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反向翅膀一展英姿 前掠翼戰機浴火重生並非奢望
華夏經緯網   2019-09-11 14:23:26   
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在近日舉辦的莫斯科航展上,外形科幻的蘇-47“金雕”前掠翼試驗機以靜態展示方式亮相,讓廣大軍迷驚喜萬分。蘇-47上一次公開現身還是在2007年莫斯科航展上。

作為21世紀第一款前掠翼飛機,蘇-47採用了獨特的“前掠翼+鴨翼”三翼面佈局,1997年9月首飛。公開數據顯示,其最大平飛速度1.65馬赫,最大航程3300千米。

軍事科普作家陳光文表示:“雪藏12年之後,俄羅斯展示蘇-47的這一舉動令外界大吃一驚,更沒想到一架已經下馬的戰機竟保養得如此好。從這些細節看,俄羅斯應該沒有最終放棄對蘇-47進行技術試驗,也可能正將各種最新技術植入該機,以解決以往遇到的問題。”

前掠翼戰機機動性能更好

二戰時期的德國爆發出了強大的創新能力,前掠翼飛機就是德國的傑作。1944年12月, 德國HE-162前掠翼戰鬥機試飛,1945年1月開始正式生產。有猜測稱,蘇-47就是蘇聯和俄羅斯在研究吸收了從德國獲取的原型機和資料基礎後開始研製的。

陳光文介紹:“當美國的F-22首飛成功後,一般都習慣與美國保持著戰鬥機同代的俄羅斯,自然感到時不我待,於是也開始研發自己的第五代戰機。當時,據說給俄羅斯軍工部門下達的研究指標是:性能不能低於美國F-22,多功能性(空戰、對地打擊)、超級機動性、隱身性、短距起降技術等都要與F-22 差不多。”亮相後的蘇-47幾乎驚艷了整個世界,因為其不但在外形上十分科幻前衛,而且還採用了自己獨特的前略翼設計,基本實現了這些研究指標,更重要的是沒有模倣F-22。

那麼,蘇-47為何採用前掠翼?前掠翼和後掠翼各有什麼優缺點?

“如今幾乎所有的民機或軍機,都是後掠翼機型,因為這一機型可在飛機速度不斷提高的狀態下,有效解決阻力的發散現象,還能解決飛機本身潛在的失速問題,特別是有能力突破音速飛行的戰機更是必須採用後掠翼機型。”陳光文科普道,“而前略翼機型現在來看基本都是試驗機型,如美國的X-29和俄羅斯的蘇 -47,現實中根本沒有任何一款機型服役。不過,美俄卻都在積極研究前略翼機型。這是因為該機型與後掠翼相比最大的氣動優勢在於跨音速低阻和高機動性能”。

具體來說,前掠翼飛機所產生的升力更大,在仰角狀態下的機動性比同類型的後掠翼飛機要強。具有相同機動性能的前掠翼飛機和後掠翼飛機相比,機翼可以設計的更小,減小產生的阻力和機體本身重量,降低失速速度和產生尾部螺旋的概率,進而帶來飛機低速操縱性能的提升,縮短起飛與著陸滑跑距離。據美專家估算,若F-16戰鬥機使用前掠翼結構,其轉彎角速度可提高14%,作戰半徑可增大34%,起降距離可縮短35%。也就是說,採用前掠翼的蘇-47將更容易實現五代機“4S”能力中的“超機動性”和“超音速巡航”。

存在難以克服的技術障礙

有媒體表示,蘇-47事實上已經初步具備了五代機的“4S”能力,即“超機動性”“超音速巡航”“隱身能力”和“高級戰役意識和效能”。如機動性方面,借助前掠翼的優勢,蘇-47在亞音速時有著極高的靈敏度,並且在超音速時仍舊保持機動性。同時,其隱身性能以及航電系統也比較出色。而且,隨著俄羅斯發動機技術的提升,將來升級發動機後也可取得超音速巡航能力。

蘇-47最主要的特點有兩項,一是試驗了俄羅斯第一款電傳操縱系統。二是使用了十分前衛的前掠翼技術,同時使用了吸波涂層和20%—25%的複合材料。獨特的氣動佈局,使蘇-47具備了在亞音速時有極高的靈敏度,在亞音速和大攻角時有出色的氣動性能,能夠快速地改變仰角和飛行路徑,並且可以在所有的仰角下發射武器。即使在超音速時仍然可以保持良好的機動性。

那麼,為何俄羅斯將其放棄,轉而研發蘇-57作為五代機?

“蘇-47最終沒有投產,主要是因為該機無法滿足俄軍的要求,使得其在俄羅斯第五代戰鬥機的競爭中敗給了蘇-57,最終蘇-47停止研發,未能實現量產。究其原因,還是當時的技術條件無法解決前掠翼設計的老問題。”陳光文表示,一是氣動彈性發散問題,這是一直困擾前掠翼技術得到廣泛工程應用的最大障得;二是氣動效率較低,主要原因在於根部氣流分離問題難以解決。但近期有俄羅斯專家指出,蘇-47之所以沒有進入量產,主要是一直沒有解決該機進入螺旋失速狀態的改出問題,並且當時俄羅斯也沒有成熟的發動機推力向量技術,所以才最終放棄了蘇-47的進一步研發。

“從技術上來看,蘇-47的確令人耳目一新,但在當時的複合材料技術條件下,前掠翼存在難以克服的技術障礙,這使得俄選擇了類似F-22風格的蘇-57。”陳光文說。

蘇-47或將重新披掛上陣

前掠翼所存在的技術難題,在20年前的確是巨大的攔路虎,不單俄羅斯,就是美國也無法解決。

時隔12年,俄羅斯再度曝光蘇-47,而且還是以保養良好的狀態出現,是否意味著俄羅斯並沒有真正放棄蘇-47?當前,蘇-47的價值又在哪呢?

對此,陳光文認為:“俄羅斯在航展上再次展示蘇-47,也許意味著兩個問題:一是俄羅斯要復活這一項目,二是該機已基本解決此前存在的技術性問題。或者,俄羅斯正在繼續使用最新技術改進蘇-47,特別是可有效解決進入螺旋失速狀態的改出問題,成為該機一直在進行試驗的主要方面。比如,複合材料的氣動彈性剪裁技術可以在一定程度上緩解氣動彈性發散問題。若如此,可以設想,在解決了前略翼戰機的技術性問題並改裝AL-41F推力向量發動機之後,同時大量應用在蘇-57上已經成熟的一些航電技術,有理由認為設計相當前衛的蘇-47可以成為蘇-57的好搭檔,就像F-35與F-22。”

能夠保養得這麼好還在航展上公開展出,足以說明俄羅斯從來就沒有放棄對這一前衛機型的技術驗證飛行。“蘇-47原來存在的問題如果得到有效解決的話,就為其重新披掛上陣掃清了障礙。”陳光文說。

科技日報作者:張強

 

責任編輯:胡光曲

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