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前掠翼之王,未能涅槃的金雕——解读苏-47战斗机

继续介绍苏霍伊设计局研制的作战飞机,本次介绍苏霍伊的第四代战斗机前掠翼试验者——苏-47。

本文约2800字,主要从发展概况、主要特点、基本性能、型号类别、服役状况等方面,对苏-47战斗机做一个简要的全景描绘。文章内容大部分内容源自国外和国内的各种公开信息。

苏-47“金雕” Berkut

苏-47战斗机的外形极具辨识度,它最大的特点便是与众不同的前掠翼设计,机翼是向前方倾斜的,看起来像是机翼“装反了”一样。正是这种独特的机翼设计,让苏-47一经问世便引发了世界各国的关注,而它的首次试飞表现也相当成功。

“装反了”的机翼——前掠翼

前掠翼的历史最早可以追溯到1940年代,德国的容克斯公司研制出世界上第一种实用的前掠翼作战飞机Ju-287四发轰炸机,这种独特的轰炸机在1944年8月首飞成功,后来随着德国逐步衰退直到最后战败,它并没有投入量产。美苏等国航空科研人员在查看了德国一系列先进航空技术后,都受益匪浅。

1981年,美国国防部先进研究项目局(DARPA)授权格鲁曼公司前掠翼试验机研究项目合同,在F-5A战斗机的基础上改装出两架X-29A前掠翼验证机,还融入了部分F-20“虎鲨”战斗机的技术。该机安装有鸭翼和前掠33度的机翼,整机气动外形非常怪异。两架X-29A前掠翼验证机进行了非常多次的科研试飞,直到1991年才结束试飞项目。通过X-29A前掠翼验证机,美国对前掠翼技术的性能优劣有了深入的认识。

和后掠翼相比,前掠翼设计的机翼产生的升力更大,升阻比更高;失速速度很低,低速操控性极佳,低空低速飞行安全性很高;几乎不会进行尾旋;翼身连接结构由于后移,也创造出更大的机身内部空间;最为重要的是,前掠翼不存在翼尖先失速问题,它比后掠翼进入失速的时间要晚很多,这有利于大幅度增强战机的机动性。对于新一代战斗机而言,这些都是极具吸引力的优势。

然而,有利必然有弊。前掠翼存在高速飞行中机翼结构发散的问题,而且会随着速度的增大而越发严重。此外,前掠翼也不利于隐形要求。

发展概况

苏-47“金雕”(Berkut)是俄罗斯苏霍伊设计局1990年代研制的第五代技术验证机。原编号S-37(S代表前掠翼),后获得设计局编号苏-47。北约绰号“小木桶”(Firkin)。

1980年代,为对抗美国的ATF计划(“先进战术战斗机”计划,后来发展为F-22),苏联提出了新一代战斗机发展计划。苏霍伊设计局和米高扬设计局于1980年代末分别开始研制特点前卫的S-37和米格-1.44两种验证机。

1997年9月25日,S-37原型机首次试飞。共生产出2架原型机,第一架使用米格-31配备的D-30F6发动机,第二架使用土星公司研制的AL-37FU发动机。

1999年,S-37原型机在莫斯科航展上惊艳亮相,进行了无与伦比的飞行表演,引发了强烈反响。

航展期间,还有一个有意思的小插曲。俄罗斯解说员说:当年美苏军备竞赛紧张激烈,俄罗斯尖端航空技术的发展却出现瓶颈。有一天,俄航空专家们苦思无方,便开怀畅饮伏特加,结果酩酊大醉中竟把新飞机的机翼图形画反了,于是鬼使神差地开发出突破技术极限的 S-37。作为印证,航展上最引人注目的悬空气球广告正是俄著名的米尼诺夫伏特加酒,展区中央高树一只大酒瓶,上面写着“伏特加是俄罗斯创意的源泉”。

2002年,经过改进的试验原型机获得编号苏-47。

苏-30伴飞的苏-47

1997年9月7日,美国F-22战斗机原型机首飞成功,比苏-47原型机早了半个多月。2000年10月24日,美国第五代隐形战机试验机X-35也完成了首次试飞。

俄罗斯空军认为,不管是米格-1.44还是苏-47,都无法满足俄空军的未来需求,因此后来又提出了PAK FA战斗机计划,意思是“21世纪的战斗机”。俄罗斯空军希望以该计划为基础,研制出全新的先进战斗机。2002年4月,苏霍伊公司被选为俄罗斯下一代战斗机PAK FA计划的主要承包商,PAK FA项目后来发展为T-50,也就是现在的苏-57。

“金雕”战“猛禽”

F-22的原型机YF-22

苏-47“金雕”和F-22“猛禽”的研制过程存在高度重合之处。F-22的原型机YF-22从20世纪八十年代开始研制,而苏-47的前身S-37、S-32等,也是同一时期开始研制的。F-22原型机的首飞时间是1997年9月7日,苏-47原型机的首飞时间是1997年9月25日。这在当时给人们造成一定的错觉,认为苏-47与F-22一样,都是美俄研制的最新一代战斗机。

当苏-47和F-22的性能都公之于众,人们才发现,它们属于不同的类型,苏-47更多的是作为技术验证机来研制的,剑走偏锋注定它不能成为主流,加上俄罗斯无力维继大规模的军费,苏-47不可能有结果。美国的F-22从一开始就定位为下一代主力战斗机,技术成熟度高,项目推进强势。从隐形性能上看,F-22要强于苏-47。但苏-47的机动性能更优越,具有绝对的空中机动优势。虽然两者性能各有千秋,甚至一度“金雕”的名声比“猛禽”还要高,但最终“猛禽”大批量服役,走向高光时刻,而“金雕”却只能黯然退场。

主要特点

苏-47采用独特的三翼面、前掠翼、双发双垂尾的气动布局,其最大特点是机翼采用前掠翼形。

从下面看,苏-47体型硕大,极具压迫感

前掠翼具有升阻比大、抗失速和尾旋特性好、大迎角机动性强等特点,结合三翼面布局和放宽静不稳定度设计,苏-47具有优秀的机动性能。但是前掠翼存在高速飞行中机翼结构发散的问题,而且也不利于隐形设计。

苏-47还设计有明显的机翼翼根边条和机身边条。机翼前缘有全翼展襟翼,后缘内侧为常规襟翼,外侧为副翼,翼尖为弧形。进气道位于机身边条下方,进气口呈扇形,机身中部有两个小型辅助进气口。进气道侧面靠近机翼前缘处装有鸭翼,平面形状为切尖梯形。双垂直尾翼宽间距布置,略向外倾斜。水平尾翼面积较小,为全动式,内侧部分与机翼后梁边条连续。

机身采用翼身融合设计。机头雷达罩在前部稍微变平,底边为水平。前机身横截面由圆形过渡为倒梯形,机身中段横截面为椭圆形,设有内置弹舱,机身后段并列布置两台发动机。机身尾部两侧各有一个整流罩,内有后视雷达。全机主要由铝合金钛合金制造,部分使用复合材料,比例约13%,其中机翼90%由复合材料制成。

发动机两侧巨大的尾椎,白色椎体是雷达罩

服役状况

仅生产2架试验原型机,未服役。

基本性能

尺寸数据

翼展:16.7米

机长:22.6米

机高:6.3米

机翼面积:61.9平方米

机翼前掠角:20°

机翼展弦比:4.51

重量数据

空机重量:16830千克

正常起飞重量:25600千克

最大起飞重量:35000千克

最大机内油量:无数据

飞行性能数据

最大平飞速度:M1.16/1400千米/小时(海平面)

M1.65(限制速度)

M2.2(理论)

巡航速度:1500千米/小时

实用升限:18000米

限制过载:+9g/-3g

最大爬升率:233米/秒

作战半径:无数据

最大航程:3300千米

动力装置

第一架原型机:2台索洛维耶夫设计局研制的D30F-6涡轮风扇发动机,单台最大推力93.1千牛,加力推力151.9千牛。

第二架原型机:2台土星公司研制的AL-37FU涡轮风扇发动机,AL-41F涡轮风扇发动机,单台最大推力83.4千牛,加力推力142.2千牛。

武器

机炮:

1门GSh-30型30毫米机炮,备弹150发。

导弹和炸弹:

共14个外挂点,可携带R-77中距空空导弹,R-73近距空空导弹, K-74近距红外制导空空导弹和X-29T、X-29L、X-59M、X-31P、X-31A等空地导弹以及KAB-500、KAB-1500等常规炸弹。

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