苏57首次展示二元矢量喷管,结果是个外八字布局

二愣讲事 2024-12-13 16:44:15

据战区网站2024年12月11日报道,俄罗斯“第一频道”纪念苏霍伊和米格设计局85周年的纪录片《天空之王》的预告片中展示了一架苏-57052号机,这架飞机最引人注目的就是新安装的一个二元推力矢量发动机喷管,这走出了俄罗斯传统的三元矢量喷管的限制,走向了另一个重视隐身的发展方向。有趣的是这个发动机喷管竟然是向内倾斜安装的,是个外八字布局,这和苏-57的气动布局有很大关系。

本次视频展示的是苏-57的第二架飞行原型机T-50-2的尾部,该原型机于2011年3月首次试飞,机号蓝色052,2011年3月24日首次超音速飞行,随后它被用来测试改进型AL-51F-1(也称为产品30)涡轮风扇发动机,于2017年12月首飞,飞机上仅在左侧安装了一台产品30发动机,旁边安装了一台原来的AL-41F-1(117),飞机也改编号为T-50-2LL飞行试验台(LetayushchayaLaboratoriya)。

苏-57现在装备的AL-41F-1发动机的缺点是它无法提供超音速巡航性能——在不使用加力燃烧室的情况下持续飞行超过1.0马赫。而俄罗斯新一代产品30发动机由莫斯科Lyulka设计局开发,由位于乌法的UMPO生产工厂制造,具有更大的推力、更轻的重量、更少的元件数量和更低的运营成本,据说新发动机“比117的效率提高17%至18%”。如果指的是全推力,新发动机应提供17-18吨推力,而目前AL-41F-1为14.5吨。产品30发动机有一个三级压缩机(而不是当前AL-41F-1中的四级)和一个单级涡轮;发动机核心有一个五级压缩机和一个单级涡轮。产品30的干重估计为1.45吨,而AL-41F-1的干重为1.6吨。

产品30发动机具有推力矢量控制(TVC)、先进材料、优化的横截面以减少雷达和红外(IR)信号,以及全权限发动机控制(FADEC)系统。第一台产品30演示发动机于2016年11月11日在地面试验台上运行。2017年12月5日,T-50-2LL开始对产品30原型机进行飞行测试,据说使用新发动机后,苏-57的性能显著改善,而且后来T-50-2LL也开始对安装锯齿状喷管的发动机进行试飞。

在苏-57和苏-35中安装的AL-41F-1配备了轴对称型推力矢量喷管。这也称为三维推力矢量喷管,提供俯仰、偏航和滚转控制,这也是苏霍伊新系列战斗机都具备的超机动性的来源之一。而本次052号机换装的二元推力矢量喷管则是一次大变革。在之前的苏霍伊S-70猎人重型无人机所使用的AL-41F-1发动机版本已安装了一种固定式扁平二维喷管,旨在减少红外和雷达特征,但没有任何矢量控制。其实052号机的这个喷管在2023年6月左右的俄方公布的公司手册中就曾展示过完整结构与试验图片,这使得苏-57成为第二种二元推力矢量喷管战斗机。

F-22的F119发动机的二元矢量喷管是这种设计的典型,他由导流管侧壁与上下调节板和喷管固定端作动系统等组成,通过上下调节板偏转产生矢量推力,这种喷管缺点是从圆形的燃烧室到方形的喷管过渡过程中会较大损失推力,设计更难一些,工艺要求较高,还会增加重量。但好处也很多。这款喷管可以做出较大的俯仰偏转,能大大降低红外辐射与后向的雷达反射截面积,可以与飞机的后机体线型匹配,推力阻力小等优点。

052号机换装的二元推力矢量喷管有2个导流管侧壁和2个独立控制的调节板,这些以一定角度安装的调节板似乎具有冷却空气出口,将有助于冷却发动机喷管并降低飞机的红外信号。正常情况调节板可动,导流管侧壁应该是固定式的。但其展示的动画竟然是这个喷管还有三元矢量控制也就是左右侧转的功能,笔者认为这个改进还是延续原来的三元喷管的作动系统,也就是说他依然可以全向矢量。至于外八字布局,还是得说苏霍伊战斗机一脉相承的中央升力体布局,毕竟这种布局两台发动机距离太大,转动惯量大,因此滚转率较低。苏-35的解决方法是推力矢量喷管偏转轴线和垂直方向成32度夹角,通过发动机喷管差动,可以让飞机得到垂直方向和侧面方向矢量推力或者偏航力,这样就能够提高飞机的滚转速率。另外这种设计可能会减小飞机后向RCS值,其喷管内部可能也加装了带隐身材料的屏蔽器。

有趣的是负责AL-51F-1的Arkhip Lyulka设计局首席执行官叶夫根尼·马尔丘科夫(Yevgeny Marchukov)在《航空周刊》报道的评论中表示,当该计划启动时,苏霍伊公司对在苏-57上使用扁平喷管不感兴趣。直到苏-57安装AL-51F-1飞行之后才订购了二维喷管。马尔丘科夫解释说,由于苏霍伊“拒绝对机身本身进行改造”,因此才想出了一个相当复杂的扁平喷管来改造发动机。”马尔丘科夫在2023年夏天发表讲话时证实,新喷管已在地面试验台上成功运行,包括使用加力的测试。

战区网站猜测这种设计的发动机喷管可能也会用于进行改进的苏-57M战斗机。苏霍伊公司于2018年10月收到俄罗斯国防部的合同后,“深度现代化”苏-57M的正式开发工作也被称为T-50M。一度有报道称T-50M原型机已开始飞行测试于2022年中期投入生产,并于2024年底实现批量生产,但到目前一直没消息。而这种新型产品30也有一个缺陷,就是这种喷管无法实现与机身尾撑的融合,F-22借此极大缩小了尾部的横截面,同时与机身融合隐身性更好,产品30这么外八字布局是完全没法达到的,那么跟机身呈一定角度的二元喷管究竟能够减少多少RCS值,只怕还是个疑问呢!

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