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俄罗斯新一代垂直降落战斗机项目曝光,将全面摒弃苏式设计?

发布时间:2021-09-08 10:35:11
最近,俄罗斯媒体援引内部人士消息称,米格公司已经开展第五代垂直降落隐身战斗机的研发工作,并处于早期的计算机模拟阶段。如果这一项目推进顺利,将在未来的几年内实现原型机的制造和试飞。

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据称,这一项目包括两款飞机:

其中居于主导地位的是一款尺寸级别类似米格-35的载人战斗机。居于辅助地位的则是一款“忠诚僚机”无人机,可以提供空中加油和联合打击的任务能力。这两种型号基于“有人机/无人机协同作战”的理念开发,属于同一个战术框架下的产物。

从这些消息来看,米格公司这个项目的总体设计方向显然受到了美国F-35B垂直降落战斗机与MQ-25无人机的影响。

“忠诚僚机”酷似X-47B

在2021年莫斯科航展上,俄罗斯曾公开了一个“忠诚僚机”无人机模型。

从外观上来看,它采用了类似美国X-47B的设计,翼身融合带一个展弦比较大的后掠翼、采用机背进气。

与X-47B的主要区别在于它没有采用无尾翼布局,而是加装了一个内倾、形成三角封闭框架的倒V字形垂尾;这可以降低该机的飞行控制难度——特别是着舰操作,并对发动机喷管提供对雷达波的遮蔽效果。

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莫斯科航展2021上公布的“忠诚僚机”无人机,注意其倒V字垂尾设计

从一般设计规律上判断,“忠诚僚机”的设计重点是强调隐身、载荷航程、起降能力;而高速和高机动性能,则是属于被舍弃的性能方向。这也符合现有信息中,该机主要用途是提供空中加油和联合攻击能力的描述。

目前缺乏该机载荷能力等方面的准确信息,但是该机应该不具备超声速飞行能力。

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美国X-47B无人机,注意其无尾翼与内埋式尾喷管设计

从俄罗斯现有的能力来看,在“忠诚僚机”的设计工作中,气动、结构、基础飞行控制、动力等方面应该不存在太大问题。最大的难度挑战,可能来自于以下两个方面:

1.通信、指挥和自主决策能力

无人机的通信、指挥和自主决策能力是现代无人机系统开发中最核心、最困难的部分,这主要取决于机载电子电气设备以及配套的软件系统。

上世纪80年代之后,苏联基本放弃了无人机的发展;俄罗斯也是在格鲁吉亚战争之后才开始重视无人机的研发工作。

从经验角度来说,尚不能断言俄罗斯目前在无人机的前沿技术研发方面表现出了较强的能力。

2.全自动着舰功能

在战斗机实际着舰的过程中,航母处于不断颠簸起伏的状态,而且尾部会形成很大的紊流区域……因此,无人机要实现精确的全自动着舰,对于航母的着舰管理系统、无人机的飞行控制系统和发动机控制系统,都提出了相当高的要求。

苏联时期进行了一段时间的航母自动着舰系统的研发,但直至苏联解体时,这一系统的研发工作还处于很初级的状态,仅能起到有限的辅助作用。

进入俄罗斯时代,全自动着舰系统所需要的很多通用性技术,已经被应用在了实际型号中:比如全权限、相互交联的飞行控制系统和发动机控制系统……但是更多专门性研究、前沿控制技术,还有相当多的研究和试验工作需要完成。

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美国航母上搭载的AN/SPN-46雷达,用于精密跟踪测量舰载机降落的姿态轨迹

垂直,是起降,或只是降落?

相较于“忠诚僚机”,俄罗斯新一代垂直降落飞机公开的信息要少得多,布局形式等情况,外界都一无所知。

但是对比英国、苏联、美国的垂直降落飞机使用经验和设计思想变迁,可以肯定的一点是这款新飞机很可能会选择F-35B的“短距起飞/垂直降落”模式,而不是延续苏联时代的“垂直起飞/垂直降落”模式。

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雅克-38垂直起降飞机

在赫鲁晓夫时代,苏联高层将航母定义为“资本主义武器”,这导致苏联的航母研发工作非常曲折。同时也使得在相当长一段时间内,苏联的航母在设计理念、外形、使用方式上,必须刻意和西方国家所研发的航母形成明显区别。

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搭载雅克-38的基辅级航母

在基辅号航母和雅克-38战斗机的研发上,就体现了这样的设计思路:飞机只是军舰的附属物品,军舰的设计和使用方式不会围绕完全发挥飞机作战潜力的目的而展开,甚至必须刻意避免类似的设计特征。

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滑跃能使短距起飞的战斗机获得极大的能力提升。也就说,垂直起飞的技术价值远不能与垂直降落相提并论。

而同期的英国航母,则反映了相反的设计思路:航母是作为作战飞机的运作平台而存在的,围绕着这一核心,英国航母通过各种各样的手段来提升飞机的能力——允许更长的滑跑距离、借助甲板风、采用滑跃甲板设计等。

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和雅克-38布局高度近似的英国鹞式战斗机正是凭借着上述的三点,以“短距滑跃起飞+垂直降落”的使用模式实现了巨大的性能提升。发展到后期,鹞式战斗机在使用中可以达到的最大起飞重量远远大于雅克-38系列,在作战效能上几乎1架鹞就能顶5架雅克-38。

在F-35B的设计中,美军就曾仔细研究鹞式战机的实际作战经验和性能表现,决定将“垂直起飞”能力让步为“短距起飞”能力。这使得F-35B的设计制约得到了极大的解放,总体性能提升非常显著,和常规起降飞机之间的差距大大缩小。

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F-35B最大的设计突破源于使用方式上的妥协

而雅克-38也并不是唯一受困于苏联航母设计思想的战斗机,雅克-141战斗机上更体现得淋漓尽致。由于雅克-141要求具备超声速飞行能力,因此,其垂直起飞能力与飞机载荷航程、机动性等传统主要性能指标之间的冲突也更加严重。不客气的说,雅克-141身上的“高价低能”问题十分突出、远甚于雅克-38。

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雅克-141在1987年首飞后不久即停止研发,从未量产。

而今,苏联解体已经20余年,俄罗斯也积累了不少的航母使用经验。可以期待的是,以往雅克-38和雅克-141的研发经验和设计教训也会成为滋养其新一代垂直起降战斗机研发工作的肥沃养料。

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