《校场》2020-12-31：雷达屏障能否让苏-57成为真正四代机？

源济

校场：雷达屏障能否让苏-57成为真正四代机？
新浪军事  2020年12月31日 09:02

自从诞生以来，苏-57一直因为隐身设计方面的缺陷受到吐槽，除了俄罗斯自己之外，几乎没人认为苏-57是一款名副其实的四代机，原因就在于苏-57采用了继承自苏-27的宽间距双发升力体布局，在气动设计上只能属于三代机的改进型。目前各国有关四代机的定义各有不同，但其中最重要的一项就是隐身。而采用宽间距双发的苏-57所采用的直通进气道，却几乎难以避免被雷达波直射发动机正面的命运，有了这样一个硬伤，苏-57在隐身设计上的其它瑕疵相比之下就几乎显得无关紧要了。




在苏-57原型机刚刚首飞不久，俄罗斯公布的照片就清晰地显示，苏-57发动机的正面几乎毫无遮档，在进气口正面即可一览无余，而一览无余意味着敌机的火控雷达如果采用了非合作目标识别（NCTR）技术，就可以从发动机叶片反射的雷达回波中分辨目标飞机的型号甚至子型号，而这一技术并不高端，在F-15C/D采用的APG-70脉冲多普勒雷达上已经是标配。




因此，对于采用宽间距双发布局的飞机而言，难以布置S形进气道成为困扰隐身设计的重要问题。此前宽间距双发布局的飞机中，只有YF-23战斗机利用纵向的S形进气道，成功实现了在正面完全遮挡发动机叶片，但YF-23D1纵向S形进气道并不完美，在某些角度依然能够直视发动机叶片，并且对于已经完成设计并交付的苏-57来说，采用这样的构型无异于重新设计，因此在俄罗斯电视台最新公布的视频中，我们看到了一项十分熟悉的设计，就是进气道内的导流吸波环，俗称雷达屏障。




由于在节目播出后，有人通过处理，使原本黑洞洞的进气道内部细节一览无余，目前这段视频已经被俄方紧急下架。从处理后的图片可以看出，苏-57使用了一种结构较为独特的吸波导流环，与此前使用在B-1B轰炸机和“超级大黄蜂”战斗机上的雷达屏障都有所区别。




作为一种致力于减少发动机叶片雷达反射的装置，吸波导流装置的设计，除了要考虑到有效遮挡雷达波，还要考虑到发动机的进气效率。当雷达波长大于吸波导流装置管道宽度的2倍时，雷达波会被完全屏蔽，在进气口被散射，此时隐身效果最好，也就是说，管道设计得越密集，阻挡雷达波的效果越好，因此我们可以看到在F-117的进气口处设置了网眼十分密集的雷达屏障。这样做的代价就是大大降低了进气效率，只适合用于F-117这样对机动性能毫无追求的攻击机。




除此之外，当雷达波长为吸波导流装置管道直径的1-2倍时，管道变成波导管，雷达波可沿其S形管道有效传播，但其能量依然会被大部分吸收，无法到达发动机叶片表面。而当管道直径大于雷达波长两倍时，雷达波会在管道内经过多次反射最终到达发动机叶片表面，随后在反射回去的过程中被多次吸收，返回对方雷达的能量依然会被有效减弱。从图片来看，苏-57采用的应该就是这种雷达屏蔽装置，美军B-1B轰炸机也使用了类似的雷达屏蔽器。虽然效果最差，但这种吸波导流装置对波长在2cm-2m的雷达波都能起到一定的减弱效果。




也就是说，苏-57在进气口使用吸波导流装置的效果，相对于使用真正S形进气道的隐身飞机而言，充其量只能是比裸奔状态稍微好上一点。实际上类似的技术在F-22和F-35上也有使用，不过却是用在尾喷管上。




F-22与F-35的尾喷管都使用了吸波导流装置以降低尾部的RCS。战斗机的发动机尾喷口内部结构十分复杂,一般布置有火焰稳定器、加力喷嘴、导流叶片、支撑结构等。这也使得发动机尾喷口成为后向RCS和红外信号特征最为突出的区域,F-22和F-35由于无法采用类似B-2那样的S形尾喷管，所以在尾喷管设置了螺旋状中心对称设计的吸波导流装置，遮挡了发动机的绝大部分机械结构。而苏-57是否使用了这样的结构目前并不清楚，不过在正面RCS都难以保证的情况下，苏霍伊是否会在后向隐身上多下功夫，是很值得怀疑的事情。




除了发动机正面的吸波导流装置外，实际上苏-57还在进气道前部设置了可调斜板。在低速情况下，可调斜板收起，而在超音速情况下，可调斜板放下，一方面可以起到为气流减速的效果，另一方面也可以起到对发动机正面的遮挡作用，高速情况下，甚至可以做到完全遮挡发动机正面。




目前，苏-57已经确定要换装两台推力达18吨的产品30发动机，如果在换装产品30发动机之后，苏-57能够达到相对较高的超音速巡航能力，在超音速情况下，由于发动机正面被完全遮挡，如果可调斜板也做了相应的隐身处理，苏-57在超视距空战的情况下，隐身性能确实之前外界设想的程度稍微有所改善。同时，在苏-57原型机的不断改进过程中，包括辅助进气口在内的各处细节也在不断调整，目的也是为了改善该机备受诟病的隐身能力。




但无论苏霍伊对该机的细节做出了多少改进，不可否认，苏-57在整体设计上，一开始就体现出了相对于其他几款四代机的差距。后期所做的大量设计调整，无非是为了弥补其一开始就存在的先天不足。对于四代机而言，隐身能力的差异，很大程度上成为评价其战斗力的重要指标。而设计一款成熟的隐身战机，离不开技术上的长期探索和积淀。在设计出F-22和F-35之前，美国就已经研制过“默蓝”和“拥蓝”两种隐身试验机。而中国虽然曾经在航空技术上远远落后于俄罗斯，但在隐身技术方面也很早就展开了探索，利用歼-7的机体改装过一架隐身试验机。




俄罗斯目前并未有公开的隐身技术试验机。与F-22同一年首飞的苏-47“金雕”战斗机，在气动外形与隐身飞机仍然有着很大的区别，尽管在苏-47身上，已经拥有了包括S形进气道以及内置弹舱在内的多项技术，但最终并未在苏-57身上得到体现。相比已经公开打开过弹舱的苏-47，苏-57的弹舱细节目前并未得到共开展示，只是投放过靠重力自由下落的Kh-59MK2巡航导弹以及从侧弹舱发射了近距格斗导弹。根据俄战术导弹公司总经理奥布诺索夫所言，目前苏-57仍然不具备从主弹舱发射重量较轻的中距空空导弹的能力。




无法发射中距空空导弹，也就意味着隐身状态下的苏-57甚至不具备起码的超视距空战能力，对于一架四代机而言，这几乎代表这架飞机完全不具备起码的战斗力。这与一般人印象中的“俄式工程学”显然有着不小的差距。如果俄罗斯无法解决安装弹射挂架后机体的强度以及武器的安全分离问题，那么这架被寄予厚望的俄罗斯下一代战斗机，可能会成为现代战斗机发展历程中最尴尬的一个设计。




从最近披露的画面中可以看到，俄罗斯可能已经启动了“俄版F-35”LMFS战斗机的设计，除此之外，俄罗斯此前还披露了米格-41战斗机的研制计划。同时进行三种隐身战斗机的研制和装备，在世界范围内也可以说是仅此一家。但对于GDP等同于中国一个省的俄罗斯而言，能否负担如此沉重的战机研发计划犹未可知，“曾经阔过”的虚荣心会给俄罗斯的未来带来什么，还是个未知数。