苏-57:无奈的英雄

在2019年的莫斯科航展上,苏-57照例隆重登场。普京亲自邀请埃多安参观苏-57,加上土耳其可能在美国事实禁运F-35的情况下改买苏-57的传说不断,更是加强了人们对苏-57的极大关注。有说法苏-57是被误解的英雄。苏-57真是必须成为英雄,因为今日俄罗斯需要英雄来鼓舞人气,需要英雄来凝聚人心。但苏-57或许更是无奈的英雄。

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在2019年莫斯科航展上,普京特意邀请埃多安参观苏-57

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不管是被误解还是无奈,苏-57这个英雄是当定了,因为这是俄罗斯航空科技的命运所在

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苏-57的“57”据说来自“22+35”,真要有本事通吃,那就非常厉害了,但实际上是两边都没那个牙口,只好一边咬一半

英雄需要能做两件事:斩龙和救美,不过首先需要能斩龙,其次才谈得上救美。

人们一般认为,苏-57要斩的龙自然是F-22,最起码也得是F-35。俄罗斯方面号称苏-57的编号来自22+35,那更是要F-22和F-35通吃了。人们对苏-57的斩龙技的评判也大多来自与F-22和F-35的性能对比。但事情没有那么简单。

苏-57的路很长,走得很艰难。苏霍伊是在2002年赢得PAK FA项目的,也就是下一代战斗机,PAK 指下一代飞机,FA指前线航空兵,在这里间接指战斗机,所以有很多PAK xx项目,如PAK DA就是远程航空兵下一代飞机,间接指下一代轰炸机。在2005年,当时依然是苏霍伊总设计师的西蒙诺夫说到:“设计新一代战斗机遭遇了冷战时所没有的困难,那就是没有了作战对象以及必须全面赶超对手的设计意图。” 这决定了总体设计的基本考虑。

这是俄罗斯与西方蜜月未尽的时代,俄罗斯要加入北约都时有风闻。东方的中国则非敌非友,在技术上苏-27也代表可预见将来的最高水平。这些地缘政治因素决定了F-22只能作为参照,但不是必须压倒的对手。F-35也一样,而且那时项目刚刚启动,外界对F-35的理解尚且模糊。必须压倒的是美国第三代战斗机(F-15、F-16、F-18)和欧洲“两风”之类。这些也只是作为一般参照,不一定是政治或军事意义上的敌人。

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还在苏联时代的最后年代,米格就在研制米格I.44,在首飞之前功亏一篑

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在90年代,苏霍伊则设计了S-37

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F-117开启了隐身时代,F-22则把隐身、超巡和高机动结合起来,使得战斗机进入了全新的时代

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但F-18E将强化电子系统与有限隐身相结合,指出了另一条道路

在技术上,还在苏联解体的前夜,米格设计局就着手米格I.44的设计。由于苏联解体,计划还没有进行到原型首飞就难以为继了。在差不多同时代,苏霍伊也在着手下一代战斗机技术验证的研究,而且走得比米格更远,在1997年首飞了前掠翼的S-37。在这个时代,F-117已经投入了实战,但直到F-22出现,没有多少人认为高度隐身与高度机动的相结合是可能的,因此对未来战斗机空战的理解还是传统的近距格斗与超视距拦截的结合,顶多加点有限隐身。不仅米格和苏霍伊是这么考虑的,ATF项目落选厂家也都是这么考虑的,F-18E/F还是这么做的。这样的思维导致苏霍伊继续在机动性这条胡同拔足狂奔,同时配上强大的雷达和远近兼顾的武器系统。未来空中战场上“隐身不是万能的,但不隐身是万万不能的”这一新时代特点没有体现出来。

西蒙诺夫没有提到的是俄罗斯可能也根本供养不起足够的隐身性能。俄罗斯或许不乏具有远见卓识的总设计师,但隐身不是灵机一动、纸背上画一张草图就能实现的,隐身是从气动、飞控到材料、制造的系统工程,细节决定成败。90年代时,隐身、计算机化设计与制造等关键技术正在从黑科技向灰科技转化,这是高投入才能跟上形势的时代,但也是俄罗斯航空科技揭不开锅的时代,以至于在启动PAK FA的00时代,众多关键技术细节根本无从谈起,连团队和设施也处在失血休克后的苏醒阶段。苏霍伊对激进技术路线并不陌生,但眼下的困难是路要从昨天走起,过度强调隐身只是提出不可能实现的要求,苏-27研发时那样的壮士断腕等于直接自杀,所以技术风险的控制成为重中之重。

不管西蒙诺夫怎么说,战斗机设计时都有一个参照和必须赶超的对象。对于后发制人的国家来说,对手的最新锐战斗机就是这个对象,苏-27要求压倒F-15,米格-29要求压倒F-16,欧洲“两风”要求压倒苏-27和米格-29,这些都做到了。但对于领先国家(尤其如美国)来说,因为已经领先了,对手最新锐的战斗机对标的还是自己的上一代战斗机,自己只有继续往前拓展前沿才行,要求就改变为在使用寿命(一般30-40年)的前半周期能确保遥遥领先于对手在这一期间的理论上限,对任何实际可能出现的现有战斗机及升级都具有碾压性的优势;对于对手在半周期以后针对自己推出的应对,依然要能通过升级继续压住。F-15做到了,F-22看来也做得到。

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苏-57从一开始就有一个大难题:既不要求压倒F-22,又要比苏-27“足够先进”;对抗F-22和F-35则是后来的政治现实加上的要求

但PAK FA是比较特殊的情况。一方面要“无视”F-22,另一方面要比苏-27超前一代,还有投资和技术风险控制的限制,只能以压倒欧洲“两风”和与F-15、苏-27升级版相当的技术水平为目标。这样,“隐身化的深度大改苏-27”成为自然的技术路线。在某种意义上,苏-57与F-18E/F在理念上相似,当然大大加大了,也彻底解决了F-18E/F气动性能平平的问题。“隐身化的深度大改苏-27”是一个视角,“双料超级大黄蜂”或许是另一个视角。

所以,除了有什么武器打什么仗,打什么仗研制什么武器,还有第三个选项:有什么本钱研制什么武器。苏-57就是这样的情况。

但人算不如天算,北约东进、克里米亚危机、叙利亚等把俄罗斯一步一步逼进美欧敌人的圈子,突然,F-22和F-35成为很现实的对手了,但PAK FA这趟列车已经出站了,不能从头再来了。从这个意义上来说,苏-57的隐身达到设计要求,但设计要求落后于现实要求,这乃非战之罪。

在技术上,苏-57要求能在各种复杂条件下夺取制空权,并精确摧毁空中、地面和海上目标。为此,超巡、超机动优先,兼顾隐身。但可能超机动比超巡还要优先,或者说,得到更加充分的实现。

苏-57继承了苏-27中央升力体的气动理念,机动性的底子本来就好。更加成熟的推力转向不仅改善过失速机动,还是超音速机动的利器。可动边条则用更小的阻力代价实现了鸭翼的功能,进一步加强机动性。苏-57最终能达到甚至超过F-22的机动性并不惊讶。

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苏-57的可动边条用更小的阻力代价实现了鸭翼的功能,还是很有特色的

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采用“项目30”发动机后,机动性和超巡能力进一步加强

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但苏-57的超巡要求并不极端,米格-31的下一大PAK DP才要求长时间超巡

超巡也是重点,但中央升力体导致的很大的浸润面积在本质上增加超巡阻力,是对超巡不利的。超巡还需要特别给力的发动机。F-22的F119代表了90年代的最高水平,从传统的双转子涡扇中榨出最大性能,用低涵道比降低超巡阻力,但依然保留一点涡扇在起飞、着陆和亚音速飞行时低油耗的优点。据美国空军协会估计,F-22的亚巡作战半径可达1100公里,超巡作战半径就降低到830公里,还是很显著的。只有变循环才能在亚音速的涡扇低油耗到超音速的涡喷低阻力之间全程最优,这是超巡最需要的关键技术。现在没有俄罗斯研发变循环发动机的公开报导,即使有早期预研,一步到位直接装备苏-57是不可想象的。“项目30”还是涡扇,即使达到F119的水平,也受制于苏-57较大的阻力,而使得超巡性能受到限制。

俄罗斯空军对苏-57超巡性能的定位也可以从预期启动的PAK DP间接看到,这是下一代截击机,米格-31的下一代。这可能是世界上唯一的全新研制的专用截击机,其他主要空军国家都用高性能战斗机兼职了。这是俄罗斯特定国情决定的。即使苏联解体,俄罗斯依然是世界上面积最大的国家,以接近大一倍的差距遥遥领先于世界第二大的加拿大。同时,北方海岸地广人稀,但恰是美国轰炸机和巡航导弹来袭的最短路径。天女散花、分兵把守地大建雷达和防空导弹体系是不现实的,只有建设专用的远程、高速、大载弹量的截击机力量。

截击机对机动性要求不高,但对速度要求很高。在同样的到达时间要求下,速度提高一倍,控制半径就增加一倍。米格-31在M0.8亚巡时的作战半径达到1450公里,M2.35超巡(如果长时间开加力也能叫超巡的话)时降低到720公里,降低一半,不过抵达半径顶端的时间只需要1/3。就国土防空任务来说,这样的作战半径损失还是值得的,因为对防空拦截来说,及时到达是胜利的一半。亚巡作战半径更长,但只能转化为留空时间,并不能等效于实际可用的防空拦截半径。

据报道,苏-57的作战半径为1100-1300公里,不知道这是亚巡还是超巡。亚巡的话,这没有多少了不起,但超巡的话,这就大大超过F-22的水平,要求“项目30”发动机的水平也大大高于F119。现在还缺乏可靠数据证明是否做到。不过苏-57的预期超巡性能或许对常见的制空作战还是够用的,只是大概率达不到米格-31的水平,所以俄罗斯还是打算另起炉灶,研制PAK DP。

隐身本来就不是苏-57的设计重点,众多设计和制造细节的粗糙就不奇怪了。早年期望很高的等离子隐身也没有了消息。苏霍伊用更加强大的探测系统弥补,比如多阵面主动电扫雷达、机翼前缘L波段雷达、更先进的红外探测系统等。俄罗斯有通过系统整合来弥补分系统不给力的传统,但这是无奈之举,而不是高明所在。这和通过高明的战术配合来弥补个人球技的不足是一个道理。但精细、复杂的战术配合实际上也留下了破解的命门,只是把脆弱性转移到不同的方向去了。系统整合也是一样的。

据报道,苏-57将“通过生产线上的效率改进和系统层面上的统一”来控制成本,一般认为,后者是通过系统降级、与苏-35S共用实现的。苏-35S采用部分苏-57的系统技术,但在架构上还是老一代的,好处是成本低、技术成熟。这也可能是全规格关键系统的技术成熟程度和生产准备尚且远离要求的缘故,“项目30”发动机也是一样的情况。这对苏-57靠系统整合优势抵消隐身不足的影响还有待观察。

工程研发上有80:20规则,意思是说,80%的效果可以通过20%的努力获得,但要获得最后20%的效果,需要80%的努力。在代差级的进步面前,通过系统整合来挖尽榨绝上一代理念的潜力相当于深挖最后20%的效果。这或许可以在功能上对标下一代的50-60%水平,取得一时的均势,但下一代也是在发展的,代差最终只有通过换代来弥补。说到底,借助整体大于部分之和,是因为部分不给力。如果部分给力,整体不仅更加给力,也对对手的进步和反制较不敏感。苏-57在这一点上天生被动。这一被动很快就要兑现。

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留给苏-57“慢慢磨”的时间不多了,波兰即将装备F-35,这对俄罗斯是很大的刺激,必须赶在波兰前面部署苏-57

美国空军已经在大量换装F-35A,但尚未部署到欧洲。欧洲北约盟国也开始换装,但荷兰、丹麦、挪威、意大利、英国都远离俄罗斯,威胁较为间接。问题是波兰也订购了32架F-35A,一下子把威胁顶到门上了。

这32架F-35A当然不可能改天换地,但考虑到波兰与俄罗斯的世仇和激进民族主义的潜在威胁,加上加里宁格勒、东部边界的争议和前苏联波罗的海国家的俄罗斯族裔(占爱沙尼亚和拉脱维亚人口的25%左右,加上白俄罗斯裔的话,占比更大)问题,在可预见的将来,东波罗的海是欧洲最大的热点,巴尔干、乌克兰反而翻不起大浪花来。

除非作为北约进攻的一部分,波兰F-35A不大可能深入俄罗斯执行猎歼任务,但对加里宁格勒和俄罗斯西部地区是很大的威胁。由于战场相对窄小,F-35A速度不足都不是问题,但F-35A的隐身可以给苏-57造成很大的困扰。然而,不管是在政治、军事上还是在文化、民心上,不能压倒波兰是不可接受的。不管有没有误解,不管是不是无奈,苏-57都必须担当起英雄。

有意思的是,苏-57是少见的从研发开始就明确要求空空-空地并重的战斗机,中央机内弹舱的优点之一就是便于携带大型空地武器,苏-57的雷达也有很高的空地功能要求。在给定技术和成本限制下,多任务战斗机必定“全能无专”,在单项性能上不及专用战斗机,尽管后者也有一定的“一专多能”能力,如空战战斗机具有一定的对地攻击能力,战斗轰炸机具有一定的自卫空战能力。除了F-18这样的特例,主力战斗机走多任务路线是偏离美俄战斗机研发的一贯传统的,只有英法这样的“中等国家”才这么做。这或许准确地反映了俄罗斯对自己的真实定位。

不同的是,俄罗斯还是走重型战斗机路线,而不是英法和美国海军的中型战斗机路线。这一方面是俄罗斯的战术需要所决定的,另一方面也是俄罗斯自诩战斗机成本还算低的缘故。据报道,新近订购的78架苏-57的总价估计为1600-1700亿卢布(单价折算约合3500万美元),在第五代(中国称为第四代)战斗机中,这是很低的。但俄罗斯航空工业因为钓鱼报价过低而最后跳票的先例不少,苏-57的最后单价还有待观察。

英雄的另一个方面是俄罗斯确实需要一架全新的战斗机。这不仅是装备更新和刷存在的需要,更是延续航空科技血脉的必要。俄罗斯航空工业已经近30年没有认真设计过一架全新的高标准飞机了,苏-57是唯一例外。设计是一个方面,生产和供应链是另一个方面。俄罗斯现在大手笔订购苏-35S、苏-30SM、伊尔-76MD-90A、图-160M2等,一方面是替换已经老旧不堪的现有飞机,另一方面是把已经锈蚀的航空工业重新运转起来,吸引人才,恢复产能和供应链。本质上还是苏联末期的飞机只能用来练手,是为真正的先进飞机的生产做准备的。苏-57或许也一样,尽管低于人们的期望,这是俄罗斯重回世界第一梯队的希望所在,要用来凝聚起俄罗斯航空科技的“中央红军”的。

苏-57这个英雄是被误解的也好,是无奈的也好,最重要的是老子英雄儿好汉,希望在下一代。

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