2017年3月,中华人民共和国主席习近平率团对俄罗斯进行了友好访问。在习主席出访前,中俄两国签署了两份重大军售框架协议:与中方合作建造4艘“拉达”级AIP潜艇,中方向俄方采购24架苏-35战斗机。在一些军事大国如火如荼地研发第五代(苏联/俄罗斯标准,我国标准为第四代)战斗机期间,正是这一重大军事采购举动,使原本不太引人注意的苏-35战斗机再次引起世人关注。 外语论文网 www.waiyulw.com 三十年磨一剑 张冠李戴―此苏-35非彼苏-35 本文介绍的苏-35,不是俄罗斯多年前曾经出现过的大红大紫的苏-35战斗机,而是最近才开始进入俄罗斯空军服役的一种新型战斗机。实际上,苏-35的编号在俄罗斯先后出现过三次。最早称为苏-35的机型为三翼面布局的苏-27M,第二个使用苏-35编号的飞机则是苏-27SM2战斗机,第三个才是本文的主角―最新的苏-35。 对战斗机的升级改进是充分利用已有飞行平台多快好省地发展军备的有效手段。从某一方面讲,能否研发出系列化的飞机家族,是衡量一种飞机优劣的重要标准。大凡性能优异的飞行平台,如果没有特殊原因,总能衍生出一大堆飞机。苏-27基本型飞机就是如此,该机采用的单座、双发、双垂尾的常规气动布局,达到了第三代战斗机的巅峰。该机在1985年服役之后,很快成为西方国家的梦魇。北大西洋公约组织依据自己对东方国家武器的命名规则,将苏-27战斗机家族称为“侧卫”。 鉴于苏-27机体庞大、非常有利于升级改进的事实,在该机服役之前,苏联政府即决定进一步挖掘“侧卫”家族的发展潜力。苏霍伊设计局便开始研制被军方编号为苏-27M的新型战斗机。1983年确定的该机研制目标,除了作战效能优于F-14、F-15、F-16战斗机的最新改进型外,还要求其必须是多功能战斗机,配备新型雷达、电子对抗、座舱显示、导航和飞行控制等系统,具有战斗机、截击机和战斗轰炸机的功能,并能使用雷达制导的中程空空导弹和各种精确制导的空地武器。1983年12月29日,苏联部长会议正式批准了苏-27M的研制计划。1987年,首架原型机T10M-1出厂,并于1988年6月28日完成首飞。此后,有数架原型机相继开展了针对新型飞控系统和火控系统的试飞工作。苏联解体后,1992年4月1日,首架由阿穆尔共青城飞机制造联合体股份企业(KnAAPO)全新制造的苏-27M原型机T10M-3首飞。同年9月,这架飞机以苏-35的新编号在英国范堡罗航展上首次公开亮相。 从此以后,苏-35及其衍生出的苏-37经常光顾国际航展,成为当仁不让的明星。但是,两者在多次争夺一些国家先进战斗机的排名中,皆输给西方国家的同类战斗机。其原因是多方面的,既有技术原因,也有政治、军事、经济等因素。包括苏-35和苏-37在内的苏-27M系列总共改装、制造了17架,其中包括由苏-27改装的5架原型机、6架新制造的预生产型、3架生产型、2架地面试验型和1架双座的苏-35UB型飞机。 苏联解体后,由苏霍伊设计局演变而来的苏霍伊股份企业从2003年开始,在苏-27SM(基本型苏-27S的中期寿命升级改进型)战斗机的基础上研制苏-27SM2,并对该机的出口型编号为苏-35。苏-27SM2被定义为苏-27SM的进一步改进型,但在进行一系列探讨和试飞后,俄罗斯空军和苏霍伊股份企业发现只有进行重大改装,才能把苏-27SM2升级到预想的技术状态。因此,该型号没有得以继续发展。 进入俄罗斯空军服役的苏-35 在当初先进战斗机立项20余年后,俄罗斯要面对的对手不仅仅是F-15、F-16、F/A-18的升级改进型号,而且还要面对更加先进的F-22和F-35。此时,俄罗斯空军前线航空兵战斗机部队的主力依然由已经过时的苏-27和米格-29的早期型号组成。为了改变这种不利局面,俄罗斯政府在20 02年4月正式宣布全面启动未来战术航空综合系统(PAK FA,即现在的T-50)的研制工作。由于俄罗斯的第五代战斗机需要到2017年后才能开始服役,在此之前,俄罗斯空军迫切需要一种作战性能可与国外先进的第四代战斗机抗衡或占优的战斗机,以便在其第五代战斗机服役之前作为稳妥、可靠的应急方法。因此,启动了第三个被称为苏-35的研发计划。 自从苏联解体以来,继承其衣钵的俄罗斯尽管经费拮据,但改进原有武器系统甚至研制新型作战系统及相关子系统的努力始终就没有停止过。最为成功的当属苏-27系列飞机的升级改进和出口,其中的苏-27SK、苏-30M系列先后出口到中国、印度、马来西亚、委内瑞拉、阿尔及利亚等国。苏霍伊企业通过对外销售苏-27系列战斗机,不仅赚得了大量外汇,而且在积累了多年的改装经验之后,有能力进一步改进该系列战斗机。 俄罗斯出于成本和机队继承性考虑,并不打算对即将装备的新型飞机进行重大改装。因此在2017年后,将研发过渡型号的飞机计划定义为苏-27BM,意即苏-27SM的重大改进型飞机,而且俄罗斯空军也接受了苏-35这一编号。借助于在研制T-50战斗机过程中积累的许多第五代战斗机的新技术和现有的成熟技术,苏霍伊企业精心打造的苏-35战斗机成为近30年来“侧卫”系列战斗机改进与发展的巅峰之作,在总体性能上全面超越了俄罗斯现役第四代战斗机。为此,苏霍伊企业自豪地将其称为“第4//代”。军方将其作战对象瞄准为最新改进的F-15 C、F/A-18 E/F、“阵风”、“台风”等第四代战斗机。 在苏-35的研制阶段,阿穆尔共青城飞机制造联合体股份企业共制造了3架飞机试验原型机和1架地面静力试验机体,其中首架原型机(机身编号901)于20 07年夏季完成总装,2017年2月18日首飞。该机主要进行气动、操稳、性能、强度、动力装置和导航系统的飞行试验。第二架原型机(机身编号902)于2017年10月2日首飞,主要进行雷达和航电系统的功能/性能飞行试验。第三架原型机(机身编号903)是全状态飞机,主要承担武器系统试验。该机在2017年4月26日进行首次试飞时,因发动机控制系统出现问题导致飞机在地面损毁。此次意外,迫使苏-35的定型、生产的时间,向后推迟一年时间。 在过去相当长的一段时期内,俄罗斯因经济因素,武器装备升级换代较慢,而相关系统的研制也久拖不决,难以形成作战能力。随着经济形势的好转,俄罗斯重整军备,开始大规模采购新型主战装备。按照普京总统于2017年10月14日批准的《2017~2017年国家武器装备发展计划》,俄罗斯空军将在2017年之前装备48架苏-35多用途战斗机、4架苏-3 0MK 2战斗轰炸机、58架生产型苏-34战斗轰炸机,在头两批48架苏-27SM之外再采购12架飞机。截至目前,俄罗斯已经采购48架苏-35S(S是俄语“批生产”的首个字母)、60架苏-27SM、30架苏-30SM(出口型苏-30MKI的派生型)、4架苏-30MK2以及124架苏-34,合计266架新型的苏-27系列飞机。 升级改进的主要内容 设计思路 苏霍伊股份企业研制苏-35的总体思路是利用成熟平台,加强系统集成,局部运用突破性技术,带动总体性能提升。设计人员充分吸收了该企业在苏-27战斗机家族改进研制过程中所积累的大量机身和经验,同时借鉴了俄罗斯第五代战斗机的部分设计思路,直接运用了部分在研制五代机过程中所取得的技术成果,不仅具有比苏-27战斗机更高的敏捷性、机动性和空战能力,而且具有比苏-30M战斗轰炸机系列更强的对地攻击能力,综合作战效能显著提高。 设计人员在苏-35上面沿用了苏-27的常规气动布局,重点围绕提高技战术性能、改善机载系统可靠性、延长机体寿命三个方面展开设计工作。该机的主要特点是:通过开展全机结构强度优化设计,使结构使用寿命设计值由苏-27的2000飞行小时提高到6000飞行小时,相当于使用30年以上;配装了推力矢量发动机;采用了飞机综合控制系统,以及综合式模块化核心航电系统和全新的座舱显示与控制系统等。设计人员对苏-3 5的内部结构进行了优化设计,采用了全新的机体结构并大量使用钛合金与复合材料,在垂尾、尾梁和平尾尾撑内设置了油箱。与苏-27的基本型相比,全机重量减轻了大约20%;机内燃油载荷增加了20 %,达到11500公斤。此外,苏霍伊企业还一改苏-27基本型战斗机从不携带副油箱的历史,为苏-35增加了携带两个2000升PTB-2000副油箱的能力,使转场航程达到4500公里。和苏-27SM、苏-30、苏-33等飞机一样,为了进一步增大航程,苏-35战斗机还加装了空中加油系统,通过座舱左前方安装的伸缩式受油探管,可以实现空中加油,燃油输送率达到1100升/分。 苏-35战斗机还采用了先进的数字式飞机综合控制系统,实现了电传操作系统、大气数据系统和起落架机轮刹车控制系统等各种功能的综合控制。其他一些改进包括:进气道截面略微增大,以满足新型发动机关于空气流量的需求;垂尾高度略有减小、展弦比加大,尾椎外形更加圆滑、尖锐;加强了起落架,前起落架改为双轮。 被雷达发现概率 在未来的战斗机上,雷达隐身性能可以显著提高其空战效能并降低突防损失。模拟计算表明,当战斗机前向雷达反射截面积(RCS)值由10平方米降到0.3~0.1平方米时,超视距空战效能分别提高2.5倍和3.5倍左右,突防机队的损失将分别减少17%和28%左右。早在二十世纪六十年代,西方国家特别是美国开始考虑改善作战飞机的低可探测性。但直到F-117隐形战斗机的技术验证机“海弗兰”问世之前,尚没有找到降低作战飞机雷达截面积的有效手段。因而当时的作战飞机,除了大型的战略轰炸机和战略侦察机注重隐形外,战斗机尚没有这方面的考虑。尽管如此,几乎与美国F-117同时期研制的苏-27的隐形能力一直被人诟病,原因是该机在追求绝佳飞行性能的同时,雷达截面积却比同类飞机要大。 二十世纪末期,西方国家开始大力改进现役作战飞机的雷达隐身性能,而新研制的以“台风”、“阵风”和“鹰狮”为代表的四代半战斗机的隐身能力,皆有较大突破。俄罗斯的所谓四代半战斗机如果依然在提高雷达隐形能力方面无所作为,将在西方国家同类战斗机目前失去技战术优势,而且也不利于T-50战斗机走向世界。因此,苏霍伊设计局必须努力改善苏-35的雷达隐形能力。 降低雷达截面积的最有效手段是根据雷达隐形原理改变飞机的外形。因苏-27家族在此方面的先天不足,只能后天弥补。设计人员引入了由俄罗斯科学院电磁学理论与运用探讨所和苏霍伊股份企业联合开发的部分低可探测技术,包括:取消机头和座舱外侧的空速管,在机翼前后缘、发动机进气道内和发动机风扇、压气机叶片等关键部位涂覆雷达吸波材料,运用保形射频天线,取消机背大型减速板,座舱盖镀膜,适当偏转雷达天线阵面等。没有设置鸭式前翼,也是降低雷达截面的有效手段。以上方法,可使苏-35前向角域内的雷达截面积均值由苏-27的超过15平方米减缩至大约4平方米。不过,苏-35的隐形能力依然不及美国的F-15SE“寂静鹰”、F/A-18E/F和欧洲的“阵风”、“台风”等战斗机。 发动机 AL-41F原是留里卡・土星设计局为苏联第五代战斗机(MFI,即米格1.44)研制的新型双转子加力式涡扇发动机。由于苏联解体、资金中断等原因,米格1.44项目终止,该发动机没有进一步发展。在俄罗斯确定研制PAK FA之后,俄语论文,在留里卡・土星设计局基础上改组而来的土星科研生产联合体股份企业在AL-41F和苏-27系列多数型号使用的AL-31F基础上研制了AL-41F1。该发动机继承了AL-41F的先进技术,与AL-31F相比,有80%的零部件为全新设计。其中,AL-41F1S(产品117S),具备不开加力实现超音速巡航的能力,是T-50第一阶段和苏-35的动力装置;其改进型产品129,最大加力推力176千牛,为T-50第二阶段的动力装置。 在结构设计上,117S发动机仍属于AL-31F发动机的一种衍生型,但采用了许多第五代发动机的技术。它装有一种更加先进的风扇,直径增加了3%,即从905毫米增加到932毫米,并采用了先进的高压涡轮和低压涡轮。通过这些方法,单台发动机的推力增加了16%,全加力推力达到145千牛,中间推力达到88千牛,推重比超过10。整台发动机的最大直径1180毫米,长4950毫米,重380公斤。而AL-31F发动机最大加力推力为122.58千牛,中间推力76.2千牛;最大直径1300毫米,长4950毫米,重1750公斤,推重比为7.14。据苏霍伊设计局透露,117S发动机装在一架最早称为苏-35的战斗机上试飞期间,飞行员将油门推到加力状态后,该机的极限速度得到明显提高,轻松超越了原来的飞 行极限,在多项指标方面已经接近世界记录。因此,苏霍伊设计局对外表示,从有关数据看出,苏-35战斗机不仅可以飞得更快,同时具有较强的机动性能,已经具备超音速巡航飞行能力。 与AL-31F发动机相比,117S发动机的使用寿命增加了两倍多,两次大修间隔时间从500小时增加到1000小时,设计使用寿命从1500小时增加到4000小时。这对俄制航空发动机来说,可以说是破天荒地空前提高,意味着飞行员可以在发动机例行检修前完成更长时间的战斗飞行,同时可大幅降低发动机维修费用。配套的无氧起动系统,可以使发动机摆脱补氧起动,进一步压缩了飞机的再次出动准备时间。采用的全权数字电子控制(FADEC)系统,综合了原本相互分离的加力喷口调节器、进气调节器、起动控制箱和飞行小时计数器,可以更加快捷、有效地控制发动机的运转。 117S发动机采用了全向的轴对称(三元)推力矢量喷管,通过FADEC系统与飞机电传操纵(FBW)系统实现一体化控制,可以更加灵敏地控制飞机的飞行状态,提供短距起飞和超机动能力。该喷管能以35度/秒的速度偏转,偏转范围为±15度,使用范围为飞机表速不超过550公里/小时,没有高度限制。俄罗斯早在苏-3 7和部分外销的苏-30M系列战斗机中,已经运用了三元推力矢量技术,目前已经驾轻就熟。凭借这一成熟技术,苏-35战斗机可以轻松地改变飞行方向、迅速降低飞行速度和做出更加令人瞠目的过失速机动。 相控阵雷达 战斗机所用机载火控雷达经过数十年的发展,到目前已经发展到脉冲多普勒雷达和相控阵雷达并存的时代。从技术发展的角度看,相控阵雷达优于脉冲多普勒雷达,前者通过控制天线阵元辐射的电磁波相位,实现波束在空间电扫描;而后者则是一种利用多普勒效应而进行机械扫描的全相参脉冲雷达。在相控阵雷达中,又分为无源和有源两种。而从雷达的发展史看,先有无源相控阵雷达后有有源相控阵雷达。目前,美国的F-15、F/A-18、F-22、F-35,法国的“阵风”,日本的F-2,俄罗斯的米格-31等战斗机均已部分或全部使用机载相控阵雷达。苏-27系列原先使用的脉冲多普勒雷达,因采用倒置卡塞格伦天线比较落后。后来的衍生、改进型号逐渐换装平板缝隙阵天线甚至是无源相控阵雷达。 苏俄在研制机载火控雷达的一个鲜明特点是,通过加大雷达发射功率的措施来实现影响距离的提高。外在表现是加大雷达天线尺寸,进而加大机头直径。苏霍伊设计局在当年研制苏-27M时,再次采取这一措施,加大了飞机机头和火控雷达天线的直径。苏-35沿袭了这一做法,安装使用的“雪豹”E无源相控阵雷达,天线直径为960毫米,发射机最大峰值功率20千瓦,最大平均功率5千瓦。通常情况下,“雪豹”E雷达的相控阵天线可以扫描±60°的方位角和俯仰角。与西方国家将相控阵雷达天线以一定仰角固定的做法不同,“雪豹”E雷达的相控阵天线安装在一个万向支架上,利用液压系统的驱动,可以在方位上偏转±60度。这样,天线阵列借助于电子控制和机械操纵的双重影响,使雷达波束在方位上可以达到±120度,这意味着最大探测空间范围可以接近一个球形,只有身后120度的圆锥内成为盲区。当现役大多数战斗机的雷达还只能扫描到机头侧面60度时,苏-35战斗机的雷达覆盖范围已经扩大了两倍。 “雪豹”E是一种X波段多功能雷达,在边扫描边跟踪的模式下,具有同时截获和跟踪30个目标的能力。关于雷达反射面积为3平方米的空中目标在10000米或更高的高度飞行时,“雪豹”E雷达的迎头截获距离至少达到350~400公里,甚至可以在90公里外发现雷达截面积仅有0.01平方米的超低可探测性目标。该雷达在对地攻击模式,亦即在实施地形跟踪和地面(水面)目标截获时,主要利用低分辨率的“真实波束”、中等分辨率的多普勒波束锐化和高/超高分辨率的自适应合成孔径的聚焦模式,最多可以跟踪4个地面目标。它可以在同一时间锁定空中和地面目标,在对地测绘过程中,能够以足够的精度持续监视和跟踪一个空中目标,并可发射主动雷达制导导弹实施攻击。 先进座舱 二十世纪八十年代以来,由数字式航空电子信息系统(DAIS)带来的玻璃化座舱,平视飞行、握杆操纵(HOTAS)的驾机措施,在西方国家的许多战斗机上早已实现。具备这些特点的先进座舱,可以使飞行员将更多的精力用于战术决策而非环顾各个仪表。与骄人的气动布局和飞行性能极不相称的是,苏-27早期型号的座舱内依然挤满了机电式圆形仪表,不利于飞行员掌握空情。这种情况,在以后的部分“侧卫”飞机中有所改变。 在座舱设计方面,苏-35战斗机采用的玻璃化座舱,在俄罗斯战斗机中属于上乘之作。座舱内的战术显示和控制系统主要有一部视角为30度的IKSh-1M广角平视显示器、两个大型MF I-35彩色多功能液晶显示器,以及三个小型显示器组成。MFI-35显示器的尺寸为305毫米×230毫米,具有1400×1080像素的分辨率,能够分别显示主飞行仪表信息和目标 瞄准等信息,也可以清晰显示光学探测系统获得的外界景象。每台显示器都分成4个子窗口,可以根据任务计划自动管理。在三个小型显示器中,一个设置在飞行员的左膝盖位置,影响是一个多功能控制板,用于管理外挂武器系统和无线电系统;第二个显示器安装在飞行员的右侧,通常作为飞行数据显示的备份;第三个则是位于平显下部的、常规显示器,主要显示重要的瞄准和导航数据。 航空电子系统 苏-35采用了综合式模块化核心航电系统,具有多传感器数据综合与融合能力。其中的2台核心处理计算机互为备份,通过苏联/俄罗斯国标26765.52-87(相当于美军标1553B)数据总线在子系统/设备间建立互连,同时通过光纤通道实现视频传输。机上软件采用模块/层级结构和运用软件与操作系统的开放式标准接口,提高了软件的重构能力、功能扩展和模块复用能力。 除了先进的火控雷达和座舱显示设备外,苏-35的航空电子系统的先进性还体现在以下几个方面:导航系统采用高精度激光陀螺惯性导航/卫星导航系统,装有机群协同数据链和通用战术数据链,数据通信能力有了较大提高。一体化的地面任务规划及飞行后信息处理系统。功能包括在数字地图背景下生成战术和导航环境,在生成的导航环境背景下生成飞行计划,为飞机准备飞行任务;进行地面任务规划,批准飞行规划任务,将任务规划数据及地图数据加载到机载系统中;着陆后根据机载任务数据及话音/视频记录设备记录的数据,辅助飞行员或地勤人员进行作战任务评估和飞机系统状态及故障略论等。 作战能力 和苏-30、苏-33、苏-34一样,苏-35战斗机也有12个外挂点,最大武器载荷达到8吨,稍弱于以前的苏-27M。 苏-3 5战斗机在执行空战任务时,可以根据作战需要选择不同的空空导弹组合方案,分别为8枚R-27ERI导弹、4枚R-27ET1或R-27EP1导弹、6枚R-73E近距格斗导弹、12枚RVV-AE中程空空导弹。值得注意的是,苏霍伊企业在公开苏-35战斗机的外挂方案中,专门演示了一种在机身腹部和两侧机翼下携带5枚超远程空空导弹的情况。在此情况下,该机可以攻击300公里以外的预警机、加油机等空中目标。 苏-35战斗机在承担对地远程打击任务时,可以携带多种类型的空对地导弹。其挂载方案包括:6枚Kh-29TE或Kh-29战术导弹,俄语毕业论文,6枚Kh-31A反舰导弹或Kh-31P反辐射导弹,5枚先进的Kh-59MK远程反舰导弹,5枚Kh-58UShE增程型反辐射导弹。为了进一步增强对地攻击和反舰能力,苏-35战斗机还可以携带3枚3M-14AE巡航导弹或3M-54AE超音速反舰导弹,甚至能够针对打击航空母舰的任务要求,在机身腹部挂载1枚“宝石”M重型超远程反舰导弹。 为了能够有效地攻击小型机动目标,苏-35战斗机还可以挂装一具“游隼”导航与瞄准吊舱,从而可以更容易地使用精确制导武器。“游隼”吊舱直径390 毫米,长3000毫米,重约250公斤,内部装有红外摄像机、激光测距仪、电视和目标跟踪部件等设备。它可以为战斗机提供对地面和海上目标的搜索、跟踪与锁定,甚至在高机动状态下,仍然能够保证将目标锁定在视场内。 苏-35战斗机在实施常规对地压制任务时,可以携带多达8枚电视制导的KAB-500Kr、卫星制导的KAB-500S -E或激光制导的LGB-250,以及3枚KAB-1500Kr电视制导或KAB-1500LG激光制导炸弹。在非制导炸弹和火箭弹方面,该机与苏-30M系列战斗轰炸机的携带能力基本一样。 |