今年的珠海航展上,殲-35隱形戰鬥機首次亮相,與同樣首次參與國際航展的蘇-57戰鬥機展開競爭。在此之前,蘇-57從未出現在國際航展上,即便是在莫斯科的航空盛會上,大眾也難以近距離欣賞其細節。因此,這次是外界第一次對蘇-57有了全面了解,看到了此前未曾展示過的彈艙結構。而殲-35也是首度在公開場合亮相,將一款尚未裝備部隊的戰鬥機拿出來供人觀摩,對於保密了8年的中國空軍而言,無疑顯示了強大的自信。那麽,在這兩款戰機中,究竟哪一款更具先進性呢?
一:蘇-57戰鬥機的隱身效能為何較差。
初次看到蘇-57戰鬥機,給人一種「被壓扁的蘇-27戰鬥機」的感覺,就像在蘇-27的升力體框架中填平了兩台發動機之間的空隙。其外觀設計部份模仿F-22隱形戰鬥機,註重隱身性和超音速巡航能力,但細節處理相當粗糙。如果說蘇-57戰鬥機在制造品質上存在問題,表面上有很多大於厘米級別的縫隙,以及突出的螺絲和鉚釘,這可能是因為原型機工藝標準尚未確定。另外,座艙蓋也不是整體風擋,而風擋又缺乏金屬鍍膜塗層。這些細節其實可以透過改進來提升隱身效果,但顯然在設計時並沒有充分考慮到這一點。
在20世紀80年代,蘇聯意識到美國正在研發隱形戰鬥機後,開始對隱身戰鬥機進行研究。由於初期的吸波塗料存在頻帶窄和維護復雜的問題,蘇聯選擇了寬吸波頻帶和高吸收率的等離子隱身技術。然而直到1999年才進行實機測試,與日益改進的隱形塗料相比,電漿的隱身效果不佳,其不足幾乎無法克服,因此俄羅斯最終放棄了這一技術。同時,米高揚設計局開發的1.44型戰鬥機也不得不停止。進入21世紀初,俄羅斯空軍重新啟動新型戰鬥機招標,並在與印度談判五代機技術合作後獲得超過3億美元投資,以開始「PAKFA」計劃的發展。
由於蘇霍伊設計局成功地將蘇-27和蘇-30戰鬥機推向國際市場,其人力物力資源遠超經濟困境中的米高揚設計局,因此俄羅斯空軍最終決定由蘇霍伊主導「PAKFA」計劃。作為全球最著名的飛機研發機構,蘇霍伊設計局研制了多款經典機型,如蘇-7、蘇-9、 蘇-17、 蘇-24、 蘇-15、 蘇-27以及 су-Сu -30,均表現出色,積累了極為豐富的設計經驗,這一水平甚至是成都611設計所的十倍以上。實際上,全中國航空工業積累的技術總和也無法與單獨的蘇 霍依相比。然而,在開始開發Su 57戰鬥機時,才發現其在隱身外形技術和隱身塗層技術方面並無積累,而在電漿隱身技術上的時間投資已經難以挽回。
隱身外形的研究需要強大的計算能力和技術積累,美國已探索了40年,而中國也花費了30年,從基本原理開始,逐步摸索球體、圓柱和圓錐的設計,一點一滴地進行改進,最終建立了一套完整的隱身研發體系。殲-20戰鬥機在外觀、細節以及內部裝置方面都遵循盡量減少反射能量的設計原則。相較之下,俄羅斯在隱身外形技術積累及超級電腦領域與世界水平相比明顯落後,要設計出全隱身戰鬥機必須對總體設計、氣動外形、材料選擇與加工方式等方面進行全面考量,還要關註每條接縫、每個緊固件,以及每平方厘米塗層和裝置電磁發射特性等細節。而目前還處於探索階段的蘇霍伊設計局,自然面臨許多挑戰。
二:蘇-57戰鬥機的隱形能力
最終,蘇霍伊設計局決定不再模仿美國的F-22戰鬥機,而是利用蘇-27戰鬥機的成熟技術來開發蘇-57。蘇-27采用了升力體設計,其升阻比高達14,比普通飛機提高了30%以上。在空重比比F-15重40%以及內油量多70%的情況下,飛行效能仍與F-15相當,並且航程超過後者一倍。蘇-57繼承了SU—27的升力體設計結構,對機翼和水平尾翼進行了大幅改進,同時邊條和翅膀、尾部位置相連,使得機腹有2至3度下降角度,而其寬大的機身上緣隆起,下緣則顯得平坦,整體形態像一個復雜的大型翅膀。此外,其發動機關聯於翅下,兩具引擎之間串聯著兩個彈艙,總長9公尺,這不僅影響飛機強度和平衡,還嚴重限制了彈藥投放,因為進氣道發生擾流。
殲-20戰鬥機的機頭、機身以及進氣道的棱邊均采用平行原則,展示出一體化的隱身設計。而蘇-57戰鬥機在其機頭隱身設計上則不如殲-20明顯,其機頭相對較小,棱邊修形處理並未延伸至雷達整流罩。此外,蘇-57的機頭與平尾邊緣對齊,並配有一個強反射源金屬框和光電球,其中光電球呈半球狀直接朝向前方。座艙與艙蓋連線處也沒有鋸齒狀設計,而是沿用了傳統風格;同樣地,整個機身接縫未使用鋸齒造型,大部份接縫都垂直於軸線,而且其大量暴露口蓋也是常見矩形結構,沒有進行鋸齒邊緣處理。因此,在蘇-57戰鬥機制中幾乎看不到隱身戰鬥機常見的設計細節。
蘇-57戰鬥機的一個重大缺陷在於它仍然采用了蘇-27戰鬥機的直通進氣口設計,沒有實作機頭、機身及進氣道的完全融合,也未使用S型進氣道。其進氣道與發動機艙沿同一縱軸排列,導致發動機制軔扇顯露在外,雷達波能夠直接照射到風扇葉片上,從而形成一個巨大的反射源。此外,矩形管道形狀的進氣道構成了強共振腔體,使得大部份入射雷達波被反彈回去。在正面雷達照射下,每個入口處產生高達10平米的雷達反射截面。而S型進氣道則能有效遮蔽進入空氣流中的雷達波避免直接照向發動機制軔扇,但該設計加工較為復雜,還會使結構重量增加30%。由於俄羅斯難以掌握這種高強度復合材料加工技術,因此放棄了S型方案。
三:蘇-57戰鬥機對比殲-35戰鬥機
俄羅斯在隱身技術上走入了誤區,同時其電子學界在對美國F-22戰鬥機的評估中也有錯誤,認為F-22所展示的0.01-0.001平方米的雷達反射面積是戰略迷惑,實際上應該為0.1-0.2平方米。蘇霍伊設計局基於這一錯誤數據將蘇-57戰鬥機的雷達反射截面定為0.4平方米,因為 radar 反射截面的減少會增加設計與制造難度,因此選擇與當時加工工藝水平盡量靠近的數據。蘇霍伊設計局相信,只要增強雷達功率,就可以彌補隱身技術上的不足。蘇-57戰鬥機配備了N036有源相控陣雷達,設有五個陣列天線:一個位於機頭罩內,兩側各一,以及兩側襟翼上各一個,這種配置前所未見,並宣稱探測距離可達到400千米,可以發現100千米到120千米外的F-22戰鬥機。
俄羅斯雷達存在訊雜比不足和內部雜訊過大的問題。此外,俄羅斯的TR單元必須依賴進口。在西方制裁後,俄羅斯的機載相控陣雷達生產出現了停滯。N-036型L波段雷達只能在35千米處探測到F-22戰鬥機,而F-22戰鬥機配備的APG-77機載雷達對1平方米目標的探測距離為200公裏,對蘇-57戰鬥機則是65千米。面對殲-35戰鬥機,蘇-57同樣面臨類似挑戰,因為殲-35裝備有源相控陣雷達,其口徑可達到700公釐,至少配置1500個以上有源T/R模組。607所在珠海航展上展示的一款低端外貿有源相控陣雷達到直徑600公釐,可探測170公裏;而14所推出的出口液冷式 radar也為600公釐直徑,但其探測距離超過200公裏。因此,可以推斷出殲 -35飛機上的 雷 達將更具實力,並具備強大的電子與網路作戰能力,這些都是N - 036型L波段 雷 達無法相比 的 。
殲-35戰鬥機的空氣動力學設計幾乎與F-22戰鬥機相似,但由於其尺寸更小、DIS進氣道及新型隱身塗料,雷達反射截面積可能比F-22還要小,應是蘇-57的1/1000。要想與殲-35對抗,蘇-57只能充分利用大功率L402"喜馬拉雅"電子戰系統,以幹擾對方雷達,從而盡量抵消敵方的隱身效果,同時運用101KS光電系統,在距離不大的情況下發現殲-35,並依靠強大的機動性進行貼近作戰。這種情況顯然是被迫之舉,如果殲-35不主動行動的話,蘇–57則可能根本無法探測到、追上或攻擊它。
蘇-57要想在「近身搏鬥」中占據優勢,主要依賴隱蔽接近的戰術,但實際情況是,它很少有機會做到這一點。雖然F-22、F-35、殲20和殲-35戰鬥機沒有側向和後向雷達,且僅配備了用於搜尋顯著相對運動目標的X波段都卜勒雷達,這使得它們無法探測到運動不明顯或靜止的目標,在某些特定情境下,蘇-57可以選擇進入對手的後方,以保持相同速度,與此同時盡量減少雙方之間的相對運動,從而避免被敵方雷達偵測。然而,如果敵方裝備了預警機,那就很難成功,因為隱身能力較差的蘇-57容易被預警機捕捉到,而這些預警機一般都位於距離戰鬥機約100至200千米的位置。為了應對此類威脅,蘇-57還可以采取使用R-37M超遠端空空飛彈打擊預警機的方法,然後再悄然接近敵人。
如果蘇-57戰鬥機進入近距離空戰,那麽殲-35戰鬥機的隱身優勢就會減弱。此時,蘇-57能夠依靠其卓越的超機動性來獲取空中作戰的主動權。殲-35在空重方面為14噸,翼面積達到60平方米,配備兩台渦扇13E發動機,總推力為18.4噸,其推重比為1.03,而最大載彈量則是8噸。而蘇-57的空重量是18噸,最大載彈量可達到10噸,其發動機總推力高達39噸。此外,蘇-57具有長達5.8小時的留空時間,這幾乎是殲-35的一倍。在超聲速巡航、高度限制和飛行靈活性等方面也優於鄭單。同時,由於具備推力向量技術,它可以實作不受限迎角低速飛行,並且起降距離及爬升加速表現良好,因此在近距格鬥中的優勢相當明顯。
盡管蘇-57戰鬥機具備一定的優勢,但這些優勢始終受到質疑。自2010年首飛以來,其發展速度緩慢,第5架原型機甚至發生火災,暴露出嚴重的品質問題。因此,最初計劃采購的200架訂單屢次縮水。第一架試生產型在2017年才首次試飛,卻未能獲得後續訂單,並推遲到2018年才交付,這使得俄羅斯空軍接收時間被進一步延長。到2024年,僅交付了3架,總計只有25架。此外,總設計師米克海爾·波戈相也因此辭職轉行至莫斯科航空學院任教。印度空軍送出給政府的報告對蘇-57戰鬥機評價不佳,將其排除在隱身戰鬥機之列,而購買127架蘇-57戰鬥機、耗資250億美元的計劃也無法實作。如果要讓蘇-57真正成為隱身戰鬥機,就必須對所有口蓋和外露裝置進行細致打磨,還需花費5至6年的時間進行反復測試與修改。這幾乎意味著重新設計整個飛機結構,並更換幾乎所有零部件,同時巨額投入現代化航電系統,這無疑是非常困難且近乎不可能完成的一項任務。
回顧中國殲-20戰鬥機,2011年完成首飛。在原型機試飛之前,試生產批次的飛機已經開始制造,其進度幾乎與原型機同步。至2015年底,這一系列的飛機下線,並在2016年1月成功進行首次飛行。而到了同年年底,它們已交付給中國空軍,並於2018年正式列裝,從首飛到裝備部隊這一完整過程僅歷時7年,超越美國F-22戰鬥機所需的13年的時間。預計到2024年的服役數量將超過200架。
與此同時,殲-35戰鬥機於2021年實作了首次飛行,目前正處於批次試生產階段,其年度產量已達10至12架。如果以中國殲-16戰鬥機每年的100架為基準,那麽不久之後就有可能超越F-35。同時,中美兩國空軍在裝備技術水平上也基本趨近。不過,在大推力小涵道比發動機技術、氣動設計和飛機控制方面,中國航空工業仍需努力追趕俄羅斯,因為後者繼承了蘇聯時代大量的研究成果。
四:總結
中國空軍的戰鬥機技術起源於蘇聯。當蘇聯空軍開始使用米格23戰鬥機時,中國空軍的主力仍然是殲6。隨著蘇聯空軍引進蘇27戰鬥機,中國空軍依舊以殲6作為主力裝備。然而,科技競賽並沒有「先入者為王」的規則。美國空軍的戰鬥機技術來自英國,而如今英國正計劃購買美國的戰鬥機來保障其領天空。同時,俄羅斯在戰鬥機技術上也已經被中國超越,可以預見,不久之後,俄羅斯或許將會尋求從中國購買飛機,以支撐自身的防禦需求。