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珠海航展上歼-35与苏-57亮相,苏-57隐身性能较差,歼-35具优势

2024-11-08军情

今年的珠海航展上,歼-35隐形战斗机首次亮相,与同样首次参与国际航展的苏-57战斗机展开竞争。在此之前,苏-57从未出现在国际航展上,即便是在莫斯科的航空盛会上,大众也难以近距离欣赏其细节。因此,这次是外界第一次对苏-57有了全面了解,看到了此前未曾展示过的弹舱结构。而歼-35也是首度在公开场合亮相,将一款尚未装备部队的战斗机拿出来供人观摩,对于保密了8年的中国空军而言,无疑显示了强大的自信。那么,在这两款战机中,究竟哪一款更具先进性呢?

一:苏-57战斗机的隐身性能为何较差。

初次看到苏-57战斗机,给人一种「被压扁的苏-27战斗机」的感觉,就像在苏-27的升力体框架中填平了两台发动机之间的空隙。其外观设计部分模仿F-22隐形战斗机,注重隐身性和超音速巡航能力,但细节处理相当粗糙。如果说苏-57战斗机在制造质量上存在问题,表面上有很多大于厘米级别的缝隙,以及突出的螺丝和铆钉,这可能是因为原型机工艺标准尚未确定。另外,座舱盖也不是整体风挡,而风挡又缺乏金属镀膜涂层。这些细节其实可以通过改进来提升隐身效果,但显然在设计时并没有充分考虑到这一点。

在20世纪80年代,苏联意识到美国正在研发隐形战斗机后,开始对隐身战斗机进行研究。由于初期的吸波涂料存在频带窄和维护复杂的问题,苏联选择了宽吸波频带和高吸收率的等离子隐身技术。然而直到1999年才进行实机测试,与日益改进的隐形涂料相比,等离子体的隐身效果不佳,其不足几乎无法克服,因此俄罗斯最终放弃了这一技术。同时,米高扬设计局开发的1.44型战斗机也不得不停止。进入21世纪初,俄罗斯空军重新启动新型战斗机招标,并在与印度谈判五代机技术合作后获得超过3亿美元投资,以开始「PAKFA」计划的发展。

由于苏霍伊设计局成功地将苏-27和苏-30战斗机推向国际市场,其人力物力资源远超经济困境中的米高扬设计局,因此俄罗斯空军最终决定由苏霍伊主导「PAKFA」计划。作为全球最著名的飞机研发机构,苏霍伊设计局研制了多款经典机型,如苏-7、苏-9、 苏-17、 苏-24、 苏-15、 苏-27以及 су-Сu -30,均表现出色,积累了极为丰富的设计经验,这一水平甚至是成都611设计所的十倍以上。实际上,全中国航空工业积累的技术总和也无法与单独的苏 霍依相比。然而,在开始开发Su 57战斗机时,才发现其在隐身外形技术和隐身涂层技术方面并无积累,而在等离子体隐身技术上的时间投资已经难以挽回。

隐身外形的研究需要强大的计算能力和技术积累,美国已探索了40年,而中国也花费了30年,从基本原理开始,逐步摸索球体、圆柱和圆锥的设计,一点一滴地进行改进,最终建立了一套完整的隐身研发体系。歼-20战斗机在外观、细节以及内部设备方面都遵循尽量减少反射能量的设计原则。相较之下,俄罗斯在隐身外形技术积累及超级计算机领域与世界水平相比明显落后,要设计出全隐身战斗机必须对总体设计、气动外形、材料选择与加工方式等方面进行全面考量,还要关注每条接缝、每个紧固件,以及每平方厘米涂层和设备电磁发射特性等细节。而目前还处于探索阶段的苏霍伊设计局,自然面临许多挑战。

二:苏-57战斗机的隐形能力

最终,苏霍伊设计局决定不再模仿美国的F-22战斗机,而是利用苏-27战斗机的成熟技术来开发苏-57。苏-27采用了升力体设计,其升阻比高达14,比普通飞机提高了30%以上。在空重比比F-15重40%以及内油量多70%的情况下,飞行性能仍与F-15相当,并且航程超过后者一倍。苏-57继承了SU—27的升力体设计结构,对机翼和水平尾翼进行了大幅改进,同时边条和翅膀、尾部位置相连,使得机腹有2至3度下降角度,而其宽大的机身上缘隆起,下缘则显得平坦,整体形态像一个复杂的大型翅膀。此外,其发动机关联于翅下,两具引擎之间串联着两个弹舱,总长9米,这不仅影响飞机强度和平衡,还严重限制了弹药投放,因为进气道发生扰流。

歼-20战斗机的机头、机身以及进气道的棱边均采用平行原则,展示出一体化的隐身设计。而苏-57战斗机在其机头隐身设计上则不如歼-20明显,其机头相对较小,棱边修形处理并未延伸至雷达整流罩。此外,苏-57的机头与平尾边缘对齐,并配有一个强反射源金属框和光电球,其中光电球呈半球状直接朝向前方。座舱与舱盖连接处也没有锯齿状设计,而是沿用了传统风格;同样地,整个機身接缝未使用锯齿造型,大部分接缝都垂直于轴线,而且其大量暴露口盖也是常见矩形结构,没有进行锯齿边缘处理。因此,在苏-57战斗机制中几乎看不到隐身战斗機常见的设计细节。

苏-57战斗机的一个重大缺陷在于它仍然采用了苏-27战斗机的直通进气口设计,没有实现机头、机身及进气道的完全融合,也未使用S型进气道。其进气道与发动机舱沿同一纵轴排列,导致发动机制动扇显露在外,雷达波能够直接照射到风扇叶片上,从而形成一个巨大的反射源。此外,矩形管道形状的进气道构成了强共振腔体,使得大部分入射雷达波被反弹回去。在正面雷达照射下,每个入口处产生高达10平米的雷达反射截面。而S型进气道则能有效屏蔽进入空气流中的雷达波避免直接照向发动机制动扇,但该设计加工较为复杂,还会使结构重量增加30%。由于俄罗斯难以掌握这种高强度复合材料加工技术,因此放弃了S型方案。

三:苏-57战斗机对比歼-35战斗机

俄罗斯在隐身技术上走入了误区,同时其电子学界在对美国F-22战斗机的评估中也有错误,认为F-22所展示的0.01-0.001平方米的雷达反射面积是战略迷惑,实际上应该为0.1-0.2平方米。苏霍伊设计局基于这一错误数据将苏-57战斗机的雷达反射截面定为0.4平方米,因为 radar 反射截面的减少会增加设计与制造难度,因此选择与当时加工工艺水平尽量靠近的数据。苏霍伊设计局相信,只要增强雷达功率,就可以弥补隐身技术上的不足。苏-57战斗机配备了N036有源相控阵雷达,设有五个阵列天线:一个位于机头罩内,两侧各一,以及两侧襟翼上各一个,这种配置前所未见,并宣称探测距离可达到400千米,可以发现100千米到120千米外的F-22战斗机。

俄罗斯雷达存在信噪比不足和内部噪声过大的问题。此外,俄罗斯的TR单元必须依赖进口。在西方制裁后,俄罗斯的机载相控阵雷达生产出现了停滞。N-036型L波段雷达只能在35千米处探测到F-22战斗机,而F-22战斗机配备的APG-77机载雷达对1平方米目标的探测距离为200公里,对苏-57战斗机则是65千米。面对歼-35战斗机,苏-57同样面临类似挑战,因为歼-35装备有源相控阵雷达,其口径可达到700毫米,至少配置1500个以上有源T/R模块。607所在珠海航展上展示的一款低端外贸有源相控阵雷达到直径600毫米,可探测170公里;而14所推出的出口液冷式 radar也为600毫米直径,但其探测距离超过200公里。因此,可以推断出歼 -35飞机上的 雷 达将更具实力,并具备强大的电子与网络作战能力,这些都是N - 036型L波段 雷 达无法相比 的 。

歼-35战斗机的空气动力学设计几乎与F-22战斗机相似,但由于其尺寸更小、DIS进气道及新型隐身涂料,雷达反射截面积可能比F-22还要小,应是苏-57的1/1000。要想与歼-35对抗,苏-57只能充分利用大功率L402"喜马拉雅"电子战系统,以干扰对方雷达,从而尽量抵消敌方的隐身效果,同时运用101KS光电系统,在距离不大的情况下发现歼-35,并依靠强大的机动性进行贴近作战。这种情况显然是被迫之举,如果歼-35不主动行动的话,苏–57则可能根本无法探测到、追上或攻击它。

苏-57要想在「近身搏斗」中占据优势,主要依赖隐蔽接近的战术,但实际情况是,它很少有机会做到这一点。虽然F-22、F-35、歼20和歼-35战斗机没有侧向和后向雷达,且仅配备了用于搜索显著相对运动目标的X波段多普勒雷达,这使得它们无法探测到运动不明显或静止的目标,在某些特定情境下,苏-57可以选择进入对手的后方,以保持相同速度,与此同时尽量减少双方之间的相对运动,从而避免被敌方雷达侦测。然而,如果敌方装备了预警机,那就很难成功,因为隐身能力较差的苏-57容易被预警机捕捉到,而这些预警机一般都位于距离战斗机约100至200千米的位置。为了应对此类威胁,苏-57还可以采取使用R-37M超远程空空导弹打击预警机的方法,然后再悄然接近敌人。

如果苏-57战斗机进入近距离空战,那么歼-35战斗机的隐身优势就会减弱。此时,苏-57能够依靠其卓越的超机动性来获取空中作战的主动权。歼-35在空重方面为14吨,翼面积达到60平方米,配备两台涡扇13E发动机,总推力为18.4吨,其推重比为1.03,而最大载弹量则是8吨。而苏-57的空重量是18吨,最大载弹量可达到10吨,其发动机总推力高达39吨。此外,苏-57具有长达5.8小时的留空时间,这几乎是歼-35的一倍。在超声速巡航、高度限制和飞行灵活性等方面也优于郑单。同时,由于具备推力矢量技术,它可以实现不受限迎角低速飞行,并且起降距离及爬升加速表现良好,因此在近距格斗中的优势相当明显。

尽管苏-57战斗机具备一定的优势,但这些优势始终受到质疑。自2010年首飞以来,其发展速度缓慢,第5架原型机甚至发生火灾,暴露出严重的质量问题。因此,最初计划采购的200架订单屡次缩水。第一架试生产型在2017年才首次试飞,却未能获得后续订单,并推迟到2018年才交付,这使得俄罗斯空军接收时间被进一步延长。到2024年,仅交付了3架,总计只有25架。此外,总设计师米克海尔·波戈相也因此辞职转行至莫斯科航空学院任教。印度空军提交给政府的报告对苏-57战斗机评价不佳,将其排除在隐身战斗机之列,而购买127架苏-57战斗机、耗资250亿美元的计划也无法实现。如果要让苏-57真正成为隐身战斗机,就必须对所有口盖和外露设备进行细致打磨,还需花费5至6年的时间进行反复测试与修改。这几乎意味着重新设计整个飞机结构,并更换几乎所有零部件,同时巨额投入现代化航电系统,这无疑是非常困难且近乎不可能完成的一项任务。

回顾中国歼-20战斗机,2011年完成首飞。在原型机试飞之前,试生产批次的飞机已经开始制造,其进度几乎与原型机同步。至2015年底,这一系列的飞机下线,并在2016年1月成功进行首次飞行。而到了同年年底,它们已交付给中国空军,并于2018年正式列装,从首飞到装备部队这一完整过程仅历时7年,超越美国F-22战斗机所需的13年的时间。预计到2024年的服役数量将超过200架。
与此同时,歼-35战斗机于2021年实现了首次飞行,目前正处于批量试生产阶段,其年度产量已达10至12架。如果以中国歼-16战斗机每年的100架为基准,那么不久之后就有可能超越F-35。同时,中美两国空军在装备技术水平上也基本趋近。不过,在大推力小涵道比发动机技术、气动设计和飞机控制方面,中国航空工业仍需努力追赶俄罗斯,因为后者继承了苏联时代大量的研究成果。

四:总结

中国空军的战斗机技术起源于苏联。当苏联空军开始使用米格23战斗机时,中国空军的主力仍然是歼6。随着苏联空军引进苏27战斗机,中国空军依旧以歼6作为主力装备。然而,科技竞赛并没有「先入者为王」的规则。美国空军的战斗机技术来自英国,而如今英国正计划购买美国的战斗机来保障其领天空。同时,俄罗斯在战斗机技术上也已经被中国超越,可以预见,不久之后,俄罗斯或许将会寻求从中国购买飞机,以支撑自身的防御需求。