的初步构想。其中急于证明自己的米格首席设计师小米高扬，抢先于1983年拿出了“MFI多用途战斗机”设计方案；同年，美军“先进战术战斗机ATF”也开始竞标——这就是后来的F-22“猛禽”。
▲米格MFI早期设计方案之一。
▲米格最后的大师：伊万·米高扬是设计局创始人阿尔乔姆·伊万诺维奇·米高扬之侄、苏维埃主席阿纳斯塔斯·伊万诺维奇·米高扬之子，米格29的缔造者。
由于苏联解体的原因，很多先进武器项目陷入停滞或彻底放弃；但是米格1.44（MFI的验证机代号）和S-37（苏霍伊提交方案）相对来说还是受重视的，两者分别于2000年和1997年进行了首飞，相对于F-22的进度（原型机1997年9月首飞）也并不算太落后。
▲苏霍伊提交的早期前掠翼方案S-32。
▲对比F-22早期的论证方案，大家的起点也差不多吧。
▲最终成型的S-37验证机开展了大量的飞行数据和机载设备测试，并一度被命名为苏47“金雕”试图拉点“外援”。
或许有小伙伴疑惑了：米格1.44和S-37能与F-22相媲美吗？
的确，在过去10年的技术准备上，美国人充分论证了洛克希德YF-22和诺斯罗普YF-23的性能优劣，做足了准备；相比较而言米格和苏霍伊的构想还停留在技术验证的阶段…
▲验证机的作用是取得关键技术的实测数据，在性能上与生产性并不能同日而语；图为1990年至1991年展开测试竞赛的美军“ATF”项目两款验证机。
但是，这两款飞机在在复杂气动布局、矢量发动机、隐身技术方面，同样没少做功课；更关键的是，5代机到底突出哪些领域，至少在当时还尚无定论。这两款飞机其实可以视作俄罗斯航空工业补交苏联时代“作业”的重要一节。
▲米格1.44仅仅是验证了复杂气动控制面的结合，并未进行深度试飞，这为后来埋下了伏笔...
2002年，俄罗斯空军正式提出下一代战斗机“PAK FA”发展计划。苏霍伊设计局融合了S-37和米格1.44技术（合并了米格设计局）的T-50方案获得认可，并且在成功拉到印度的赞助后，原型机于2010年1月29日首飞成功！
▲首飞！
但是当初热切期待先进战机的印度怎么也没想到：这款飞机列装俄罗斯空军已经是十多年后的事，而交付印度更是还遥遥无期——另外两大国的5代机都已经开始中期升级了…
“产品10号”之困局
按说苏57在论证阶段的技术储备也算是扎实的，苏联时代的黑科技到底不可小觑；之所以经历了漫长的试飞，却迟迟不见交付，除了俄罗斯确实经费拮据之外，还要怪曾经苏霍伊设计局“第10号产品”——苏27。
咋还和“侧卫”扯上关系了？
正是因为苏27系列太成功了，其完全贯彻中央流体力学研究的“完美翼身融合”设计，堪称是4代机气动布局的天花板！俄罗斯空军在“PAK FA”项目之初就希望下一代战机也能继承这个“保留项目”；而苏霍伊设计局在S-37上验证的前掠翼技术又因为材料学领域的风险，成功但是被放弃——
结果就是苏57实际上很大程度上继承了苏27系列战机气动布局特点，并融合了米格1.44大面积三角翼的“嫁接”产物…
▲这么一看：确实像拍“扁”的苏27换上米格的翅膀...
关于苏27系列战机气动布局特点介绍，可搜索作者往期文章《四代机之王》。
这就导致了一个矛盾的问题：机身结构强度！
5代机的隐身特征主要靠内置弹舱实现，但弹舱本身属于“开放式”部件，会破坏超音速战机的整体应力结构；故而F-22、F-35、歼20、歼35都不约而同的选择了上单翼布局——就是为了给结构强度上软肋的弹舱腾出位置。
▲这是歼20的弹舱打开状态，可以看到围绕进气道的机身结构框架——等于是在飞机的“骨架”之外“贴合”了弹舱。
▲F-22亦如是。
▲是不是5代机，弹舱的布置都得遵守物理法则。
▲YF-23当年被淘汰的一个重要原因就是弹舱深度穿过了机体中线的主要应力结构...在大过载的时候这处存在着折断的风险！
但苏57由于整体上继承了苏27的机身和发动机布局，机身中线的两处纵列弹舱正好穿过中央翼盒！
用一个航空史上已经快被遗忘的名词：这叫“半硬壳机身结构”。
▲苏57的弹舱恰好位于机身中线、“卡”在两台发动机之间——这是飞机结构部件的核心部分。
▲这两张图更能直观地作出对比。
是的，螺旋桨时代的战斗机很多采用这种结构，因为有利于减轻重量、减少生产工时…但不要说随后的超音速时代，就是二战末期出现的高性能活塞动力战机也已经不采用这种结构了——飞行速度越来越大，高速掠过机翼的气流所产生的作用力能直接把“翅膀”从脆弱的机身连接结构上扯下来！
▲苏57弹舱与油箱、发动机、起落架和机翼的相对位置；注意这不是设计图纸，而是网友制作的比例示意图，可以看出机身内部的空间挤占之矛盾。
▲二战初期的F-4F“野猫”战斗机就是典型的“半硬壳结构”——因为是中单翼布局，机翼下除了起落架之外并无承受主要结构应力的部件；
▲小米高扬他爸爸当年的开山之作——米格-1歼击机由于是下单翼的布局，采用的就是“全金属机身硬壳式结构”。
所以说，喷气时代的飞机严格来说并不是“晃动着一对翅膀”，而是只有“一面整体式机翼”，其在机身内部通过一个叫“中央翼盒”的部件牢固连接着——
这是现代飞机上受力最强的部分、是航空材料学的顶尖领域！
▲同样的道理：前掠翼飞机在低速机动和超音速减阻方面优势明显，但由于翼根部分要承受大得多的空气应力，现有的航空材料尚难以满足这样的要求，故而还没有哪一个国家敢于大范围应用这项技术；图为美国人曾经的X-29验证机。
当然，通过运用复合材料或者3D打印技术的整体成型，并不是说中央翼盒的强度实现只能是“直来直去”的；但是苏57漫长的试飞测试，既未见重大事故、也没听说什么关键子系统拖延…却迟迟不见普大帝签下换装令，可见物理法则不是那么好克服的。
2018年初，在原型机已经交付空军多轮测试，并且其中两架在叙利亚实地部署后，俄罗斯国防部才抠抠搜搜的签署了12架的购买合同；2021年1月29日，首架量产型苏57交付俄罗斯空天军服役。
至此，这款继承了冷战技术、“迟”来的5代机历经了整整11年的试飞才算是初见成果。可算是“起个大早、赶了个晚集”——
可问题是：它还不能实现超音速巡航！
（未完待续）
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