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俄罗斯第五代战斗机苏57性能分析


DOI:10./j.issn.-.

引言

近年来,虽然面临着严重的经济发展问题,但俄罗斯始终非常重视先进武器系统的研制工作,以确保自身国家利益不受威胁。在这些武器系统中,作为俄罗斯首款第五代战机的苏-57备受各方重视。苏-57具备隐身特征及超声速巡航能力,装备系列化弹药,能够完成多种作战任务,具有较高的自动化程度,应用了人工智能技术,可以显著提高俄罗斯空军的能力。

年1月,在经历20年的艰难发展后,该型战斗机终于正式交付俄空天军,并有望成为俄空天军下一代核心作战力量。苏-57反映了在未来体系化作战环境下,俄罗斯对隐身飞机作战模式的思考,可以预见的是,苏-57的交付将极大提升俄空天军的作战实力,并对国际军贸市场产生重大影响。

1发展历程

作为前超级大国的主要继承者,俄罗斯具有非常雄厚的先进战机设计能力,其航空工业代表作苏-27/30家族及米格系列飞机在世界范围内享有盛誉,得到广泛应用,可以说与美国旗鼓相当。然而,随着综合国力的逐步衰落,其航空装备发展步伐逐渐落后其主要竞争对手。在美国第五代战斗机F-22首飞4年后,俄空军终于在年提出了自己的未来前线航空系统(PAK-FA)总体要求,开始了艰难的五代机研制之旅。随后,苏霍伊、米格及雅科夫列夫设计局分别提出了自己的设计方案。年,在权衡技术先进度及可行性后,苏霍伊设计局的方案获得了军方认可,并于年完成方案初步设计,年向外公布其研制型号名称为T-50。

此后,苏霍伊设计局于年制造出首架T-50原型机,并于年1月29日成功实现了首飞。然而,随后的试飞过程并不顺利。据公开的消息,年8月,2号原型机在莫斯科航展期间由于发动机故障损毁;年6月,5号原型机在降落后局部着火,对机体造成严重损伤。上述事故导致试飞进度受到严重影响,俄方最先预计年,苏-57的前身T-50就能正式量产并装备,但直到年8月11日,俄军方才宣布赋予其苏-57的正式军方型号。此时,距军方提出需求已过去16年,据首飞已过去7年的时间。

在得到军方认可后,苏-57研制及生产进度有所加快。据外电报道,为了验证实际作战效能,年期间,先后有4架苏-57分两次部署至叙利亚,开展实战化背景下的测试。年5月,俄总统普京表示,俄空军在年需要装备3个团的苏-57,并于年第五届俄罗斯(莫斯科)国际防务展上签署了于年交付76架苏-57的合同(最新消息是将于年底接收22架)。在年12月出厂试飞时,由于飞机控制系统故障导致首架量产飞机坠毁后,年1月29日,俄军方正式接收第一架苏-57,标志着经过近20年的努力后,苏-57终于进入了俄军装备体系。

2性能特点及分析

俄罗斯官方对苏-57的定位是用于摧毁敌方空中、地面及海上目标的多用途战斗机。为了实现上述目标,苏-57采用了低探测性设计、复合材料制造、混合翼身机身设计、多传感器集成、矢量推进技术、内埋弹舱设计以及智能辅助驾驶等一系列新技术。上述大多数技术在现有五代机中已有应用,而且苏-57的部分关键指标看上去并不令人满意,以至于有观点认为苏-57并不能算是真正的第五代战斗机。

但需要注意的是,在现代战争中,每型飞机都是作战体系中的一个环节,都有其确定的任务使命,在评价时需要结合其任务进行分析,不能盲目进行横向比较。因此在对苏-57的性能特点进行分析时,必须要考虑该型飞机在体系内的作用,并据此来判断性能的好坏。综合来看,苏-57的性能特点充分反映了俄罗斯基于本国国情对未来空战模式的认识,强调在作战体系内发挥作用,有所为有所不为。其突出特点主要有以下几点。

2.1高疆域可达性

俄罗斯幅员辽阔,横跨欧亚大陆,加之受地域限制,部分地区无法建立长期的航空兵基地,这就要求新一代战斗机必须能够在较短时间内独立到达作战区域,并具有较长的作战时间。在航程方面,在进行超声速飞行时,苏-57的航程超过km,是苏-27飞机航程的两倍多。当依靠机内燃油并以亚声速飞行时,其航程可以达到惊人的km,超过了F-22飞机携带两个外挂副油箱时km的航程[6]。在飞行速度方面,据俄罗斯方面宣称,当采用新一代产品-30发动机后,苏-57战斗机可以在不开启加力的情况下,以高达马赫数2的速度巡航。上述航程、速度指标在现有五代机中首屈一指。这样,仅需较少的苏-57即可实现全疆域到达,极大降低了整体采购成本。此外,苏-57对机场条件要求较低,并且具备极强的短距起降能力,这些特点都大大提高了其部署灵活性。

2.2高均衡性

苏-57是在俄罗斯现有技术条件下隐身性与敏捷性的均衡产物。在俄罗斯首次公布苏-57的相关信息后,不少评论都指出该型战斗机隐身性能严重落后于其它第五代战斗机,甚至有的评论认为苏-57并不能算真正意义上的五代机。美军在想定未来空战环境时认为,未来空战大多数发生在全球范围超视距情况下,要求战机具备穿透敌方强大的防空体系的能力,所以将战斗机隐身性能放在首位,强调超视距攻击。

而从俄罗斯的角度来看,就会得到不同的结论。一方面,由于近来俄罗斯国力的不断衰退,在战略上总体处于守势,所以未来战争大概率发生在俄罗斯境内或周边地区,这就意味着在作战时苏-57战斗机可以获得大量己方的情报支援;另一方面,俄军方通过推演认为,未来空战大多数还是发生在视距范围内,而要在视距作战中取得胜利必须要强调飞机的高敏捷性。当然,敏捷性必须是在保证能够进入视距作战范围的前提下进行设计的,也就是说需要在隐身性与敏捷性之间取得均衡。

基于上述两方面的设定,苏-57进行了与现有五代机不同的设计,在不同距离阶段通过不同的手段提高生存率,尽量使空战发生在视距范围内。如果是在境内或周边进行超视距作战超视距阶段,首先可以确定的是为了减少暴露概率,敌方隐身战斗机不会贸然开启本机雷达进行搜索,大多数情况下是通过数据链获得预警机的指令进行攻击,而迫于完善的防空系统,预警机不可能距离战场很近,这样就大大减少了高雷达反射面积的不利影响;第二,通过采用低可探测性设计以及大量使用复合材料,可降低苏-57对来自特定方向的雷达反射面积,尽量缩短敌方探测距离;第三,通过安置在苏-57机头侧面的雷达装置对敌方探测信号进行分析,可以保证飞机尽量沿雷达波束极化方向飞行,降低被敌机发现概率;第四,通过机载分布式雷达及KS-U分布式光电传感器对可能的来袭导弹进行探测并实施精确干扰,由于视距外来袭导弹飞行时间较长,加之苏-57具备的高敏捷性,使得躲避来袭导弹的成功概率大大增加。在进入视距内作战阶段后,雷达隐身性不再重要,更为重要的是低红外特征、低可见光特征及高敏捷性,这样才能及时占据有利攻击位置,进行有效攻击。苏-57战斗机通过矢量推力发动机、高升力翼身融合设计及先进飞控系统之间的相互配合,实现了远优于对手的高敏捷性,从而能在视距内对抗中取得胜利。

2.3高探测性

为了向飞行员提供全方位的战场感知能力,苏-57在全机部署了大量传感器,其中主要包括机载雷达系统及光电系统。其中,机载雷达系统负责远程探测任务,包括布置在机首位置的NO36-1-01型X波段主火控雷达、布置在机头两侧的NO36B-1-01型X波段侧视雷达以及部署在机翼襟翼位置的NO36L-1-01型L波段雷达,上述三种雷达所探测到的信息由NO36UVS型计算机处理后将态势信息提供给飞行员及Sh-自动化指挥控制系统,其中作为主雷达的NO36-1-01雷达集成了约个T/R组件,峰值功率约为15kW,最大探测距离达~km,可以同时跟踪28个目标,并能同时攻击其中的8个目标。借助于侧视雷达,可实现约°的前向探测范围,借助于L波段雷达,可实现对敌隐身目标的探测。

在通过上述雷达系统的相互配合,苏-57可以有效地在较远距离上发现敌目标。光电系统主要负责km左右范围内的探测任务,安装在机头上的KS环礁红外搜索跟踪传感器允许飞机从远处探测和攻击隐身目标,在不使用时,可将涂有吸波材料的保护罩面向航向方向,以降低雷达反射面。此外,光电系统还肩负着探测、干扰来袭导弹以及在低空或降落阶段辅助驾驶等任务。总之,通过不同传感器的相互配合,苏-57可以做到先敌发现,先敌攻击,有效应对敌方威胁。

2.4高可行性

面对对手的巨大压力,俄罗斯迫切需要一款新型战斗机来保卫自身利益。近来,俄罗斯经济因全球石油和天然气价格波动而受到打击,对国防研发的投入也力不从心。由此,在设计苏-57时必须要考虑其技术可行性及经济可行性。在技术可行性方面,俄罗斯需要解决的首要问题是有无问题。为了确保能够在短时间内拿出一款新型战斗机,苏霍伊设计局主要采取了两方面的措施。一是大量采用成熟布局及技术,例如苏-57战斗机的气动外形及发动机布局等特征与苏-27家族飞机高度相似,甚至有人戏称例如苏-57是被拍扁了的苏-27飞机。虽然采用传统布局方式可能会对隐身性能造成较大影响,但这样也大大降低了技术风险,加快了研制进度。二是采用分阶段开发的策略。受苏联解体的影响,俄罗斯国内航空工业受到沉重打击,在人才、技术、材料、工艺等方面有较大滑坡。以航空发动机为例,目前还是在AL-31F的基础上修修补补,已不能适应苏-57对超声速巡航、高敏捷性的需求。

因此,苏霍伊设计局选择了立足现实条件,分步解决问题的思路,分两个阶段为苏-57配备发动机。在飞机研制的初始阶段,配备AL-41F-1发动机以满足基本性能要求;待第二阶段产品-30发动机成熟后,再进行适应性改造,以使苏-57达到预定全状态。俄罗斯通过降低成本及引进外界合作者来实现经济可行性。据外电报道,在苏-57研制之初,俄罗斯便邀请印度加入。虽然由于在设计理念及共享核心技术等问题上与俄方存在分歧,加之周期过于漫长,印度在投入3亿美元后于年退出了开发工作,但俄罗斯仍然寻求印度重新加入开发,以降低其经济负担。此外,在开发过程中,俄罗斯国防部只提供了约20%的资金,其余由苏霍伊设计局自行承担,使得开发者十分重视成本的控制。此外,还通过采用与苏-30共线生产以及减少易损耗的吸波涂层等方式降低生产及使用成本。

2.5高任务灵活性

正如前文所言,俄罗斯将苏-57定位为多用途战斗机。一种飞机作战能力的决定性因素主要有平台能力以及配属弹药能力两方面因素。在平台能力方面,根据现有信息,苏-57的空重为17t,最大起飞质量为34t,其载荷携带能力可略见一斑。此外,苏-57在设计之初就十分重视弹药携带能力,虽然有评论对其单薄的中央机体是否能够容纳大型弹药表示置疑,但该机的弹舱容纳能力在五代机中首屈一指,可在内置弹舱中容纳远程空空导弹、反辐射导弹、空面导弹及制导炸弹。在配属弹药方面,形成了远中近搭配,内置外挂兼顾的系列化弹药家族,可根据任务需求进行选择。为了实现远程打击,俄罗斯研制了可内置于弹舱的,射程达km的Kh-59MK2亚声速巡航导弹,并于年5月公布了从内置弹舱发射的视频。该导弹不仅可攻击固定目标,而且可在空中进行巡逻,适时攻击可移动目标。此外,苏-57还可在内置弹舱中携带射程达km的Kh-58UShK远程反辐射导弹,可对敌预警系统形成有效威胁。在进行中距空空作战时,苏-57可使用内置于弹舱的配备主动电子扫描阵列雷达导引头的K-77M导弹实现超视距攻击。

根据报道,最新研制的R-37M型高超声速空空导弹已经完成了初步测试,内置于弹舱内的该型导弹可以以6倍声速飞行km进行攻击,这些数据远超F-35所配备的AIM-C(射程km)及AIM-JATM(射程km)。在进行近距格斗时,可使用具备发射后不管能力的K-74M2空空导弹。在对面攻击弹药方面,苏-57配备了射程为km的Kh-31AD反舰导弹、射程为km的Kh-31AD反舰导弹、射程km的Kh-58UShK远程反辐射导弹以及射程km的Kh-31PD反辐射导弹。此外,在不考虑隐身性能的情况下,苏-57还可在外挂点加挂多达5t的弹药。

综上所述,通过强大的平台携载能力以及多样化、系列化弹药的相互配合,苏-57不仅能有效进行空战,而且还能完成进行对面攻击任务,是名副其实的多面手,具有极高的任务可用性及灵活性。

3对俄罗斯的意义

尽管经历了漫长的研制过程,俄罗斯还是如愿以偿地获得了自己的第五代战斗机。尽管西方对苏-57战斗机有着不同的评价,但对于俄空天军而言,苏-57战斗机有着十分重大的意义,以至于国防部副部长尤里·鲍里索夫评价苏-57战斗机时说:“在过去40年中我们从未制造出类似的平台”。

3.1弥补防空漏洞的重要支撑

俄罗斯与西方国家在乌克兰东部、叙利亚以及伊朗核问题等方面的利益存在着巨大分歧,俄美、俄欧之间的关系日趋紧张。为了进一步压缩俄战略空间,美国及其盟国在俄罗斯周边部署了大量第五代战斗机,而俄罗斯现有的防空体系并不能有效地应对以F-22为代表的高机动隐身飞机,俄国家安全受到了严重威胁。苏-57的装备使俄罗斯具备了在境内对抗第五代隐身战斗机的能力,最少限制了对手的活动能力,弥补了防空漏洞。

3.2有人/无人协同作战的重要节点

未来的空中作战力量中,无人机将占据重要地位,甚至有人推测下第六代战斗机将是无人机的天下。但受人工智能技术发展水平以及交战规则的限制,实现无人机独立作战还需要较长时间。为了尽快将无人机投入实战,部分国家开展了有人/无人协同作战研究,其中俄罗斯研制了具有隐身能力S-70猎人攻击无人机作为苏-57的忠实僚机,并于年9月实现了伴飞。与美国XQ-58A女武神无人机等有效载荷较小的伴飞无人机不同,S-70猎人攻击无人机采用Al-31F发动机作为动力,起飞质量达到20t,有效载荷较大,配备了大口径有源相控阵雷达,可通过高速数据链路与经过改装的苏-57战斗机实现数据共享,并在苏-57战斗机的指挥下开展战斗,从而组成了隐身远程打击/侦察作战系统。

虽然S-70猎人攻击无人机在隐身能力方面不尽如人意,而且其实际作战能力还有待验证,但不得不承认的是,通过两者的结合,能够大大拓展苏-57的使用模式,提升其作战效能。近年来,俄罗斯加快了S-70猎人攻击无人机研发工作,全新结构的S-70猎人攻击无人机计划于年实现量产,届时其性能将得到大幅提升。此外,俄方已开始研制机载设备和可使苏-57控制小型察打无人机群的专门软件,研制成功后1架苏-57可在内置舱携带超过10架察打以及电子战无人机,在进行作战时可以对敌方防空系统进行干扰或进行直接攻击。

3.3巩固传统伙伴关系的重要手段

一直以来,俄罗斯在国际军贸市场中占据重要地位。为了吸引潜在客户,俄罗斯一直对苏-57进行高调宣传,不仅破天荒地允许红星电视台历时两年拍摄其研制纪录片,更是先后两次将还未定型的苏-57派往叙利亚进行真实战场环境下的测试,引起了印度、阿尔巴尼亚以及土耳其等国对苏-57高度


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