俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目發(fā)展解析

■ 鐘滔 / 中國航發(fā)渦輪院

作為一型先進(jìn)的單座雙發(fā)隱身多用途重型戰(zhàn)斗機(jī)，蘇-57具備隱身、短距起降、超機(jī)動性、超聲速巡航等能力，能夠完成遠(yuǎn)/近距離空中作戰(zhàn)和對地打擊任務(wù)。自2010年首飛至今，蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)仍未能順利列裝部隊(duì)，原因何在，讓我們一探究竟。

按照俄羅斯戰(zhàn)斗機(jī)劃代標(biāo)準(zhǔn)，目前俄羅斯蘇-57是比肩美國F-22和F-35的第五代戰(zhàn)斗機(jī)。

從T-50到蘇-57

20世紀(jì)70年代末至80年代初，美、俄兩國各自都研制了第四代戰(zhàn)斗機(jī)：重型F-15和蘇-27，輕型F-16和米格-29。80年代初，美國提出了先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)（ATF）計(jì)劃，并于1991年開始研制和測試第五代戰(zhàn)斗機(jī)F-22原型機(jī)。為與美國抗衡，蘇聯(lián)空軍在80年代末也提出了研制新一代戰(zhàn)斗機(jī)的要求，以便在未來替代蘇-27和米格-29。為此，當(dāng)時米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局的米格1.44戰(zhàn)斗機(jī)方案和蘇霍伊設(shè)計(jì)局的蘇-47戰(zhàn)斗機(jī)方案展開了競爭。然而，蘇聯(lián)解體以及隨之而來的經(jīng)濟(jì)危機(jī)導(dǎo)致俄羅斯在聯(lián)邦成立之初面臨嚴(yán)重的財(cái)政困難，原本在競爭中獲勝的米格1.44方案被無限期擱淺。

2001年，逐漸走出困境的俄羅斯開始重振航空工業(yè)，俄羅斯空軍提出了對第五代戰(zhàn)斗機(jī)——未來前線航空系統(tǒng)（PAK FA）的具體性能要求。但此時的米格1.44在雷達(dá)隱身、機(jī)動性和多目標(biāo)攻擊等能力上已經(jīng)無法滿足新一代戰(zhàn)斗機(jī)的要求。而蘇霍伊設(shè)計(jì)局在蘇聯(lián)解體后通過批量生產(chǎn)蘇-27 / 30戰(zhàn)斗機(jī)在國際市場取得了巨大成功，獲得了大量經(jīng)費(fèi)用于支撐科研，與此同時，落選后的蘇-47作為飛行試驗(yàn)平臺幫助其積累了大量研制經(jīng)驗(yàn)。2002年，蘇霍伊T-50戰(zhàn)斗機(jī)方案憑借高可實(shí)現(xiàn)性和最大化滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，最終贏得了俄羅斯空軍第五代戰(zhàn)斗機(jī)的競爭。

2004年，蘇霍伊設(shè)計(jì)局完成了草案模型，并獲得了軍方認(rèn)可。2005年，俄羅斯首次公布了第五代戰(zhàn)斗機(jī)名稱——T-50（工廠代號）。隨后， T-50項(xiàng)目開展了大量試驗(yàn)，并于2010年1月完成了首飛。2017年，俄羅斯聯(lián)邦空天軍宣布，T-50正式獲得批量生產(chǎn)名稱“蘇-57”：“蘇”代表蘇霍伊設(shè)計(jì)局，數(shù)字“5”代表第五代戰(zhàn)斗機(jī)，數(shù)字“7”在俄羅斯文化中代表幸運(yùn)。2020年蘇-57將按計(jì)劃正式列裝部隊(duì)。

從T-50到蘇-57，俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目從蘇聯(lián)時代走來，歷經(jīng)坎坷，任重道遠(yuǎn)，成為國際航空舞臺上不可忽視的力量。

不對稱發(fā)展

美國F-22定義的第五代戰(zhàn)斗機(jī)主要特點(diǎn)是隱身、超聲速巡航、超機(jī)動性、戰(zhàn)況感知能力和信息融合能力等。作為抗衡F-22戰(zhàn)斗機(jī)的產(chǎn)物，俄羅斯在蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)研制過程中并沒有一味地跟隨、效仿美國標(biāo)準(zhǔn)，而是堅(jiān)持突出優(yōu)勢、揚(yáng)長避短的設(shè)計(jì)思路。

就性能而言，隱身被視為第五代戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)當(dāng)具備的革命性的關(guān)鍵性能。F-22戰(zhàn)斗機(jī)依靠在結(jié)構(gòu)布局、材料、涂層上的技術(shù)突破，可實(shí)現(xiàn)在敵機(jī)機(jī)載雷達(dá)站、防空系統(tǒng)雷達(dá)監(jiān)測下的低可探測性。相對而言，蘇-57在隱身性上并不占優(yōu)勢：大翼展增加了暴露風(fēng)險(xiǎn)；探出的尾錐和噴管增大了雷達(dá)和紅外暴露的可能；直流式進(jìn)氣道也使得壓氣機(jī)前端葉片成為極好的雷達(dá)波反射源。盡管后續(xù)進(jìn)行了一些改進(jìn)，但對比F-22戰(zhàn)斗機(jī)正面雷達(dá)截面積（RCS）0.01m2，蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)0.4m2的對應(yīng)參數(shù)還是將其在隱身性上的劣勢暴露無遺。所幸蘇-57從一開始就未打算過要復(fù)制成為俄版F-22——既然隱身性上無法超越對手，那就從機(jī)動性、航程和武器上發(fā)展傳統(tǒng)優(yōu)勢以制衡對方。例如，蘇-57在超機(jī)動性上可輕松實(shí)現(xiàn)平螺旋、鐘形機(jī)動、“眼鏡蛇”等高難度機(jī)動動作，相對于更適合遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)的F-22，蘇-57無論是在近距離格斗還是遠(yuǎn)距離追擊中表現(xiàn)都更為優(yōu)良。美俄第五代戰(zhàn)斗機(jī)主要參數(shù)見表1。

在綜合性能比拼中，有專家模擬了蘇-57和F-22的對抗過程：F-22憑借優(yōu)秀的隱身性能在空中先發(fā)制敵，首先發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并發(fā)射導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊，不過借助強(qiáng)大的機(jī)動性和速度，蘇-57有能力成功躲避并發(fā)射導(dǎo)彈給予回?fù)?，接下來勝?fù)則完全取決于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的作戰(zhàn)訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)和操控技能。但在相同條件下，即使是對抗F-35戰(zhàn)斗機(jī)，蘇-57在速度、機(jī)動性和武器掛載上的優(yōu)勢也會帶給它更大的勝算。

表1 美俄第五代戰(zhàn)斗機(jī)主要參數(shù)

敵無我有、敵有我強(qiáng)、敵強(qiáng)我制，可以說蘇-57通過發(fā)展不對稱優(yōu)勢另辟蹊徑，探索出了一條發(fā)展第五代戰(zhàn)斗機(jī)的俄式道路。

困局重重

盡管蘇-57肩負(fù)著俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)的重要使命，作戰(zhàn)性能比肩F-22戰(zhàn)斗機(jī)，但發(fā)展前景卻不容樂觀，發(fā)動機(jī)研制不明朗、性能差異、事故頻發(fā)、市場遇冷、第六代戰(zhàn)斗機(jī)研制來襲等因素讓蘇-57的發(fā)展面臨重重困局。

發(fā)動機(jī)研制不明朗

20世紀(jì)90年代，政治、經(jīng)濟(jì)上的雙重打擊使得原本在航空領(lǐng)域能與美國分庭抗禮的俄羅斯停滯不前。21世紀(jì)初決定重振航空工業(yè)的俄羅斯壓力很大，抬頭是美國一飛沖天的第五代戰(zhàn)斗機(jī)F-22，低頭是本國航空技術(shù)、材料、工藝的落后現(xiàn)狀，眼前是急需發(fā)動機(jī)的T-50。有鑒于此，俄羅斯立足本國航空工業(yè)的發(fā)展國情，著手解決當(dāng)下五代機(jī)動力需求與現(xiàn)有發(fā)動機(jī)研制水平之間的矛盾，選擇了一條曲線救國、分步實(shí)現(xiàn)的發(fā)展道路，即分兩個階段為俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)配裝動力：第一階段采用“5-代”AL-41F-1發(fā)動機(jī)填補(bǔ)動力需求；第二階段采用“5代”發(fā)動機(jī)“產(chǎn)品30”匹配戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)揮真正實(shí)力。這種分步走的策略雖屬無奈之舉，但也解了燃眉之急。

第一階段動力裝置AL-41F-1發(fā)動機(jī)（代號“產(chǎn)品117”）是由俄羅斯土星科研設(shè)計(jì)局為PAK FA項(xiàng)目研制的加力式渦扇發(fā)動機(jī)，用于配裝T-50原型機(jī)和首批批產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)。該發(fā)動機(jī)于2004年開始研制，2018年2月通過國家臺架試驗(yàn)，2019年投入批量生產(chǎn)。AL-41F-1發(fā)動機(jī)實(shí)際是AL-31F發(fā)動機(jī)（配裝蘇-27戰(zhàn)斗機(jī)）的深度改型，同時繼承了大量AL-41F發(fā)動機(jī)（配裝米格1.44戰(zhàn)斗機(jī)）的先進(jìn)研制經(jīng)驗(yàn)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：推力增加，最大加力推力達(dá)147kN；壽命提高到4000h；主燃燒室和加力燃燒室采用等離子無氧點(diǎn)火系統(tǒng)，可在空中無補(bǔ)氧條件下起動；全新的全權(quán)限數(shù)字式電子控制（FADEC）系統(tǒng)，集成了目標(biāo)控制系統(tǒng)，能保證對產(chǎn)品及其主要元件的控制、監(jiān)控和自動診斷；多余度發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，可在各種破壞因素影響下仍保持工作能力。

蘇-57第一階段動力AL-41F-1具備推力矢量控制能力

盡管通過一系列改進(jìn)，AL-41F-1發(fā)動機(jī)的推力、壽命、可靠性都有所提高，初步滿足了T-50作為第五代戰(zhàn)斗機(jī)的性能需求，但相比美國F-22選用的F119-PW-100發(fā)動機(jī)所引領(lǐng)的第五代戰(zhàn)斗機(jī)動力指標(biāo)仍有顯著差距。因此，被認(rèn)為真正與蘇-57相匹配的第五代發(fā)動機(jī)“產(chǎn)品30”一直在緊鑼密鼓的研制中。

第二階段動力裝置“產(chǎn)品30”是一款全新研制的發(fā)動機(jī)，計(jì)劃用于俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)蘇-57的批產(chǎn)型號。該發(fā)動機(jī)由俄羅斯聯(lián)合發(fā)動機(jī)制造集團(tuán)（ODK）承制，旗下所有企業(yè)參與研發(fā)，土星科研設(shè)計(jì)局負(fù)責(zé)70%的主要工作?！爱a(chǎn)品30”發(fā)動機(jī)采用全新結(jié)構(gòu)，大量使用新技術(shù)、新工藝和新材料。選用“產(chǎn)品30”的蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)將具有更強(qiáng)大的飛行和作戰(zhàn)能力，在不開加力條件下可以達(dá)到馬赫數(shù)（Ma）1.5（超過1800km/h），實(shí)現(xiàn)超聲速巡航，同時戰(zhàn)斗機(jī)也將具備更好的機(jī)動性、隱身性、經(jīng)濟(jì)性。不過“產(chǎn)品30”的研發(fā)和測試工作并不順利，雖然預(yù)計(jì)將于2023—2025年配裝蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)，但至今仍然處于試驗(yàn)階段，主要性能參數(shù)高度保密，只能從俄羅斯媒體報(bào)道中窺得一斑：最大推力為107.8kN，最大加力推力超過176.4kN，相比第一階段發(fā)動機(jī)推力提高近20%；推力質(zhì)量比達(dá)10∶1以上；耗油率與AL-31F發(fā)動機(jī)相當(dāng)，但推力指標(biāo)增加；等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，可避免在起動過程中由于向燃燒室噴射過量燃料而導(dǎo)致噴管“噴火”，提高戰(zhàn)斗機(jī)的紅外和雷達(dá)隱身能力；FADEC系統(tǒng)和推力矢量控制的鋸齒狀噴管。

在分步走策略下，一方面，俄羅斯利用第五代發(fā)動機(jī)先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有第四代發(fā)動機(jī)獲得第一階段動力，降低了研制風(fēng)險(xiǎn)、縮短了研發(fā)周期、迅速填補(bǔ)了飛機(jī)動力的迫切需求、推進(jìn)了俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目的發(fā)展，還為俄羅斯第五代發(fā)動機(jī)的研制爭取了時間；另一方面，第二階段發(fā)動機(jī)遲遲未能研制成功，缺少真正第五代戰(zhàn)斗機(jī)動力的蘇-57在高機(jī)動性、高速性、高隱身性等方面大打折扣，無法真正立足于世界第五代先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)行列。

事故頻發(fā)

2011年8月，在莫斯科國際航展期間，編號052的T-50-02戰(zhàn)斗機(jī)在跑道加速時右側(cè)發(fā)動機(jī)噴管噴火，隨后減速傘彈出，無人員傷亡。經(jīng)過調(diào)查，事故原因判斷為渦輪后壓力傳感器的壓力管產(chǎn)生了微小裂紋，裂紋導(dǎo)致噴管調(diào)節(jié)裝置無法保持渦輪壓差，在接通四路加力總管時發(fā)動機(jī)過熱，進(jìn)而發(fā)生喘振。

AL-41F-1發(fā)動機(jī)的FADEC系統(tǒng)經(jīng)改進(jìn)后運(yùn)用于蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)第二階段動力

表2 美俄第五代戰(zhàn)斗機(jī)動力裝置主要參數(shù)

2014年6月，在俄羅斯莫斯科郊外茹科夫斯基城，編號055的飛機(jī)在降落后右側(cè)進(jìn)氣道冒煙，隨后局部著火。雖然無人員傷亡，但該次事故是自PAK FA項(xiàng)目開展以來造成試驗(yàn)飛機(jī)損傷最嚴(yán)重的一次，飛機(jī)在維修后繼續(xù)開展試驗(yàn)。

2019年12月，一架蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)出廠試飛時在俄羅斯阿穆爾河畔共青城北120km處墜毀，飛行員成功彈射并由一架米-8直升機(jī)及時救援，事故現(xiàn)場無人員傷亡。目前判斷事故原因有兩種可能：一是飛行過程中AL-41F-1發(fā)動機(jī)發(fā)生故障；二是操作失誤。但具體原因尚未公布。

在俄羅斯官方資料公布的PAK FA項(xiàng)目3次事故中，從局部故障到整機(jī)墜毀，事故后果一次比一次嚴(yán)重，且在2019年12月墜毀的是首架批量生產(chǎn)的蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)，該機(jī)本應(yīng)在當(dāng)年年底正式交付軍方，墜機(jī)時執(zhí)行的正是交付前的出廠試驗(yàn)任務(wù)。受該事故影響，首批蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)向俄羅斯國防部的交付計(jì)劃推遲，俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)的質(zhì)量和安全性也受到各方質(zhì)疑，蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)海外市場僵局更加難以打破。

海外市場遇冷

蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)作為全球第五代戰(zhàn)斗機(jī)市場為數(shù)不多的成員之一，在研制之初其海外市場一直被看好。印度、中國、土耳其、印尼等國家都被視作蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)的潛在客戶。

早在2010年，俄羅斯與印度就達(dá)成了俄-印第五代戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)合研制（FGFA）項(xiàng)目，即在T-50基礎(chǔ)上研發(fā)適用于印度空軍需求的第五代戰(zhàn)斗機(jī)。但由于投入成本過高、項(xiàng)目進(jìn)展緩慢且與需求偏差大等原因，印度于2018年宣布退出FGFA項(xiàng)目，并表示將重新審查該項(xiàng)目，或考慮在蘇-57順利裝備俄羅斯空天軍后再行購買。

2019 年，俄羅斯蘇-57E（字母E 代表出口型）戰(zhàn)斗機(jī)亮相莫斯科國際航展，令人矚目。盡管許多國家對蘇-57E 戰(zhàn)斗機(jī)都流露出濃厚興趣，且在航展前相關(guān)負(fù)責(zé)人就向媒體宣布蘇-57E 已取得出口合格證及相關(guān)出口許可文件，但截至2020 年第一季度，蘇-57 尚未獲得海外訂單。

蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)海外市場遇冷可以說是意料之外，卻又在情理之中。就內(nèi)因而言，首先，蘇-57在西方認(rèn)可的第五代戰(zhàn)斗機(jī)核心能力之一的隱身性上優(yōu)勢并不突出；其次，第二階段動力“產(chǎn)品30”遲遲未能研制成功、選用AL-41F-1發(fā)動機(jī)的蘇-57性能被認(rèn)為與第四代戰(zhàn)斗機(jī)蘇-35相差無異；第三，墜機(jī)事件導(dǎo)致批量生產(chǎn)型號遭受質(zhì)疑且交付計(jì)劃推遲。以上種種一次次削弱了蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)在海外市場的影響力和競爭力，試問一款尚未列裝本國部隊(duì)的戰(zhàn)斗機(jī)怎么可能被國際市場認(rèn)可？就外因而言，除西方施壓外，為奪取空中優(yōu)勢，美國、俄羅斯、日本、法國等國已經(jīng)開始了下一代戰(zhàn)斗機(jī)的研制競爭，所涉及的人工智能、戰(zhàn)斗機(jī)變形、發(fā)動機(jī)自適應(yīng)、定向能武器等新技術(shù)、新概念使得第五代戰(zhàn)斗機(jī)的光芒逐漸暗淡，且2020年年初國際石油價格暴跌、新冠肺炎疫情影響讓全球經(jīng)濟(jì)遭受重創(chuàng)，海外軍備市場必然也會受到影響。

結(jié)束語

俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)從PAK FA項(xiàng)目代號T-50到批量生產(chǎn)型號蘇-57，歷經(jīng)政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的重重考驗(yàn)，呼之欲出，但又經(jīng)歷重重困局。第二階段動力是否能夠研制成功？戰(zhàn)斗機(jī)性能是否過硬？海外市場能否打破僵局？批產(chǎn)是否還有意義？種種質(zhì)疑始終圍繞著俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)蘇-57，只能留給時間去檢驗(yàn)和揭曉答案。

無論怎樣，隨著第六代戰(zhàn)斗機(jī)研制熱潮來襲，第五代戰(zhàn)斗機(jī)的光環(huán)終將慢慢褪去?；蛟S在未來，將預(yù)計(jì)的大批量調(diào)整為小批量生產(chǎn)，主要用于在海外市場回籠研制蘇-57花費(fèi)的資金、為下一代戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)提供經(jīng)費(fèi)支持，并在不斷改進(jìn)和完善系統(tǒng)與技術(shù)的同時，為六代機(jī)的研發(fā)儲備技術(shù)，這可能也不失為辦法之一。