图注:苏-47雄姿,独特的前掠翼布局特点让它看上去相当科幻
见过苏-47照片的人都会对这款战机的奇特造型印象深刻,它采用了很不常见的前掠翼造型,简直是战斗机中的“异类”,这款战机造型奇特,当然也就有了一些异乎寻常的“能耐”。
虽然前掠翼飞机不常见,看起来很科幻,但实际上这项设计早在二战时候就出现了,1945年德国纳粹空军一款名为Ju 287的重型轰炸机首飞成功,这款飞机就采用了前掠翼设计,这也是世界上的第一例。1984年,美国格鲁门公司设计人员提出了前掠翼战机设想,并为此设计制造了X-29A前掠翼研究机用于演示验证。第三个研究前掠翼航空器的国家就是苏联,1997年,苏联前掠翼验证机首飞成功,2002定名为苏-47,继续进行全性能试飞验证工作。
纳粹德国、美国、苏联先后下大力气研究前掠翼布局的战机,原因就在于看中了这种特殊气动布局所带来的几个显著优点,最大的好处就是,前掠翼具有低波阻性能,没有常规机翼带来的翼尖气流分离现象,因此有助于增加升力,而且相比常规机翼来说,它还可以延迟失速时间。苏联研制的苏-47在试飞期间也完美展现了这些优点,超机动能力强,低空低速机动能力突出,可以轻松完成零半径转弯,可以在滞空过程中轻松实现机头随意指向,而这些特点正是第四代隐身战机的典型特征,也正因如此,外界有评论称苏-47是可与F-22相抗衡的竞争对手。
苏-47虽然厉害,但也不是无懈可击,作为前掠翼布局的战机,它的最大缺陷在于结构性不强,风洞试验数据表明,前掠翼布局战机的关键问题在于结构发散,一旦材料工艺方面不达标,满足不了高强度要求,那么战机在高速飞行,特别是超机动飞行中,易诱发结构损伤乃至于严重时解体的地步,这也是苏-47虽然获得了空军型号命名,但并未量产交付部队使用的原因,未来,随着材料技术和强度设计方面的进步,前掠翼战机有可能重出江湖。
处女杀手S-37?
当年在在五代机的摸索中,S-37的确是走在最前面的。每一个航空公司都会对自己的某些理念加以实相化。“金雕”战机就是苏霍伊五代战机研发中的第一款验证机(注意是验证机),它只是对某些技术(俄罗斯复合材料和电传操纵系统)的实验性平台。大白话说来就是积累数据的小白鼠。后来这架飞机被正式命名为Su-47。
从型号分配看来,俄罗斯军方确实有一段时间打算使用这款战机,Su-47和最终购买的Su-57是有接替关系的。
2002年5月,作为俄罗斯第五代战斗机的主要研发商,苏霍伊从S-37(Su-47的试验机)时代就开始不断积累适合俄空军的五代机类型。这一系列的参数对标包括:性能不能低于美国F-22;多功能性(空战、对地打击);超级机动性;隐身性;短距起降技术等。
美国X-29前掠翼验证机
W君之前的问答里说过:俄派战斗机注重电子压制和“狗斗”技术的机动性。这种思路下Su-47体现的是非常完美的,独有的前掠翼设计使“金雕”在亚音速时有极高的灵敏度,能够非常快速的改变仰角和飞行路径,并且可以在所有的仰角下发射武器;即使在超音速时也可以保持良好的机动性。前掠翼还有一个最大的特点就是对失速状态的“延迟反应”,这一点上Su-47可以做到更低的最小空速转向率,使发射导弹的转向率大幅提升。
同时,高升阻比也可以用来获得更短的起降距离(不考虑矢量喷口,仅仅是机体设计就可获得)。
很遗憾,俄罗斯空军最后选择了同为苏霍伊公司设计的T-50作为俄罗斯下一代的主力战机。在没有战争的年代中,一款武器能否成为主力战机,完全是高层做出的决定为主。
综上,“金雕”在参数上是略逊于F-22的(隐身和雷达技术),其串联式的三翼布局(鸭翼、主翼、尾翼)、以及前掠翼的设计在五代机中也是开创性的,最后的尾部长短不一的突出物也是一个影响外观的“特点”,左边是向后雷达,用于对来袭导弹的越肩摧毁;右边是减速伞,这是对强迫症患者(处女座)极大的挑战!也从一个侧面证明:不符合美学的战机绝对不是优秀战机!
苏47绝对不是F22真正的对手!苏47是一架被很多人神话了的战斗机,确切的说,是一架被神化了的技术验证机!苏47,绰号金雕,是前苏联于上世纪80年代末研发的一款技术验证机,时间上和F22差不多。苏联研发苏47的目的,是作为苏军下一代战斗机的技术验证机,苏47最终因不符合苏空军的作战要求而下马!
苏47最大的特点是其前掠翼设计!这种设计有其优点,也有缺点,缺点就是会产生过大的扭力,容易撕裂掠翼!虽然苏联专家采用特殊材料解决了这个问题,但是前掠翼的布局仅仅是看起来比较科幻,并不是一个划时代的技术!苏47在设计之初,机体并未进行隐身设计,该机具有一定的隐身能力,但这种隐身能力主要来自于机身表面的吸波材料,跟飞机本身没什么关系!即便是苏47现在服役了,也只能是一架优秀的三代半战斗机,四代机都算不上,这怎么能说是F22的主要对手呢?
以苏47最终的研发情况看,一对一的情况下,其根本不是F22的对手,综合作战能力甚至不如现在俄罗斯的苏57,要不然苏军也不会选择了苏57!要说F22的真正对手,现在世界上只有一种,那就是我国的歼20!
当年苏-47“金雕”一出,前掠翼造型瞬间击中各路军迷的心脏,一时间对这款设计“超前”的战机“惊为天人”。然而,这款连苏/俄军方都没看上的战机,也就是造型“犀利”一点,纸面数据豪华一些,但其本质仍然是一个指标、功能看似华丽,实则脱离实际的验证机而已,以俄罗斯后来的经济技术条件,完全无法完全实现其功能的样子货。
实际上当时苏联的五代机研制项目I-90中,双发重型多用途战术战斗机MFI中标单位是米格设计局,只不过由于当时苏霍伊设计局的苏-27系列口碑不俗,仍然让没中标的苏霍伊设计局继续研制自己的方案而已,这也就是后来“米格1.44”和“苏-47”(原S-37)产生的原因。
到了五代机项目,苏/俄还是根据美国新战机的技术发展提出了相对应的技术指标,不过对于当时的苏联以及后来的俄罗斯来说,很多指标都已经力所不及。当美国人的YF-22在1989年首飞时,米格中标的原型机1.42才刚刚完成制造,预计1992年首飞,苏霍伊的S-37各项技术更是遥遥无期,然而马上苏联就解体了,很多来不及做的事再也没有办法去做。
解体后的苏联,整个航空工业面临的困境是:1、各种项目都严重缺乏资金。2、航空工业体系四分五裂。3、MFI的许多设计理念和指标已经不适合新生的俄罗斯。结果就是,MFI项目不管是米格局还是苏霍伊都进度缓慢。
苏/俄当时整个五代机项目(包括米格1.44和苏-47)受到以下影响:
1、超音速巡航,当时计划设计的五代机用发动机AL-41F,设计指标18吨级,结果测试试验发现最大加力推力才17.6吨。再然后就没有然后了,苏联解体,没钱没技术。直到2018年,俄罗斯应用了不少AL-41F技术成果的“产品-30”发动机(为苏-57第二阶段准备,第一阶段用117发动机),也没有完全实现AL-41F的设计指标。
2、低可探测性,当时苏联提出了“等离子隐身方案”,看起来、听起来着实“高大上”,科尔德希研究中心声称,等离子隐身方案可以不必牺牲飞机的气动外形,利用特殊的等离子发生器形成电子射线产生等离子波,可将飞机的雷达反射截面积降低约100倍。然而,这技术过于超前,然后苏联又解体了,还是没钱没人没技术。
3、材料问题,前掠翼飞机设计带来优秀的气动特性以外,也带来了重大缺陷,前掠翼翼尖在翼根之前,在气流载荷作用下,机翼翼尖相对于翼根发生扭曲变形,增大翼尖的局部迎角,增大的迎角又进一步增大翼尖的载荷,如此恶性循环,会产生最终的机翼严重破坏,甚至解体。以苏联当时的经济、技术条件无法研制出新型高强度材料来解决这些问题,后来的俄罗斯更没有能力去解决。
所以,到了1999年,眼看遥遥无期的MFI,以及为适应新时代的空战需求,降低成本,加快研制进度,俄罗斯空军下马了MFI,至此米格1.44和苏-47都寿终正寝。此后,俄空军开启PAK-FA项目,也就是后来的苏-57,在MFI项目N014有源相控阵雷达、新一代空空导弹、AL-41F发动机等技术遗产上,要么降低指标、要么利用已经成功的技术,开发了苏-57的各项子系统。
4、前掠翼飞机在高速状态下,对于数字化操控的要求极高,而这方面也一直是苏/俄的弱项。
另外,苏-47为苏-57留下的最大技术遗产恐怕就是已经验证了弹舱的可行性。
再说一点,前掠翼飞机,虽然非常稀少,但是苏-47绝对不是最早的,也不是唯一的,纳粹德国早就制造国前掠翼战斗机和轰炸机,如果你说这个太古老,没有技术可比性,那么请看下面这货:
这是美国人“X-29”验证机,上世纪70年代美国就开始研制X-29A前掠翼验证机,1981年格鲁门公司开始建造两架X-29A,1984年X-29A首飞成功,而且当时美国就利用新型高强度复合材料基本解决了前掠翼飞机机翼扭曲变形的问题。这样你就不会觉得俄罗斯的苏-47有多超前了把?其实还是跟在美国后面,你先研制,我再跟踪而已。