苏霍伊T-50：翼下茧包证实为导弹挂舱

晨枫

俄罗斯正在研制的苏霍伊T-50的两侧翼下有一对奇怪的茧包。这对茧包不具备特殊的气动功能，也远远超过襟翼、副翼作动机构的需要。多年来，关于这对茧包的作用的猜测不断，主流猜测为这是用于吊挂近程空空导弹的弹舱，也有猜测为这是安装电子战设备的，但都缺乏证据，而苏霍伊方面始终没有任何说明。近日公布的一张4号机T-50-4的清晰大图明显地显示了茧包舱门的开启线，在长度上接近翼下吊挂的R-77，足够容纳R-72一级的近程空空导弹（可能需要折叠或者缩短单翼）。2015年莫斯科航展上展出的UOMZ/叶卡捷琳堡的101KS-P低空飞行和降落用的辅助红外装置（属于101KS光电系统的一部分，还包括红外搜索跟踪、红外低空导航-目标指示、紫外导弹预警等）也明确说明用于和近程空空导弹一起安装在T-50的茧包内，因此确认茧包的作用。
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- ?# k$ U1 r& b  I, w; i/ ]* }翼下茧包有清晰的开启线，说明确实是武器舱
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隐身战斗机强调超视距空战，但视距内空战依然不可忽视。不仅有中程空空导弹一击不中的问题，还有众多目标拦截不及的问题。没有近程空空导弹好比在战场上裸奔，这是很糟糕的处境。但近程空空导弹通常采用导轨发射，而且通常为先锁定后发射。有些先进型号现在也有先发射后锁定的模式，但近距格斗本来就是飞行员、飞机和导弹的超极限拼死相搏，尽管导弹有机载火控系统的引导，先发射后锁定依然要“半盲目”地飞行一段时间后才能转入有效的锁定追踪状态，容易错失战机。
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# H+ x. o$ ]0 Q: f: DF-22在机身两侧有专用的弹舱，舱内有可以伸出的发射导轨，解决了近程空空导弹的问题。歼-20的解决方案类似，但舱门和导轨设计十分巧妙，导轨伸出后舱门可以关闭，不仅改善了隐身，更是大大降低了阻力，也避免了潜在的舱门在复杂气流中的振动导致的加强和增重问题。T-50提供了全新思路，把近程空空导弹弹舱改到翼下，可能依然需要用可伸缩支架把发射导轨顶出来，便于导弹先锁定后发射，但支架可以较短，发射条件与传统的翼下发射很相近，十分便于导弹与T-50的匹配。相对于在平直的机侧整体结构里“挖”一个弹舱出来，T-50的方案在结构效率和空间利用率更高。茧包的前后端可以容纳电子战天线或者光电设备探头，增加电子攻防能力和态势感知，还避免了像F-35和歼-20那样在机体上突出的鼓包。如果歼-20在未来考虑类似的茧包方案，可以把现有机侧弹舱的空间用于增加可观的机内燃油，这是值得考虑的。
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T-50有可能成为首先装备机侧雷达天线的战斗机

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+ b; t$ o8 z3 T4 q  _9 ^# FT-50还像苏-35一样，装备机翼前缘的L波段天线，这是苏-35的机翼前缘L波段天线
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T-50的另一独特系统是机载雷达。传统上，机载雷达只有一个天线，通常安装的机头锥内。但T-50的提霍米洛夫N036“松鼠”雷达的天线有5个之多：机头前向（1个）、机头两侧（2个）、机翼前缘（2个）。前向的X波段（波长3厘米）机头天线像通常的主动电扫一样，向上倾斜15度，避免垂直与正前方而自身形成强烈反射源。其实向下倾斜可以达到同样的目的，B-1轰炸机的被动电扫雷达天线就是向下倾斜的。但战斗机的主动电扫天线几乎无一例外地统统向上倾斜，这是因为在盘旋格斗中，敌机的概略位置偏上为主。轰炸机没有这样的问题，反而要求在低空飞行中观察地形地物和用于避撞引导，当然还要观察地面敌情，包括目标和防空。战斗机以空战为主，但天线向上倾斜也造成下方视界受到影响的问题。另外，主动电扫天线虽然可以用固定的天线扫描上下左右正负60度以上的圆锥，更大的离轴角度还是无能为力。俄罗斯曾经在机扫支架上安装电扫电线，用意就是增加扫描范围，但T-50索性增加了侧向天线，同为X波段，而且巧妙地利用机体侧面外倾的角度，向下倾斜15度。侧向雷达不仅确保前半球空情感知，还增加了对地观察。

前向天线的对地视界受到损失，但毕竟天线尺寸大，还是能保证足够的前向对地状态感知，但对地突防最严重的防空威胁经常来自侧面。对于突防的战斗机来说，前向暴露面积小，前向敌情受到严密关注，由于高速接近和离去，暴露时间也较短。但侧向则相反，不仅暴露面积大，敌情观察也无法面面俱到（所有有需要双座的后座飞行员加强观察侧后的说法）。更糟糕的是，突防飞机对侧翼威胁的相对速度较小，大大增加了暴露时间，尤其是在航线两侧距离稍远但依然在有效射程之内的敌人。侧向天线对于这样的情况非常有效，不仅及时预警，还可以引导先发射后锁定的对地攻击武器。

/ V, |. F. a" _& H# T; G+ R/ X在空战中，侧向天线同样有巨大的价值。隐身战斗机之间的空战的重要特点是隐蔽接地、突然发难。隐身、速度和机动当然是免遭攻击的有效手段，但更加全面的态势感知才是有效保障。为了进一步加强反隐身探测，T-50还装备了与苏-35S相似的机翼前缘L波段（分米波）天线。俄罗斯方面的说法为这是敌我识别天线，这可能是“库兹涅佐夫”级“航空巡洋舰”一样的名词游戏。敌我识别天线早已有之，根本没有必要那么大。L波段的波长较长，用于概略探测隐身目标的效果优于X波段，而X波段更加精确，适合用于跟踪和火控。隐身不是从雷达上消失，而是将自身特征信号的能量大大降低，特征也淹没在杂波之中，在敌人雷达上呈现出忽隐忽现、难以识别的“可疑目标”。L波段天线可以较为确定地概略定位隐身目标，确认敌友，这大概就是俄罗斯版的敌我识别了。T -50的隐身设计并不突出，用侧向天线和机翼前缘L波段天线的更加强大的态势感知能力补偿，倒是很实际的考虑。由于长期缺乏现实威胁，美国空军对于反隐身的考虑刚开始，没有机翼前缘L波段天线的相关报导。F-22早就有加装侧翼天线的设想，但苦于经费，与数据链和其他先进技术一直耽搁下来。F-35倒是没有公布过有侧翼天线的设想，除非全向光电探测系统能替代雷达的功能，否则在与隐身战斗机的空战中容易吃亏。歼-20的机载电子系统还在保密之中，是否采用侧向天线不得而知。如果T-50按时服役，这将是世界上第一种装备侧向天线的战斗机，但T-50的按时服役成了大问题。

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T-50从6年前首飞到现在，总共只有略多于700小时的试飞，远远低于全新设计所需的典型试飞工作量
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( g9 j! M8 `& ]4 t* @2 {4 Q作为俄罗斯高科技复兴的象征，普京对T-50寄有重望

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$ I: o3 I3 s; a9 p2014年莫斯科航展上3架T-50编队飞行，给人们以服役在即的印象
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俄罗斯希望T-50像苏-27一样，成为型号发展和出口的成功范例

T-50是2010年1月29日首飞的。T -50的首飞被认为是俄罗斯尖端科技复苏的象征，普京甚至宣布将在2016年12月31日前服役，在2020年前装备至少60架。但此后T-50陷入不断的技术问题，研发进度大大推迟，到现在只有略多于700个小时的试飞时间，这对于这样一个重大的研制项目实在是太少了。到2015年，已有5架T-50原型机组装完毕，但这些飞机经常趴窝，或者接受不断的修改。第一架T-50-1 在2011年8月到2012年9月之间回厂大改，据说是因为结构损坏，可以肯定的是机背蒙皮更换了。5号机T-50-5在2014年6月10日的试飞中在跑道上起火，用了16个月的时间大修，现在重新命名为T-50-5R，在2015年10月16日重上天空。6号机T-50-6半途而废，组装停止，已有部件用于修理其他飞机。2014年以来，T-50-2、-3、-4主要在阿赫图宾斯克的契卡洛夫国家试飞中心有空军试飞员试飞，但至今没有可以确认的实弹发射。2015年2月，俄罗斯宣布，将在2015年里再组装完成3架原型机，但一架都没有交付。按计划，2016-18年间应该组装8架T-50S预生产型，2019年开始正式的批量生产，现在看来计划要推迟。2014年莫斯科航展还出动3架展示，2015年只出动1架了。

7 e* O3 _5 {" t0 V现在组装的T-50属于“第二阶段”设计，原设计在试飞中发现严重的结构强度不足的问题。T-50的气动设计被看成是苏-27的隐身大改，这又对又不对。苏霍伊在对F-22深入分析后得出结论，F-22这样的紧密并列发动机的双发布局只能发挥上下偏转的推力转向，不可能实现横向的推力转向，因此没有充分利用推力转向的潜力。另外，紧密并列的结果是使得机内武器舱的空间碎片化，每一个弹舱都难以容纳大型武器，空间利用率较低。宽间距双发则没有这样的问题，双发之间的“隧道”空间是天然的机内武器舱，不仅空间利用率高，而且位置靠近重心，武器投放对重心的影响小。苏-27开始的气动和结构设计经验当然是不言自明的额外加分。宽间距双发还可以通过飞火发联控，使受控平螺旋成为可用的战术动作，这将是世界上的首创。
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T-50与苏-27有深厚的血脉
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由于进度严重拖延，俄罗斯空军只得以苏-35过渡，但苏-35和苏-32都是苏-27的深度改进，基本设计都已经30多年了
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不过宽间距双发不仅湿面积大，超音速巡航阻力大，对发动机推力提出额外要求，还因为机内武器舱而对结构提出额外挑战。从正面看，宽间距双发布局好像挑扁担一样，宽厚的机体相当于扁担，两端的双发相当于水桶。苏-27由于机体内只要求布置油箱，结构加强的设计自由度较大，相当肥厚的扁担容易做到足够的刚度。T-50的扁担下半挖空了，作为机内武器舱，这大大增加了保证足够结构刚度的设计挑战。 由于T-50双发的悬吊结构，“扁担”的宽度只有中机身这短短的一段，进一步增加了难度。T-50在试飞中，发现了结构刚度不足的问题，“第二代”的主要结构改动正是为了加强刚度，但这不可避免地增加了重量。根据多方面报导，T-50大量采用复合材料，但俄罗斯的复材水平相对落后，结构强度和刚度不达标，可能需要用先进金属材料补强。中央隧道的刚度问题进一步增加了改用先进金属材料的压力，但这将导致显著增重，进一步增加了对发动机推力的压力。
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T-50的发动机进度也落后于要求，现用的117型发动机是AL31的大改，目标发动机为30型。“第二阶段”的称谓原先是用于装用30型发动机的T-50的，但现在30型发动机要2016年才开始组装，2017年才能开始试验，而这是在理想情况下。T-50的研发经历表明，理想情况常常过于理想。现实地说，第一批生产型T-50可能得继续使用117型发动机，而不是全状态的30型发动机。
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另一个问题是软件。即使T-50没有F-35的先进后勤信息系统那样庞杂的软件环境，T-50的5天线雷达系统在物理上提供了前所未有的宽广的监视范围，也提出了前所未有的数据处理和信息整合方面的挑战。众多天线的覆盖范围互有重叠，还有光电系统，如何在不同信息源之间融合、整理、展示出统一的、便于解读和作出反应的战场态势图像，这是一个重大的软件挑战。
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3 L( H- U- [! }; E/ j6 u; S除了这些技术挑战之外，俄罗斯还面临重大的政治和经济挑战。在政治上，经过叶利钦时代不切实际的浪漫之后，俄罗斯不仅意识到核心利益与西方的差异，而且痛切体会到核心利益遭到西方随意践踏的苦楚。俄罗斯与西方渐行渐远，安全环境日益严峻，而苏联时代的老本已经吃得差不多了，这也是俄罗斯空军急于在T-50还没有就绪的时候先用苏-35S和苏-30SM填补空隙的原因，但T-50才是最终的选择。但在经济上，苏联时代积存的结构问题没有解决，对石油、天然气出口的过度依赖则在新的政治经济形势下举步维艰。传统的对欧洲的天然气出口市场受到乌克兰和克里米亚问题的严重干扰，石油出口则受到油价历史性低位的沉重打击，西方制裁更是雪上加霜，迫使卢布狂贬。普京多次允诺要用巨资重振俄罗斯军力，但口惠而实不至。这并非他言而无信，而是囊中羞涩的原因。在重金打造暂时用不上的强大军力和经济困难时贴补民生、安抚民心的需求之间，轻重不难权衡。T-50即使克服了所有技术问题，批量生产依然不会一帆风顺。

T-50还有一个有趣的问题，T-50是苏霍伊设计局的内部代号。在T-50已经试飞多年、正式确认将要列装的现在，依然没有俄罗斯空军的正式命名，这是一个奇怪的现象。苏-27的苏霍伊内部代号是T-10，在研制进行到相当于现在T-50的阶段时，已经获得苏-27的正式命名了。至少在现在，得到俄罗斯空军正式命名的最新战斗机依然是基本设计已经有30多年历史的苏-35S。

鳕鱼邪恶

中央框架用3D打印是否可以改善性能重量比？ 如果可以的话，兔子向俄出口吧~

另外，能否侃侃米格设计局？似乎米格也不甘心就此死掉，也在搞升级呢，比如米格29的大改啥的。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2016-4-3 09:58
8 L2 I/ ]* P5 Z: E6 `2 V中央框架用3D打印是否可以改善性能重量比？ 如果可以的话，兔子向俄出口吧~
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另外，能否侃侃米格设 ...

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我对3D打印作为关键承力件使用还是有疑惑，3D打印能取代精密锻打吗？

8 L2 _* [* ^2 e. V米格已经死掉了，现在挂在苏霍伊名下，米格-29的基本设计比苏-27还老一点，现在改进还能改出什么前途来？

鳕鱼邪恶

晨枫 发表于 2016-4-4 00:20
1 |- m8 z& |! W$ [; l2 ?/ |我对3D打印作为关键承力件使用还是有疑惑，3D打印能取代精密锻打吗？
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米格已经死掉了，现在挂在苏霍伊名 ...

. |( Y6 t8 i0 A- p/ u9 Z记得有人说米国已经用3D件用在关键部位了。。。当然俺看到的俺不负责核实哈~

料理鼠王

晨枫 发表于 2016-4-4 00:20
我对3D打印作为关键承力件使用还是有疑惑，3D打印能取代精密锻打吗？
" }1 t: E5 d$ T6 Y2 m5 T1 P5 f) u
米格已经死掉了，现在挂在苏霍伊名 ...

% u1 P! R# x" O国内J10内部框架是钛合金打印的。3d技术的关键是晶相生长，估计已经能够控制。

晨枫

料理鼠王 发表于 2016-4-3 10:31
国内J10内部框架是钛合金打印的。3d技术的关键是晶相生长，估计已经能够控制。 ...

我的理解是：3D打印可以达到精密铸造的金相，但不能代替紧密锻打的金相，后者的强度更高，但要是前者就够用的话，3D打印是管用的。

删除失败

晨枫 发表于 2016-4-4 00:33
我的理解是：3D打印可以达到精密铸造的金相，但不能代替紧密锻打的金相，后者的强度更高，但要是前者就够 ...

从公开的资料看，金属材料的3D打印更像是激光堆焊，那么常温下强度达到甚至超过锻造的材料是可能的，问题是低温或是高温下强度是否会出现大幅衰减。