这才是苏57这个“重刑犯”本来的样子…
12月10日,俄罗斯媒体首次曝光了一架编号为052的苏-57原型机,其原发动机换装了配备扁平尾喷口和可偏转推力的隐身二元推力矢量发动机,风格更加贴近于美国五代机F-22!
根据俄媒自己的报道来看,此次苏-57换装的发动机为俄最新航发——AL-51-F1,即“产品30”发动机的二元矢量版本。
从流出图片的细节来看,二元矢量版AL-51发动机收敛片最外侧密布许多蜂窝状小孔,显然是用来降低喷口温度、降低红外特征的。
同时,其安装的方式也非常特殊,苏-57的二元矢量发动机尾喷口并不是和F-22战机一样,采用上下左右对称安装,而是大致呈25度角倾斜安装于苏-57的发动机管道,这种独特的布局手段,显示了俄罗斯的军工设计者希望通过倾斜安装的方式获得类似于三元矢量的效果,进而进一步加强机动能力!
事实上这也不是苏-57使用二元矢量发动机的第一次露面了…
早在2019年,俄罗斯红星电视台就曾经披露过苏-57战斗机的3D打印模型,通过新闻画面可以清晰看到完全体形态的苏-57战斗机发动机尾喷口,同样采用了与美国F-22战斗机相似的二元矢量喷口,而这可能才是苏-57战斗机的真实形态。
目前苏-57使用还是AL-41F1发动机,但其只能用作过渡阶段使用,也因为动力问题苏-57至今的总生产量才不到数十架,远远低于中美同类装备,从2021年起,俄罗斯“产品-30”发动机正式下线,苏-57也正式开始了第二阶段测试。
目前,全球实际应用的矢量发动机主要有两款,一款是美军F-22战机使用的F119-PW-100二元矢量发动机,其尾喷口可以上下偏转20°;另一款是苏-35所采用的AL-41F-1S发动机(也称117S)三元矢量发动机,该发动机尾喷口可以实现俯仰偏转幅度15°、横向偏转角8°,如果从单纯的理论角度看,三元矢量发动机尾喷口因为可以向各个方向进行偏转,所以对战斗机机动性能的提升要在二元矢量发动机之上,而这也是苏-35可以轻松做出高难度机动动作的原因之一。而俄罗斯的“产品30”与中国的涡扇-10TVC都属于三元矢量发动机。
那么是不是三元矢量发动机就一定比二元矢量发动机要强呢?答案是否定的!
二元矢量发动机有着诸多三元矢量发动机不具备的优势。
其一,就是二元矢量发动机的尾喷口更加容易进行隐身遮蔽设计,轻松减少发动机尾喷口雷达波反射,并对发动机尾喷口进行红外隐身处理;相反,三元矢量喷管由于与涡扇发动机一样都呈圆形,喷出的气流也会呈圆柱形,出尾喷口后,高温高压气流与高空冷空气混合的速度远低于二元矢量发动机,导致红外特征更加明显。同时由于圆柱状尾喷口无法遮挡发动机后端部件,因此雷达反射截面也较大,隐身性能较差。
其二,二元矢量喷管结构更加简单,对材料的要求也远没有三元矢量喷管高,使用寿命也更长、价格也更加经济;相反三元矢量喷管零部件数量就远超二元矢量喷管,结构也更加复杂、密封难度大、价格昂贵,因此问世时间也更晚,目前也仅被中美俄等超级大国所掌握。
也正是因为这些原因,美国在发展F-22隐形战斗机时,尽管其已经掌握了三元矢量喷管技术,但在反复的衡量、测验和论证后,还是选择了二元矢量技术,其不仅能够大幅度降低战斗机尾部的RCS和红外信号,同时扁平的二元矢量喷管也能与五代机机身高度融合,减少飞机飞行阻力、提升速度和超音速巡航时的经济性能。
不过,中俄之所以早期都没有选择二元矢量喷管,其核心问题还是出在与美国巨大的航发研制能力上!
其一,二元矢量喷管的结构死重较大,现代战斗机重量都以克来计算,巨大、笨重的结构不仅对隐身没有帮助,反而会拖累战斗机飞行。
其二,二元矢量推力损失较大,没有大推力发动机技术难以驾驭。而这恰恰都是中俄的短板!因为二元矢量喷管截面呈矩形,这就导致发动机内部圆柱形的高温高压气流经过二元矢量喷管时会被转变成截面呈矩形的气流,这个过程中将导致较大推力损失,俄方的测试结果表明,采用二元矢量喷管将导致发动机推力损失5%~12%,中方此前测试时也判断其推力损失将在15%到17%左右。
而苏-57此次采用二元矢量喷管构型,显然其航发工业已经在航空材料、喷口“死重”、结构复杂上取得了重要突破,同时也从侧面说明俄罗斯的“产品30”发动机的推力还是相当强悍的!
当然,中国事实上也早就在矢量发动机技术上大踏步前进,2022年的珠海航展上,中航工业也曾经展出过二元矢量版涡扇-10发动机。
当然放眼世界航空业来看,尤其对于中美俄三个军事强国来说,这就像是一场赌局上的天平,对于任何一家取得的进展,其他两家都只有跟注……