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T-50的未来之路
徐勇凌http://www.workercn.cn2013-09-27
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9月1日,T-50在第11届莫斯科国际航空航天展上进行飞行表演。 CFP供图

  在不久前的莫斯科航展上,俄罗斯五代机T-50进行了惊世骇俗的表演,其超机动性不仅优于三代机升级版苏-35,一些经典动作,甚至连F-22也难以完成,种种迹象表明俄罗斯似乎在发动机技术上取得了实质性突破。因此,俄政府官员自信满满地表示,T-50要在2015年装备部队。但实际上,它的命运还充满变数,T-50未来面临的还不仅仅是首装会拖延多久的问题。

  T-50的定位为突出机动性、注重隐身性、强调继承性

  俄罗斯的军用五代机计划,是苏联航空大国梦的最后一个梦魇。起始于上世纪40年代末的美苏军机技术追逐,在三代机的竞争中终于决出了高下。当俄罗斯仍然沉迷于速度与高度之争时,美国人在上世纪60年代提出了三代机的全新技术理念。随着上世纪70年代初期F-15、F-16的相继问世,苏联人第一次被美国人远远甩在了后面。随着80年代初美国第一代隐身战机F-117首飞,美苏两国的航空技术差距越来越大。

  等到美国人于上世纪80年代中期提出四代机方案时,苏联人开始了最后的疯狂——技术全面开花式的无序竞争,这边米格1.44、1.42玩得正酣,那边苏-35、苏-37、苏-47不断升级,直至苏联解体,这种无序竞争依然没有看到结果。

  当美国新一代战机坚定地沿着隐身化、信息化和多功能化的道路大步前行时,俄罗斯人仍然执着于机动性的追逐。这种漫无目的的技术探索,耗散了其严重不足的国防投入,导致各种型号的研发走走停停。但他们也不是毫无收获,对机动性的不断追求,使其在矢量推力与气动外形设计方面不断进步,其表现就是苏-35与T-50在巴黎和莫斯科的两次航展上大放异彩,为俄罗斯航空业赢得了自信与颜面。

  1992年,随着四代验证机YF-22的首飞,美国对下一代战机的技术打磨基本定调,“4S”的下一代战机核心理念已经得到普遍认同。此时俄罗斯不得不停止五代机毫无方向性的技术探索,开始固化下一代战机的基本定位和战技指标。为发挥自身技术优势、缩短研制周期,他们将下一代战机定位为突出机动性、注重隐身性、强调继承性。至此,一直被迷雾笼罩的俄罗斯五代机方案终于露出庐山真面目。而苏霍伊公司凭借巨大的经济实力和技术优势,理所当然地获得了俄罗斯五代机项目。

  根据已经公开的各种信息判断,T-50计划大致启动于21世纪初。从技术的角度看,T-50的设计难度并不大,苏-27系列飞机的多款改型为它的气动外形设计积累了丰富经验。而在飞控技术与发动机矢量推力技术的研发中,俄罗斯人的水平一点不亚于美国人,在相对滞后的航电技术方面,俄罗斯也已经取得了长足进步,他们自信T-50的首飞只会比美国隐身战机的首飞晚10年。因此,2005年就传出了T-50即将首飞的消息,但它最终没有如期而至,导致T-50首飞推迟的原因是发动机问题。

  T-50的研制和试飞过程中,发动机问题不断

  在俄罗斯五代机研制和试飞过程中,传出负面消息最多的就是发动机问题。美国与很多国家在发动机研发方面拥有技术合作机制,俄罗斯没有这样的优势,只能在发动机技术探索中独自前行。凭借强大的情报系统,俄罗斯总能从西方的先进发动机上找到技术灵感,但航空发动机是一项细活,唯有在技术细节上不断打磨,才能制造出性能、寿命、可靠性和使用性优越的产品。但俄罗斯的发动机技术缺的恰恰是细节上的精雕细刻,这使得其发动机推力尚能与美欧发动机接轨,但其使用维护性、可靠性方面则相去甚远,在使用寿命上更是存在数量级上的差距。

  随着苏-27系列战机在技术上的成功,俄制三代发动机AL-31F日臻成熟,14吨级左右的推力对于三代机而言可以称得上动力强劲,但对五代机而言,要实现超音速巡航与超机动性显然是不够的,俄罗斯必须为自己的下一代战机设计一款更大推力的发动机。

  实际上,俄罗斯为米格1.42研制的AL-41系列发动机启动并不晚,发动机的研发周期大致需要20年,AL-41发动机计划起步于上世纪80年代末,但由于技术与经费问题,前期的技术探索步履蹒跚,随着米格1.42的下马,这项计划境遇更加不堪。这直接导致发动机成了T-50最大的拖累。等到2010年T-50首飞时,还只能使用过渡型产品AL-31的改进型。

  在2011年的莫斯科航展上,T-50双机高调亮相,但最终还是发动机出了问题。不过,在今年的莫斯科航展上,种种迹象表明俄罗斯在发动机技术上似乎已经取得了实质性突破, T-50出色的表演证明它已经成为世界最顶尖的超机动战机。

  T-50的最大技术亮点在于矢量推力技术

  俄罗斯五代机的最大技术亮点在于矢量推力技术。一项发动机控制技术对于现代战机的重要性到底有多大,许多人并不清楚。要真正了解T-50超强的机动性能,还必须从超机动的基本原理说起。

  与三代机的高机动不同,所谓超机动指的是现代战机在大迎角小速度范围内,借助于矢量推力等直接力的控制,在空气动力微乎其微的情况下,通过直接改变飞机纵轴的指向来实现大角速度的机动。而三代机的机动其实是借助于速度所形成的空气动力,通过向心力改变飞机轨迹。在五代机的超机动过程中,轨迹的变化可以很小,甚至几乎静止在原地,但机头指向的变化却瞬时完成,这与三代机的超临界机动从原理上已经完全不同。

  像苏-27等三代机完成的眼镜蛇机动、钟形机动、尾冲机动,其机头的向上运动依然是空气动力在起作用,其中飞行员操控的贡献其实很小,因此超临界机动严格意义上讲并不是操控型机动,而是一种自发的可预期的机动,这与超机动完全是由主动控制完成的原理截然不同。

  就像当年一些人对三代机高机动性的实战意义存在质疑一样,今天依然有人对五代机超机动的战术意义表示怀疑。其实,超机动对于中等速度以上速度区间的机动性贡献并不明显,其意义在于,当飞机进入小速度区间时,超机动确保了飞机的灵活性与安全性。而近距空战打成大迎角小速度的可能性是存在的,一旦失去了速度优势,如果没有超机动能力,飞机几乎就成了一个靶子,此时超机动性能的优劣就至关重要了。

  而对于超视距攻击而言,超机动提供的优越的机头指向能力,对导弹锁定和攻击包线的扩展意义重大,在发现即击毁的现代空战中,谁能首先锁定目标就意味着空战的胜利,从这个意义上讲超机动不仅不是花拳绣腿,而是必杀秘籍。俄罗斯在超机动领域的技术优势,从某种意义上讲是弥补了T-50隐身技术的不足。

  俄罗斯人在矢量推力技术的探索中,没有因袭美国人的技术模式,他们独辟蹊径采用了喷口转向技术。这些成熟的矢量推力技术在新版苏-35和T-50上的成功运用,所形成的机动性优势令人震惊。可以说世界上还没有第二个国家,能够像俄罗斯一样如此熟练地掌握矢量推力与飞发一体化控制技术。

  俄罗斯五代机T-50除了在矢量推力技术上一枝独秀外,其气动外形设计也保持了苏霍伊公司的传统优势。与F-22战机隐身优先的理念不同,T-50所体现的是气动性能优先的设计理念,其机身更薄,翼载荷更小,因此,它的速度特性、机动特性一定会优于F-22。

  从隐身的角度看,T-50在外形设计上似乎存在明显的缺憾,但俄罗斯人会利用其擅长的等离子技术加以弥补。而一旦AL-41发动机的性能和可靠性达到设计指标,其超音速巡航能力应该不在话下。因此综合分析,从技术上看T-50与F-22各有千秋,分别体现了两国的技术优势,特别是在超机动能力这一块,美国人想要超越俄罗斯,短时间内似乎难以实现。

  T-50按时列装应该不是问题

  俄罗斯官方承诺在2015年实现T-50首装,如果解决了AL-41发动机的技术问题,顺利列装应该不是问题,尽管它的首飞才刚刚过去3年。这是因为T-50在气动外形和飞控系统方面采用了大量的成熟技术,所要解决的是技术融合方面的问题,总的工程试飞周期5年完成是有可能的。

  但我认为,T-50未来最大的变数不是首装会拖延多久,而是这款飞机总的采购量会有多少。如果T-50也像美国的F-22那样,只有200架~300架的采购规模,其成本将是俄罗斯难以承受的。

  从1992年以来,俄罗斯军机的换代窗口一直冻结着,随着老旧苏-27与米格-29的淘汰,T-50的采购规模应该不小。但问题是俄罗斯不可能在未来全面装备隐身飞机,由于没有像F-35这样的高低搭配性战机,如果俄罗斯全面更换T-50,形成未来单机型大面积列装的局面,那将是灾难性的。

  另外,从俄罗斯的国力来看,大面积装备T-50是难以承受的,如果没有外贸出口,T-50要形成超过500架以上的生产数量还是比较困难的。我们可以看到,随着中国五代机的迅速发展,中、美、俄三国竞争外来军机出口市场的格局已经初见端倪,T-50能否凭借其技术、成本优势获得外贸上的成功,现在还难以预料。

  总之,T-50未来的命运还充满变数,而随着无人机、临近空间飞行器的迅速发展,五代机的军事运用空间到底有多大,还是一个未知数。

  (作者单位:空军指挥学院)

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