蘇霍伊T-50:翼下繭包證實為導彈掛艙

2016-04-06 51軍情網

蘇霍伊T-50:翼下繭包證實為導彈掛艙,俄羅斯正在研制的蘇霍伊T-50的兩側翼下有一對奇怪的繭包。這對繭包不具備特殊的氣動功能,也遠遠超過襟翼、副翼作動機構的需要,足夠容納R-72一級的近程空空導彈(可能需要折疊或者縮短單翼)。

蘇霍伊T-50

蘇霍伊T-50:翼下繭包證實為導彈掛艙

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俄羅斯正在研制的蘇霍伊T-50的兩側翼下有一對奇怪的繭包。這對繭包不具備特殊的氣動功能,也遠遠超過襟翼、副翼作動機構的需要。

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多年來,關于這對繭包的作用的猜測不斷,主流猜測為這是用于吊掛近程空空導彈的彈艙,也有猜測為這是安裝電子戰設備的,但都缺乏證據,而蘇霍伊方面始終沒有任何說明。

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近日公布的一張4號機T-50-4的清晰大圖明顯地顯示了繭包艙門的開啟線,在長度上接近翼下吊掛的R-77,足夠容納R-72一級的近程空空導彈(可能需要折疊或者縮短單翼)。

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2015年莫斯科航展上展出的UOMZ/葉卡捷琳堡的101KS-P低空飛行和降落用的輔助紅外裝置(屬于101KS光電系統的一部分,還包括紅外搜索跟蹤、紅外低空導航-目標指示、紫外導彈預警等)也明確說明用于和近程空空導彈一起安裝在T-50的繭包內,因此確認繭包的作用。

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隱身戰斗機強調超視距空戰,但視距內空戰依然不可忽視。不僅有中程空空導彈一擊不中的問題,還有眾多目標攔截不及的問題。沒有近程空空導彈好比在戰場上裸奔,這是很糟糕的處境。但近程空空導彈通常采用導軌發射,而且通常為先鎖定后發射。

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有些先進型號現在也有先發射后鎖定的模式,但近距格斗本來就是飛行員、飛機和導彈的超極限拼死相搏,盡管導彈有機載火控系統的引導,先發射后鎖定依然要“半盲目”地飛行一段時間后才能轉入有效的鎖定追蹤狀態,容易錯失戰機。

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F-22在機身兩側有專用的彈艙,艙內有可以伸出的發射導軌,解決了近程空空導彈的問題。

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殲-20的解決方案類似,但艙門和導軌設計十分巧妙,導軌伸出后艙門可以關閉,不僅改善了隱身,更是大大降低了阻力,也避免了潛在的艙門在復雜氣流中的振動導致的加強和增重問題。

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T-50提供了全新思路,把近程空空導彈彈艙改到翼下,可能依然需要用可伸縮支架把發射導軌頂出來,便于導彈先鎖定后發射,但支架可以較短,發射條件與傳統的翼下發射很相近,十分便于導彈與T-50的匹配。

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相對于在平直的機側整體結構里“挖”一個彈艙出來,T-50的方案在結構效率和空間利用率更高。繭包的前后端可以容納電子戰天線或者光電設備探頭,增加電子攻防能力和態勢感知,還避免了像F-35和殲-20那樣在機體上突出的鼓包。如果殲-20在未來考慮類似的繭包方案,可以把現有機側彈艙的空間用于增加可觀的機內燃油,這是值得考慮的。

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T-50的另一獨特系統是機載雷達。傳統上,機載雷達只有一個天線,通常安裝的機頭錐內。但T-50的提霍米洛夫N036“松鼠”雷達的天線有5個之多:機頭前向(1個)、機頭兩側(2個)、機翼前緣(2個)。

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前向的X波段(波長3厘米)機頭天線像通常的主動電掃一樣,向上傾斜15度,避免垂直與正前方而自身形成強烈反射源。

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其實向下傾斜可以達到同樣的目的,B-1轟炸機的被動電掃雷達天線就是向下傾斜的。但戰斗機的主動電掃天線幾乎無一例外地統統向上傾斜,這是因為在盤旋格斗中,敵機的概略位置偏上為主。轟炸機沒有這樣的問題,反而要求在低空飛行中觀察地形地物和用于避撞引導,當然還要觀察地面敵情,包括目標和防空。戰斗機以空戰為主,但天線向上傾斜也造成下方視界受到影響的問題。

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另外,主動電掃天線雖然可以用固定的天線掃描上下左右正負60度以上的圓錐,更大的離軸角度還是無能為力。俄羅斯曾經在機掃支架上安裝電掃電線,用意就是增加掃描范圍,但T-50索性增加了側向天線,同為X波段,而且巧妙地利用機體側面外傾的角度,向下傾斜15度。側向雷達不僅確保前半球空情感知,還增加了對地觀察。

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前向天線的對地視界受到損失,但畢竟天線尺寸大,還是能保證足夠的前向對地狀態感知,但對地突防最嚴重的防空威脅經常來自側面。對于突防的戰斗機來說,前向暴露面積小,前向敵情受到嚴密關注,由于高速接近和離去,暴露時間也較短。但側向則相反,不僅暴露面積大,敵情觀察也無法面面俱到(所以有需要雙座的后座飛行員加強觀察側后的說法)。更糟糕的是,突防飛機對側翼威脅的相對速度較小,大大增加了暴露時間,尤其是在航線兩側距離稍遠但依然在有效射程之內的敵人。側向天線對于這樣的情況非常有效,不僅及時預警,還可以引導先發射后鎖定的對地攻擊武器。

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在空戰中,側向天線同樣有巨大的價值。隱身戰斗機之間的空戰的重要特點是隱蔽接地、突然發難。隱身、速度和機動當然是免遭攻擊的有效手段,但更加全面的態勢感知才是有效保障。

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為了進一步加強反隱身探測,T-50還裝備了與蘇-35S相似的機翼前緣L波段(分米波)天線。俄羅斯方面的說法為這是敵我識別天線,這可能是“庫茲涅佐夫”級“航空巡洋艦”一樣的名詞游戲。

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敵我識別天線早已有之,根本沒有必要那么大。L波段的波長較長,用于概略探測隱身目標的效果優于X波段,而X波段更加精確,適合用于跟蹤和火控。隱身不是從雷達上消失,而是將自身特征信號的能量大大降低,特征也淹沒在雜波之中,在敵人雷達上呈現出忽隱忽現、難以識別的“可疑目標”。L波段天線可以較為確定地概略定位隱身目標,確認敵友,這大概就是俄羅斯版的敵我識別了。

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T-50的隱身設計并不突出,用側向天線和機翼前緣L波段天線的更加強大的態勢感知能力補償,倒是很實際的考慮。

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由于長期缺乏現實威脅,美國空軍對于反隱身的考慮剛開始,沒有機翼前緣L波段天線的相關報導。F-22早就有加裝側翼天線的設想,但苦于經費,與數據鏈和其他先進技術一直耽擱下來。F-35倒是沒有公布過有側翼天線的設想,除非全向光電探測系統能替代雷達的功能,否則在與隱身戰斗機的空戰中容易吃虧。殲-20的機載電子系統還在保密之中,是否采用側向天線不得而知。如果T-50按時服役,這將是世界上第一種裝備側向天線的戰斗機,但T-50的按時服役成了大問題。

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T-50是2010年1月29日首飛的。T-50的首飛被認為是俄羅斯尖端科技復蘇的象征,普京甚至宣布將在2016年12月31日前服役,在2020年前裝備至少60架。

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但此后T-50陷入不斷的技術問題,研發進度大大推遲,到現在只有略多于700個小時的試飛時間,這對于這樣一個重大的研制項目實在是太少了。

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到2015年,已有5架T-50原型機組裝完畢,但這些飛機經常趴窩,或者接受不斷的修改。第一架T-50-1在2011年8月到2012年9月之間回廠大改,據說是因為結構損壞,可以肯定的是機背蒙皮更換了。

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5號機T-50-5在2014年6月10日的試飛中在跑道上起火,用了16個月的時間大修。

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現在重新命名為T-50-5R,在2015年10月16日重上天空。6號機T-50-6半途而廢,組裝停止,已有部件用于修理其他飛機。2014年以來,T-50-2、-3、-4主要在阿赫圖賓斯克的契卡洛夫國家試飛中心有空軍試飛員試飛,但至今沒有可以確認的實彈發射。2015年2月,俄羅斯宣布,將在2015年里再組裝完成3架原型機,但一架都沒有交付。按計劃,2016-18年間應該組裝8架T-50S預生產型,2019年開始正式的批量生產,現在看來計劃要推遲。

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2014年莫斯科航展還出動3架展示,2015年只出動1架了。

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現在組裝的T-50屬于“第二階段”設計,原設計在試飛中發現嚴重的結構強度不足的問題。

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T-50的氣動設計被看成是蘇-27的隱身大改,這又對又不對。蘇霍伊在對F-22深入分析后得出結論,F-22這樣的緊密并列發動機的雙發布局只能發揮上下偏轉的推力轉向,不可能實現橫向的推力轉向,因此沒有充分利用推力轉向的潛力。另外,緊密并列的結果是使得機內武器艙的空間碎片化,每一個彈艙都難以容納大型武器,空間利用率較低。

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寬間距雙發則沒有這樣的問題,雙發之間的“隧道”空間是天然的機內武器艙,不僅空間利用率高,而且位置靠近重心,武器投放對重心的影響小。

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蘇-27開始的氣動和結構設計經驗當然是不言自明的額外加分。寬間距雙發還可以通過飛火發聯控,使受控平螺旋成為可用的戰術動作,這將是世界上的首創。

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由于進度嚴重拖延,俄羅斯空軍只得以蘇-35過渡,但蘇-35和蘇-34都是蘇-27的深度改進,基本設計都已經30多年了。

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不過寬間距雙發不僅濕面積大,超音速巡航阻力大,對發動機推力提出額外要求,還因為機內武器艙而對結構提出額外挑戰。從正面看,寬間距雙發布局好像挑扁擔一樣,寬厚的機體相當于扁擔,兩端的雙發相當于水桶。蘇-27由于機體內只要求布置油箱,結構加強的設計自由度較大,相當肥厚的扁擔容易做到足夠的剛度。T-50的扁擔下半挖空了,作為機內武器艙,這大大增加了保證足夠結構剛度的設計挑戰。由于T-50雙發的懸吊結構,“扁擔”的寬度只有中機身這短短的一段,進一步增加了難度。

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T-50在試飛中,發現了結構剛度不足的問題,“第二代”的主要結構改動正是為了加強剛度,但這不可避免地增加了重量。根據多方面報導,T-50大量采用復合材料,但俄羅斯的復材水平相對落后,結構強度和剛度不達標,可能需要用先進金屬材料補強。中央隧道的剛度問題進一步增加了改用先進金屬材料的壓力,但這將導致顯著增重,進一步增加了對發動機推力的壓力。

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T-50的發動機進度也落后于要求,現用的117型發動機是AL-31的大改,目標發動機為30型。

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“第二階段”的稱謂原先是用于裝用30型發動機的T-50的,但現在30型發動機要2016年才開始組裝,2017年才能開始試驗,而這是在理想情況下。T-50的研發經歷表明,理想情況常常過于理想。現實地說,第一批生產型T-50可能得繼續使用117型發動機,而不是全狀態的30型發動機。

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另一個問題是軟件。即使T-50沒有F-35的先進后勤信息系統那樣龐雜的軟件環境,T-50的5天線雷達系統在物理上提供了前所未有的寬廣的監視范圍,也提出了前所未有的數據處理和信息整合方面的挑戰。眾多天線的覆蓋范圍互有重疊,還有光電系統,如何在不同信息源之間融合、整理、展示出統一的、便于解讀和作出反應的戰場態勢圖像,這是一個重大的軟件挑戰。

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除了這些技術挑戰之外,俄羅斯還面臨重大的政治和經濟挑戰。在政治上,經過葉利欽時代不切實際的浪漫之后,俄羅斯不僅意識到核心利益與西方的差異,而且痛切體會到核心利益遭到西方隨意踐踏的苦楚。俄羅斯與西方漸行漸遠,安全環境日益嚴峻,而蘇聯時代的老本已經吃得差不多了,這也是俄羅斯空軍急于在T-50還沒有就緒的時候先用蘇-35S和蘇-30SM填補空隙的原因,但T-50才是最終的選擇。

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但在經濟上,蘇聯時代積存的結構問題沒有解決,對石油、天然氣出口的過度依賴則在新的政治經濟形勢下舉步維艱。傳統的對歐洲的天然氣出口市場受到烏克蘭和克里米亞問題的嚴重干擾,石油出口則受到油價歷史性低位的沉重打擊,西方制裁更是雪上加霜,迫使盧布狂貶。普京多次允諾要用巨資重振俄羅斯軍力,但口惠而實不至。這并非他言而無信,而是囊中羞澀的原因。在重金打造暫時用不上的強大軍力和經濟困難時貼補民生、安撫民心的需求之間,輕重不難權衡。T-50即使克服了所有技術問題,批量生產依然不會一帆風順。

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T-50還有一個有趣的問題,T-50是蘇霍伊設計局的內部代號。在T-50已經試飛多年、正式確認將要列裝的現在,依然沒有俄羅斯空軍的正式命名,這是一個奇怪的現象。蘇-27的蘇霍伊內部代號是T-10,在研制進行到相當于現在T-50的階段時,已經獲得蘇-27的正式命名了。

至少在現在,得到俄羅斯空軍正式命名的最新戰斗機依然是基本設計已經有30多年歷史的蘇-35S。不過據傳,T-50終于成功地進行過導彈發射試驗了,畢竟是進了一大步。

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