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SU-57复合材料比槽点剖析,最大空速或优于F-22,隐身性能差距大

信息来源:hhuu.biz   时间: 2019-07-07  浏览次数:105

SU-57复合材料比槽点剖析,最大空速或优于F-22,隐身性能差距大

本篇里,将对SU-57的复合材料使用、尺寸与质量、机体隐身设计三个方面进行探讨。

一、SU-57战斗机复合材料的使用。在SU-57还被称作T-50整天裸奔的时代,心细的国内军迷就发现除了拍扁的SU-27、半架隐身机之外,复合材料的使用面积也是一大槽点。从照片上看,黄色的复合材料部分占机身面积比例并不大,尤其是机翼蒙皮,复合材料使用的比例明显很少。于是部分军迷对SU-57复合材料使用的比例进行了攻讦,认为SU-57使用复合材料少,飞机死重大且不利于隐身。这又是一大冤案。要知道,当年YF-22也好,J-20也好,试飞时鲜以"裸体出镜",因此很难用肉眼看出两者复合材料蒙皮的面积,F-35还在被称作X-35时,有一张"裸照",可以看出机体和机翼蒙皮采用了大量复合材料;FC-31目测也达到了F-35的水平。这就能说明SU-57的落后吗?其实并不是。根据SU-57总设计师的介绍,SU-57中复合材料占全机重量的25%。这个数字和F-22的24%、J-20的20%左右并甚至还有所领先,但是却大大低于F-35的36%以及同等水平的FC-31。

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这里其实就涉及两个问题。一是为什么F-22SU-57J-20的复合材料比例普遍要比F-35要低?这是因为对于有超音速巡航的四代机而言,复合材料在高温下的安定性和能否予以运用的最大制约因素。在能够独立研制四代机甚至三代半战斗机的寥寥数国里,碳纤维的研制水平普遍都很高。于是,表面复合材料的比例往往会成为判断其速度的标志之一。J-20最大速度达到了令人瞠目结舌的M2.5,于是复合材料的使用比例就会比最大速度M2.25的F-22还要少一点。F-35最大速度才1.6M,无法进行超音速巡航,于是复合材料使用比例就大大增加了。同理,在飞行速度0.8M的客机上,复合材料的比例甚至会高达60%。

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第二个问题,是SU-57的复合材料比例到底有没有20%,毕竟从"裸照"上看,这个比例甚至可能只有10%左右。其实如果有F-22的"裸照",也会发现其大部分蒙皮都是金属的。F-22的复合材料除蒙皮以外,还在部分隔框和构架、油箱等内部结构上广泛采用。因此,采用"目测"方法来判断一架飞机的复合材料比例上不靠谱的。

综上,尽管SU-57的复合材料比例不高,但是这恰恰说明SU-57的最大速度会在M2以上,并不亚于中美的四代机。其复合材料比例不高的原因同F-22和J-20一样,都是由于复合材料本身的热稳定性能限制。一般来讲,大幅度使用复合材料相对于金属结构可以显著降低飞机重量和RCS,但是各国普遍在高速和更低的RCS之间做出了选择。

二、尺寸与重量。

SU-57的尺寸和重量至今尚未官宣,而尺寸大小往往可以估计出载油量从而估计出大致作战半径;重量大小则可以估计出飞机的推重比,从而估计飞机的飞行性能。在最早的报道中,SU-57的长度被估计为22米左右,比J20还长,因此估计空重在18吨左右。然而随后一张莫斯科航展上的照片表明,SU-57的尺寸比SU-35UB还要小,随后很长一段时间里,SU-57的长度被估计为20.8米,17.5吨重。这个尺寸和重量相比于SU-35的22米和18.5吨的数字,应该是比较合理的推测。考虑到SU-35复合材料比例远远小于SU-57,且航电系统更为先进,因此17.5吨的重量可能还会进一步缩减。因此,有理由相信,SU-57的空重应该在17吨左右。当前SU-57采用的是两台AL-41F1-117S发动机,加力推力达到2X167千牛,推重比应该为1.9左右。F-22的推重比为1.7左右,换装最新发动机的"台风"和"阵风"推重比在1.9左右。因此,这个级别的推重比应该是比较合理的。

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综上,仅从推重比来说,受惠于SU-57的后发优势和AL-41F最新的型号,其推重比应该会比F-22高一些,但是从更高的推重比,并不能得出前者的机动性要比后者更好。确实,SU-57的最大空速可能会比F-22更高一些,但是机动性则还取决于飞控水平和气动控制水平等多重因素。当前,SU-57的服役时间尚短,并没有各种眼花缭乱的机动动作的相关视频;很可能是因为SU-57的飞行包线并没有完全被飞出来。另一方面,F-22在数量和战术经验上的优势使得其并没有很大的改进动力,一旦领先地位受到威胁,F-22换装使用F135最新技术改装的F119发动机并不是十分困难的事情。届时,F-22的空机推重比将轻松达到2以上。

三、隐身性能

SU-57的隐身性能往往被认为是其离四代机标准最远的一个领域。其前机身和后机身的隐身性能仅从外观上看就可以发现不在一个水平上。SU-57的前机身引入了许多美式隐身设计理念,除了棱角分明的机首外,许多线条都尽可能做了平行处理,如进气道上方可动前缘、主翼前缘和平尾前缘都有相同的后掠角,进气道侧壁外倾角度等于垂尾外倾角度,空中受油管舱、武器舱与起落架舱采用锯齿状舱门,襟翼和副翼的控制机构采用了平滑整流罩,雷达稍微向上倾斜安装等。较小的全动垂尾在控制飞机姿态时偏转幅度也较小,这是相对于F-22隐身方面的一点小优势。

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SU-57的隐身性能最大的隐患被认为来自于发动机风扇。原因在于在某新闻照片中,摄影师的相机拍出了SU-57的发动机风扇。在上期已经介绍过,SU-57的发动机进气道呈纵向S型设置,因此当仰视的一定角度上,确实可以直接看见发动机风扇。如果雷达波在这个角度射入,SU-57的RCS将大大增加。然而在其他角度,由于进气口上方可动前缘和机身的遮蔽,发动机正面的绝大部分都会被遮挡。要知道即使隐身性能被认为比F-22还要好的YF-23,其发动机风扇也能在某一角度直接看见。这种一定程度上依赖可动前缘进行遮挡的设计,确实存在一个缺陷,既可动前缘本身是为了减少飞机在超音速状态下发动机的进气量而存在的;因此,在亚音速状态下,可动前缘将不会下降——不过考虑到SU-57的绝大多数战术状态都会处在超音速环境中,因此这个问题会显得相对次要。另外,发动机进气道中还设置了一系列鼓包,并应该涂上了隐身涂料,使得SU-57的发动机进气道性能将会好于普遍预期。

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然而,SU-57进气口上方可动前缘本身并不利于隐身,其进气道下方还设置了为了提升迎角性能的百叶窗型的辅助进气口,同样也会增加RCS,再加上不少边缘和缝隙未做锯齿化处理,机炮也部分外露,还有升力体本身的机背构型,都会增加RCS,尤其是SU-57的光电系统没有进行隐身设计,仅这一部分就能增加0.1平方米的RCS。因此,SU-57的隐身能力确实与F-22存在较大差距。

作为补偿,俄方称在SU-57上使用了等离子隐身系统,可以对波长较长的波段雷达进行吸收。由于目前尚未有任何关于该系统的研发与使用的报道和论著,因此暂时忽略这种技术对SU-57的作用。

综上,SU-57的隐身性能出于对性能的综合考量,在部分要素上做了舍弃。据估计,SU-57的RCS在0.5平方米左右。目前不确定的因素有三:一是等离子隐身系统存在与否,效果如何。如果真如俄方所称可让信号反射降低至1/100,则有可能将SU-57的RCS下降两个数量级。二是SU-57采用的吸波涂料性能如何。如果采用比SU-35UB所采用的级别更高的吸波材料,将吸波能力从90%提升到99%,则SU-57的RCS据估可以达到0.2平方米左右。三是是否有采用了进气道屏蔽措施,如果如F-15SE那样采取进气道屏蔽,则RCS同样可以下降0.2个平方米左右。

SU-57的RCS并未如F-22那样极端严格,既有设计制造水平技不如人的因素,但更重要的是俄国人对四代机的看法同美国人不同。由于对隐身机的探测距离与RCS的四次方根成正比。因此"数字不是关键,量级才是关键"。俄国人认为全向感知能力和光电探测能力同隐身性能一样同等重要,四代机之间的空战必然将在光电探测的范围内进行,这个距离预计在30-50公里范围内。也就是说,对于F-22来说,SU-57对其的红外探测距离可能比对其雷达探测距离更远。

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