力不从心-浅析俄罗斯T-50战斗机二号机

力不从心-浅析俄罗斯T-50战斗机二号机
     近日，俄罗斯新一代作战飞机完成了首飞，标志着俄罗斯第五代作战飞机的研制计划又达到了一个新的阶段。
     从相关的图片来看，T-50的二号机的外形比T-50没有太大的变化，只是在局部进行了小的修改，显现T-50的气动设计基本上已经确定，量产型似乎与之也不太可能有较大的出入。
     当T-50试飞的时候，外界就发现该机给人一种“见面不如闻名”的感觉，尽管该机在总体采用了波束控制概念来设计飞机外形，以降低飞机的RCS，比如飞机机翼和尾翼互相平行，机身向菱形，以减少入射雷达电波的反射方向，但是在细节处理却可能用粗糙来形容，就对该机公开的相关资料来看，T-50的隐身存在以下不足；没有采用S进气道，这点非常让人感觉意外，这是因为进气道是飞机的强反射源之一，尤其是最重要的10-30度范围内对飞机的RCS影响最大，这是因为对于进气道来说，它面对气流，进气口和进气道内壁和发动机叶片构成了一个腔体结构，而腔体结构正好是雷达的强反射结构，这是因为雷达电波照射到腔体结构的时候，电波会在内表面间多次相互作用,包括反射和绕射.从而增强雷达回波的强度，就象我们对着空屋子说话，会产生共鸣和回声一样，所以隐身飞机一般采用弯曲的进气道来让转达电波进行多次反射，以降低其强度，T-50没有采用弯曲进气道来降低RCS实在让人感觉困惑，T-50另外一个腔体结构是其进气道和机体形成一个沟壑，它同样会起到增强雷达回波的功能，T-50还有一个令人困惑的地方就是它继续采用了与苏-27样式相同的传统鼓包形的IRST，我们隐形飞机一个设计的特点就是尽可能的减少飞机的突出物，象F-22这样的飞机表面几乎看到明显的突起，传统的天线多采用埋入式设计，这样是为了避免这些突起引发的散射，当飞机没有采用隐身措施的时候，这些散射可以忽略不计，当飞机采用了隐身设计的时候，这些散射源就不能忽视了，当年F-22就是因为无法协调探测系统和隐身之间的关系，而放弃了装备IRST，而F-35采用了分布式孔径设计，对于突出表面的器件采用复杂平面设计，以最大限度的偏离照射电波，而从图片上来看，T-50的IRST几乎没有采用任何的隐身措施处理，所以是一个不容忽视的散射源。
T-50这些缺点产生的后果就是相当影响其作战能力隐身能力，从而降低其作战能力，我们知道由于雷达和空空导弹对于迎面的目标的作用距离最大，因此战斗机一般采用迎头拦射的战术，以最大发挥机载武器系统的威力，相应的飞机的隐身处理也集中在前向，以最大程度降低对方机载武器系统的作用距离，而对于T-50来说，在关键的前向RCS处理是如此的粗糙，实在让人感觉意外，这也是外界对其评价不高的根本原因，还有就是机腹那个沟壑，我们知道第五代作战飞机要求具备超音速巡航能力，以快速抵达战区，拦击目标，并且还可以扩大机载武器的发射包线，考虑到空气阻力，飞机超音速巡航一般在较高的高度飞行，这样来自下方的雷达电波就成为隐身处理的重点，所以F-22这些飞机的机腹一般非常平坦，这样可以折射雷达电波，而T-50采用的沟壑结构显然不利于飞机在高空飞行，这意味着T-50在面对F-22的时候处于一定的下风。
对于T-50的这些缺点，有些不同的观点，比如说同样是隐身飞机的F-117和X-32就没有采用S 形进气道，确实F-117采用了进气口格栅，由于其格子的尺寸小于雷达电波的波长，因此对于入射雷达电波来就相当于一块倾斜的金属板，把入射电波偏离照射方向，一而X-32战斗机采用进气道格册，就是在进气道内部安装金属板，让电波在进气道的金属板之间进行多次反射，以降低雷达电波的反射强度，但是前一种方法会影响进气道的进气效率，所以一般不适合进气流量较大的战斗机，而X-32的发动机格栅技术可以收缩以增加发动机的进气量，所以T-50采取可能是和X-32相同的进气道格栅措施来降低飞机的RCS，但是X-32采取这样的措施有其原因，X-32的垂直起降型采用了鹞式战斗机的推力矢量形式主义，而这些喷口必须布置在飞机重心周围，这样就缩短了进气道长度，进行弯曲处理难度较大，所以X-32采用了直通型进气道，利用进气道格栅来降低飞机的RCS，T-50没有垂直起降型，所以并不需要做这样的考虑，况且从X-32落选来看，美国对于单纯采用进气道格栅的效果似乎还是采取保留的态度。
对于T-50这些问题，笔者的观点就是，似乎显现苏霍伊设计局在控制飞机的重量、体积和成本，其中体现最明显的就是飞机的S进气道，我们知道S进气道一个缺点就是由于进气道弯曲对气流的影响较大，会产生气流的旋涡和分离，从而影响进气道的总压恢复系数，结果就是可能降低发发动机推力，影响飞机的推重比，所以需要把进气道拉长在降低进气道的弯曲程度，从而减少对气流的影响，而进气道的拉长一个结果就是增加飞机的尺寸，从而增加飞机的体积、重量和体积，同样会降低飞机的推重比，所以采用S进气道有时候需要用大推力发动机做为支撑，而目前来看俄罗斯航空发动机工业发展迟缓，从苏联解体到现在只有AL-31F-M1型发动机定型投产，其技术水平只相当于美国的F-110-GE-129，更先进的117S发动机还是研制之中，并且从公开的资料来看其技术水平比其美国的F119还有一定的差距，所以出于对飞机性能的综合考虑，特别是可能对于发动机的信心不足，让苏霍伊设计局并没有采用S进气道的布局。综合考虑还发生在机体那上沟壑上面，我们知道第三代作战飞机开始利用涡升力来提高机动性能，但是三代机仍旧停留在机身涡的水平上，对于机头涡没有进行处理，结果当超过一定的角度，由于机头涡的分离会限制飞机的迎角，所以第四代作战飞机开始加强对机头涡的利用，这也是为什么四代机机头比较扁平的原因，这个设计可能是首先利用机头来控制相关的涡流，然后利用机身的沟壑整理相关的气流，以提高飞机的过失机动性能。
T-50二号机一个明显的改变就是机背上方又增加一个圆球状的物体，笔者觉得这个物体应该是红外警戒系统，它与座舱前的IRST构成了飞机上表面全向探测和警戒系统，如果推测属实的话，那么T-50的IRST比起F-35的DAIRS还是有较大的距离，DAIRS是分布式光学孔径系统，就是在机身周围嵌入式安装多个光学器件，形成对于战斗机周围全向的探测和预警，其优点就是可以光学器件位于机体以内，突出机体部分较少，因此对于飞机RCS的影响较小，但是即增加了飞机结构的复杂程度，也增加了飞机的重量和成本，这是因为如果嵌入到机体内，光学器件窗口的视野会受到限制，这样就需要较多的窗口才能实现对飞机周围的全向探测，如F-35的DAIRS就有6个光学器件窗口，由于每个光学窗口都需要有自己的器件、控制及连接系统，这样就会增加飞机的重量和成本，而突出机身外的IRST由于具备较大的视野，所以只需要2个就能实现对飞机周围的探测和警戒能力，显然这对飞机重量和体积的影响要小的多，但是突出机体外的系统会明显增加飞机的RCS，从这个角度来说，苏霍伊选择为T-50配备传统的IRST，主要目的可能还是控制飞机的重量和体积，从而让飞机保持足够的推重比，以保证飞机的机动性能。
通过以上分析，似乎可以认为T-50是一种防空为主的作战飞机，而不是象F-22那样需要深入到对方区域上空夺取空中优势，防空作战中可以利用己方防空雷达网来获取对方的大致信息，俄罗斯防空系统有较多的长波和超视距雷达，对隐身目标有较好的探测能力，虽然这些雷达的探测精度不高，但是已经可以对T-50进行一定的指挥引导，T-50可凭借这样的信息，绕到对方侧面发起攻击，在本土作战，对方只能凭借空中预警机进行指挥引导，所以只要T-50保持在较低的高度，凭借现有的隐身措施和地面杂波干扰做为掩护，还是可以做到先发制人的，另外还可以利用机载远程空空导弹伺机突然袭击对方的预警机，以切断对方关键的信息源，还有非常重要的一点就是目前主动雷达制导空空导弹的探测距离仍旧较为有限，对于隐身飞机的探测距离更低，所以隐身飞机之间的空战很可能要回到近距格斗时代，在这种情况下，四代机就需要拥有较好的机动性能，尽可能的做到隐身、机动等方面性能的统一，这也可以解释为什么T-50要在机背上装备IRST，当对方突进到视距以内，用红外制导导弹发起攻击的时候，就需要一种全向探测和警戒的手段来对红外制导导弹进行预警。
实际上T-50这些缺陷是美国和俄罗斯综合国力差距的结果，至从前苏联解体以后，俄罗斯经济不振，科研投入急剧减少，有限的经费还要重点保证战略武器的维护和更新，俄罗斯航空工业居然需要出口来维持运转，而研制第五代作战飞机需要大量的人力与物力资源投入，尽管近年来随着油价的上升，俄罗斯经济开始恢复，但是长期投入不足所产生的问题不可能在短时间内得到解决，而随着F-22和F-35的研制成功，俄罗斯逐渐陷入了隐形战斗机的包围圈，对于新型作战飞机的要求又比较急迫，在这种情况下，在保持基本性能的情况下，对于其他性能做必要的取舍就成了一种必须而又无奈的选择，这也是为什么T-50的身上给人一种力不从心的感觉的根本原因。力不从心-浅析俄罗斯T-50战斗机二号机
     近日，俄罗斯新一代作战飞机完成了首飞，标志着俄罗斯第五代作战飞机的研制计划又达到了一个新的阶段。
     从相关的图片来看，T-50的二号机的外形比T-50没有太大的变化，只是在局部进行了小的修改，显现T-50的气动设计基本上已经确定，量产型似乎与之也不太可能有较大的出入。
     当T-50试飞的时候，外界就发现该机给人一种“见面不如闻名”的感觉，尽管该机在总体采用了波束控制概念来设计飞机外形，以降低飞机的RCS，比如飞机机翼和尾翼互相平行，机身向菱形，以减少入射雷达电波的反射方向，但是在细节处理却可能用粗糙来形容，就对该机公开的相关资料来看，T-50的隐身存在以下不足；没有采用S进气道，这点非常让人感觉意外，这是因为进气道是飞机的强反射源之一，尤其是最重要的10-30度范围内对飞机的RCS影响最大，这是因为对于进气道来说，它面对气流，进气口和进气道内壁和发动机叶片构成了一个腔体结构，而腔体结构正好是雷达的强反射结构，这是因为雷达电波照射到腔体结构的时候，电波会在内表面间多次相互作用,包括反射和绕射.从而增强雷达回波的强度，就象我们对着空屋子说话，会产生共鸣和回声一样，所以隐身飞机一般采用弯曲的进气道来让转达电波进行多次反射，以降低其强度，T-50没有采用弯曲进气道来降低RCS实在让人感觉困惑，T-50另外一个腔体结构是其进气道和机体形成一个沟壑，它同样会起到增强雷达回波的功能，T-50还有一个令人困惑的地方就是它继续采用了与苏-27样式相同的传统鼓包形的IRST，我们隐形飞机一个设计的特点就是尽可能的减少飞机的突出物，象F-22这样的飞机表面几乎看到明显的突起，传统的天线多采用埋入式设计，这样是为了避免这些突起引发的散射，当飞机没有采用隐身措施的时候，这些散射可以忽略不计，当飞机采用了隐身设计的时候，这些散射源就不能忽视了，当年F-22就是因为无法协调探测系统和隐身之间的关系，而放弃了装备IRST，而F-35采用了分布式孔径设计，对于突出表面的器件采用复杂平面设计，以最大限度的偏离照射电波，而从图片上来看，T-50的IRST几乎没有采用任何的隐身措施处理，所以是一个不容忽视的散射源。
T-50这些缺点产生的后果就是相当影响其作战能力隐身能力，从而降低其作战能力，我们知道由于雷达和空空导弹对于迎面的目标的作用距离最大，因此战斗机一般采用迎头拦射的战术，以最大发挥机载武器系统的威力，相应的飞机的隐身处理也集中在前向，以最大程度降低对方机载武器系统的作用距离，而对于T-50来说，在关键的前向RCS处理是如此的粗糙，实在让人感觉意外，这也是外界对其评价不高的根本原因，还有就是机腹那个沟壑，我们知道第五代作战飞机要求具备超音速巡航能力，以快速抵达战区，拦击目标，并且还可以扩大机载武器的发射包线，考虑到空气阻力，飞机超音速巡航一般在较高的高度飞行，这样来自下方的雷达电波就成为隐身处理的重点，所以F-22这些飞机的机腹一般非常平坦，这样可以折射雷达电波，而T-50采用的沟壑结构显然不利于飞机在高空飞行，这意味着T-50在面对F-22的时候处于一定的下风。
对于T-50的这些缺点，有些不同的观点，比如说同样是隐身飞机的F-117和X-32就没有采用S 形进气道，确实F-117采用了进气口格栅，由于其格子的尺寸小于雷达电波的波长，因此对于入射雷达电波来就相当于一块倾斜的金属板，把入射电波偏离照射方向，一而X-32战斗机采用进气道格册，就是在进气道内部安装金属板，让电波在进气道的金属板之间进行多次反射，以降低雷达电波的反射强度，但是前一种方法会影响进气道的进气效率，所以一般不适合进气流量较大的战斗机，而X-32的发动机格栅技术可以收缩以增加发动机的进气量，所以T-50采取可能是和X-32相同的进气道格栅措施来降低飞机的RCS，但是X-32采取这样的措施有其原因，X-32的垂直起降型采用了鹞式战斗机的推力矢量形式主义，而这些喷口必须布置在飞机重心周围，这样就缩短了进气道长度，进行弯曲处理难度较大，所以X-32采用了直通型进气道，利用进气道格栅来降低飞机的RCS，T-50没有垂直起降型，所以并不需要做这样的考虑，况且从X-32落选来看，美国对于单纯采用进气道格栅的效果似乎还是采取保留的态度。
对于T-50这些问题，笔者的观点就是，似乎显现苏霍伊设计局在控制飞机的重量、体积和成本，其中体现最明显的就是飞机的S进气道，我们知道S进气道一个缺点就是由于进气道弯曲对气流的影响较大，会产生气流的旋涡和分离，从而影响进气道的总压恢复系数，结果就是可能降低发发动机推力，影响飞机的推重比，所以需要把进气道拉长在降低进气道的弯曲程度，从而减少对气流的影响，而进气道的拉长一个结果就是增加飞机的尺寸，从而增加飞机的体积、重量和体积，同样会降低飞机的推重比，所以采用S进气道有时候需要用大推力发动机做为支撑，而目前来看俄罗斯航空发动机工业发展迟缓，从苏联解体到现在只有AL-31F-M1型发动机定型投产，其技术水平只相当于美国的F-110-GE-129，更先进的117S发动机还是研制之中，并且从公开的资料来看其技术水平比其美国的F119还有一定的差距，所以出于对飞机性能的综合考虑，特别是可能对于发动机的信心不足，让苏霍伊设计局并没有采用S进气道的布局。综合考虑还发生在机体那上沟壑上面，我们知道第三代作战飞机开始利用涡升力来提高机动性能，但是三代机仍旧停留在机身涡的水平上，对于机头涡没有进行处理，结果当超过一定的角度，由于机头涡的分离会限制飞机的迎角，所以第四代作战飞机开始加强对机头涡的利用，这也是为什么四代机机头比较扁平的原因，这个设计可能是首先利用机头来控制相关的涡流，然后利用机身的沟壑整理相关的气流，以提高飞机的过失机动性能。
T-50二号机一个明显的改变就是机背上方又增加一个圆球状的物体，笔者觉得这个物体应该是红外警戒系统，它与座舱前的IRST构成了飞机上表面全向探测和警戒系统，如果推测属实的话，那么T-50的IRST比起F-35的DAIRS还是有较大的距离，DAIRS是分布式光学孔径系统，就是在机身周围嵌入式安装多个光学器件，形成对于战斗机周围全向的探测和预警，其优点就是可以光学器件位于机体以内，突出机体部分较少，因此对于飞机RCS的影响较小，但是即增加了飞机结构的复杂程度，也增加了飞机的重量和成本，这是因为如果嵌入到机体内，光学器件窗口的视野会受到限制，这样就需要较多的窗口才能实现对飞机周围的全向探测，如F-35的DAIRS就有6个光学器件窗口，由于每个光学窗口都需要有自己的器件、控制及连接系统，这样就会增加飞机的重量和成本，而突出机身外的IRST由于具备较大的视野，所以只需要2个就能实现对飞机周围的探测和警戒能力，显然这对飞机重量和体积的影响要小的多，但是突出机体外的系统会明显增加飞机的RCS，从这个角度来说，苏霍伊选择为T-50配备传统的IRST，主要目的可能还是控制飞机的重量和体积，从而让飞机保持足够的推重比，以保证飞机的机动性能。
通过以上分析，似乎可以认为T-50是一种防空为主的作战飞机，而不是象F-22那样需要深入到对方区域上空夺取空中优势，防空作战中可以利用己方防空雷达网来获取对方的大致信息，俄罗斯防空系统有较多的长波和超视距雷达，对隐身目标有较好的探测能力，虽然这些雷达的探测精度不高，但是已经可以对T-50进行一定的指挥引导，T-50可凭借这样的信息，绕到对方侧面发起攻击，在本土作战，对方只能凭借空中预警机进行指挥引导，所以只要T-50保持在较低的高度，凭借现有的隐身措施和地面杂波干扰做为掩护，还是可以做到先发制人的，另外还可以利用机载远程空空导弹伺机突然袭击对方的预警机，以切断对方关键的信息源，还有非常重要的一点就是目前主动雷达制导空空导弹的探测距离仍旧较为有限，对于隐身飞机的探测距离更低，所以隐身飞机之间的空战很可能要回到近距格斗时代，在这种情况下，四代机就需要拥有较好的机动性能，尽可能的做到隐身、机动等方面性能的统一，这也可以解释为什么T-50要在机背上装备IRST，当对方突进到视距以内，用红外制导导弹发起攻击的时候，就需要一种全向探测和警戒的手段来对红外制导导弹进行预警。
实际上T-50这些缺陷是美国和俄罗斯综合国力差距的结果，至从前苏联解体以后，俄罗斯经济不振，科研投入急剧减少，有限的经费还要重点保证战略武器的维护和更新，俄罗斯航空工业居然需要出口来维持运转，而研制第五代作战飞机需要大量的人力与物力资源投入，尽管近年来随着油价的上升，俄罗斯经济开始恢复，但是长期投入不足所产生的问题不可能在短时间内得到解决，而随着F-22和F-35的研制成功，俄罗斯逐渐陷入了隐形战斗机的包围圈，对于新型作战飞机的要求又比较急迫，在这种情况下，在保持基本性能的情况下，对于其他性能做必要的取舍就成了一种必须而又无奈的选择，这也是为什么T-50的身上给人一种力不从心的感觉的根本原因。