【军武次位面】作者:金色轰炸机
近期网络上有说法认为,第5代战斗机的隐身性能固然出色,但是在航程方面可能还不如一些第4代战斗机。比如F-22可是出了名的小短腿,曾经被嘲笑很多年。随着更多数据的公开,事实证明可能不只是F-22有这方面的困扰,就连苏-57也同样如此,那么情况真如此吗?
▲珠海航展上的苏-57E的宣传册,图片来源:网络
我们先来看苏-57的情况。在今年11月的广东珠海航展上,俄罗斯苏-57战斗机的表现非常出色,已经和外国买家签署了14架的出口订单。在机动性公开展示环节,苏-57的表现也十分惊艳,风头一时无双。可是有一个问题不看不知道一看吓一跳,作为双发重型隐身第五代战斗机的苏-57,航程居然还不如苏-27。这不是别人黑苏-57,而是俄罗斯自己的展板给出的数据暴露了这个问题。
▲珠海航展上的苏-57宣传册,图片来源:网络
上面的这两张图片是俄罗斯官方在珠海航展上给出的苏-57E信息,其中第4项标明了航程问题::如果只使用内油箱,苏-57E的最大航程只有2800公里。进行一次空中加油时,苏-57E航程可以达到5200公里,进行两次空中加油时可以达到7800公里。也就是说在常规状态下,苏-57E的最大航程只有不到3000公里,对比于苏-27战斗机的不加油航程3500公里居然还差了一大截。
有说法认为,这和苏-57本身的设计有非常大的关系。第一,苏-57的机身相比苏-27更扁平,所以压缩了油箱空间,载油量可能就是要更少。第二,苏-57的主机翼后掠角度大约为48度,苏-27则为42度,两者之间有6度的差距。这能说明什么问题?
在航空领域,主机翼后掠角度通常简称为后掠角,指的是机翼根到机翼尖向后歪斜的角度,本身的目的是为了减小空气阻力,同时,提高飞机在不同速度下的飞行稳定性。但后掠角的大小对于飞机的机动性能是有非常明显影响的,简单来说就是后掠角越小,越有利于提高升力,越适合低速飞行的战斗机。反之后掠角越大,升力越小,越适合高速飞行的战斗机。
▲苏-57拥有48度的大后掠角,图片来源:网络
苏-57的后掠角比苏-27更大,一方面是出于隐身设计的考虑。因为更大的后掠角可以把雷达反射到距离机头越远的位置,使得战斗机更不容易暴露。另一方面就是为了照顾高速飞行性能。当然这个角度本身,这也是结合了苏-57战斗机本身的飞行速度设计范围、气动效率、结构强度、制造成本等各种因素综合考虑后得出了数字。
苏-57用了48度的大后掠角,这一点是有利有弊的。好处就是能提高超音速飞行能力,但坏处就是会降低在亚音速飞行状态下的升阻比。升阻比与航程之间的关系是随着升阻比的大,燃油消耗少,飞机的航程也会增大。反之就是升阻比小,燃油消耗量就会大,飞机的航程就会缩短。通常来说,维持超音速飞行状态会比维持亚音速飞行状态更加耗油,所以在不考虑超音速飞行的状态下,即使苏-57和苏-27携带一样质量的燃油,仅仅因为后掠角度这一个因素的不同,也注定苏-57的航程比不过苏-27。
▲苏-57的两台发动机间距非常大,图片来源:网络
影响战斗机航程的设计因素当然不只有后掠角这一个,还有一个比较关键的就是双发之间的距离。一般来说,双发战斗机的发动机间距对于战斗机的气动性能有非常明显的影响。飞机在亚音速飞行状态下,更宽的间距更有利于减小阻力,增加航程。但在超音速飞行状态下,情况则恰好相反,是越窄的间距布置越有利于减小阻力。但还有一种特殊情况,那就是在超音速飞行状态下,当两台发动机之间的间距超过了发动机本身的直径,这个时候的阻力和双发没有间距的阻力情况几乎是完全一样的。
有几个非常典型的例子理解这个问题,比如F-14和苏-27战斗机都采用的是双发宽间距布置,所以他们在亚音速飞行状态下的阻力会更小一些,此时的机动性能会更强一些。而F-15和F-22战斗机则采用双发窄间距布置,这意味着他们在超音速飞行状态下的阻力会更小,机动性能会更强,但是也适当的照顾到了亚音速飞行。苏-57的情况就非常特别了,从图片上来看,很明显就可以发现它的两台发动机之间的间距明显已经超过了一台发动机的直径。这意味着苏-57在双发间距对于亚音速和超音速性能的影响方面找到了一个平衡,亚音速飞行时的阻力可能还要比苏-27更小。在这个问题上算是找回了一些油耗,弥补了一些航程。
▲歼20的后掠角更大,双发间距没有苏-57宽,图片来源:网络
总体来说,苏-57因为机身更加扁平,能够携带的燃油总量肯定要比苏-27更少。比苏-27更大的后掠角对于油耗和航程来说算是一个负面因素,但是苏-57又在双发间距问题上补了一些回来,最终做到了一个内油2800公里最大航程的数据,是相当不错的了。
苏-57长度19.8米,翼展13.95米。根据外国军事杂志《简氏防务周刊》的报道,苏-57的内油箱载油量为10.3吨,而普遍认为歼20的内油携带量也要比苏-57多出了1.3吨左右。
▲F-15战斗机,图片来源:网络
我们对比一个数据就知道了,F-15E战斗机在亚音速常规巡航状态下,可以携带的内油总量为15.7吨,可以飞行大约5700公里,也就是说,每百公里的油耗大约是0.27吨。苏27战斗机可以携带9.4吨的内燃油,最大航程3500公里,平均油耗也是百公里0.265吨左右。按照这个比例来换算,10.3吨内油的苏-47能飞2800公里,性能还算是不错的。
对比于歼20,对其航程的说法网络上的说法不一致,有的说起最远航程大约3000公里了,有说3500公里的,当然也有说4500公里,甚至还有说超过5000公里的。可以肯定的是,由于歼20的外形设计特点,它的后掠角度更大,双发间距比较窄,这两个因素对于亚音速飞行状态下的油耗都是比例因素,亚音速飞行时候应该还是比较费油的。另外,上述的这些只是苏-57E的数据,和俄罗斯空天军自用的苏-57应该还有写不同。俄军自用苏-57的航程可能已经突破3000公里,即使和苏-27差那几百公里,也不是什么要命的事。