设计特点
苏-35除了用三翼面
苏-35首架生产型901号机
设计带来绝佳的气动力性能外,真正的重点在航电设备,提升自动化、计算机化、人性化、指管通情(C3I)能力等,与同时期西方开发中的新世代战机的航电设计理念相同。大幅提升航电性能的结果是重量增加,必须有其他改良才能避免机动性、加速性、航程的下降。因此除了以前翼提升操控性外,还装备更大推力的发动机,此外,主翼与垂尾内的油箱也予以增大,油箱总容积达13000公升,因而可达到近4000km的无外援航程。故苏-35无论在机动性、加速性、结构效益、航电性能各方面都全面优于苏-27S,而不像其他改型如苏-30般有取有舍。
外形设计
苏-35的外型整体而言非常
苏-35生产型四视图
简洁,大部分天线、传感器都改为隐藏式。主空速管由机首移至原来副空速管处(座舱两侧),副空速管移至雷达罩后方。机首增长增厚,以安装更大的雷达及更多航电设备,侧面看去因而下倾的比苏-27更大。若不算苏-27S的空速管,则苏-35增长近1m,主要就是来自机首的增长。光电探测器移至风挡右侧,左侧则安装可伸缩空中加油管,光电球侧移一方面是为了多出空间安装加油管,另一方面也因让飞行员有了更好的视野。座舱两侧装有可收纳的夜间加油照明灯。垂直尾翼加大,以得到更好的偏航稳定性能。此外垂尾及其方向舵的形状也略为改变,在垂尾顶端,由苏-27的下切改成平直,是苏-35的重要识别特征。尾椎加粗,并将阻力伞由尾椎末端移至上方,使末端可以容纳后视雷达及较多航电设备。三翼面布局、无攻角限制、全数位飞控。
苏-35生产型尾部
将原来的翼前缘延伸增大,并在其侧加装可分别操纵的前翼,其前缘后掠角53.5度,翼展6.43m,面积3平方米,偏转角+3.5到-51.5度,由LERX内的液压装置驱动。这个设计相当于在前段增加翼面积,加上前翼产生的涡流及优异的高攻角控制能力,提升了总升力、同时使升力中心前移,使得飞机更为灵巧,且转弯时阻力更低;更强的涡流流经翼根使得该处升力增加,因此在相同于苏-27的总升力条件下,翼根负荷较低,这意味着同样的结构强度能忍受更高的G值,再加上苏-35的结构亦强于苏-27S,故正常操作极限比基本型多约1G(达9.5至10G),是第一种公布正常极限达10G的战机。[4]
前翼设计是大幅提升苏-35运动性能的
苏-35验证型与量产型的区别
两大关键之一(另一大关键是飞控系统)。上述众多优点最主要来自前翼涡流延缓失速的作用,该作用提高了失速攻角,也就是使升力系数达极大值的攻角提高;另外其前翼紧临主翼,与主翼产生近耦合效应故增大了升力系数曲线斜率(即同攻角时升力系数提高了),两种效应共同提高苏-35的升力性能,调整机首涡流下手就能增强高攻角稳定性并提升可用攻角,甚至解除螺旋等等。只要有适当的飞控指令,前翼便能提供这项服务。但是在后来飞控指令软件的满足不了前翼的复杂控制,苏-35量产型取消了前翼。[4]
座舱设计
苏-35开始使用玻璃化座舱
苏-35验证型座舱设计布局
也就是以大型单色CRT显示器取代多数传统仪表。不过不同的苏-35就有不同的配置,正面仪表的显示屏就有左右各一个的,也有两个大的在右,一个小的在左的,应为比较之用。此外,侧面仪表板也有几个显示屏。苏-37的座舱则更为干净利落,内有4个大型彩色显示器,几乎看不到传统仪表。他们显示飞行及导航信息、战术情报等。而显示屏功能可互换。机载电脑可以在作战时引导飞行员下一步动作,系统出错时也能指引飞行员除错,这些辅助讯息都是以荧幕显示或语音表示的。
HOTAS双杆操纵设计
两种不同的座舱设计布局
,驾驶/武器杆位在座舱中央(苏-35)或右侧(苏-37),左侧置油门操纵杆及矢量推力操纵按键,飞行员可单单操纵右侧操纵杆而让飞机自动控制矢量推力,也可用左手手动控制之(通常他的矢量推力是服从线传飞控系统控制的)。座椅后倾29度以提升飞行员抗G能力。由于苏-35滞空时间更长,因此机上氧气携行量增加了,并设有食物及饮用水。[5]
动力系统
苏-35强化了航电系统及武器搭载能力,机体也放大,空重增至18400kg,
AL-41F1S(117C)发动机
必须配备推力更大的发动机。计划之初预计装备起飞推力13000kg的AL-31F发动机改型。后来使用AL-35F,AL-35F增加了发动机进气口直径以增加进气量,并增加涡轮入口温度提升了发动机的推力,内部构造也稍作改良,最大军用推力8500kg,最大后燃推力约14000kg。后来又在AL-35F的基础上增加后燃器推力,使得最大军用推力仍为8500kg而最大推力增至14500kg,此即AL-35FM。苏-37则使用加装矢量喷嘴的AL-35FM,又称作AL-37FU 。[6]
AL-35FM含4级风扇、9级高压压气机、单级高压及单级低压涡轮,涡轮进口温度1700K+-,最大军用推力8500kg,最大后燃推力14500kg,
矢量喷嘴
最小巡航耗油率约0.68~0.7kg /kgf‧hr+-;最大推力耗油率大于1.96kg/kgf‧hr,推重比8.7,重量约1600kg ,喷嘴活动部件寿命250小时(制动机构以钛取代钢后可达500hr )。矢量推力喷嘴为圆型截面的轴对称式,能上下偏转15度,偏转速率为每秒30度,由液压系统驱动(量产型改用燃油系统驱动),矢量推力控制、发动机控制与飞控系统整合在一起,飞控系统可以根据飞行条件自动控制喷嘴方向。除了自动控制,苏-37之飞行员也可以用手动控制,在飞行员左手边有个按键控制版,可以用按键的方式控制矢量推力, 然此系实验用途,在后来的苏-30MKI上,矢量控制已全部交由飞控系统。加装矢量推力后发动机增重100kg左右(量产型增重70kg )。
机载武器
苏-35/37两翼各加一个外挂点,共有12个外挂点,采用多用途挂架可有14个外挂点。武器搭载量提升为8000kg,正常空战筹载则为1400kg。机翼外侧可挂短程的R-73空空导弹或电战荚舱。
理论上苏-35能发射所有俄制精确制导武器如Kh-29反舰导弹、KH-59巡航导弹、KH-31反辐射导弹与KAB-500、KAB-1500系列制导炸弹等。
包括R-27系列、R-73系列、R-77、KS-172等及Gsh-30-1单管30mm机炮。其配备方式如下:
10枚R-77及两个翼端荚舱。
8枚R-27或R-77或其混合及4枚R-73,此为正常空战配置。
同2,使用多用途挂架时,R-73可增为6枚或维持4枚但增加两个荚舱。
射程超过100km的R-27增程型或射程达400km对预警机的KS-172超远程空空导弹这类大型导弹挂于进气道下及机腹中线挂架。[5]
基本数据
尺寸
长度(单位:米)
21.9
身高(单位:米)
5.9
翼展(单位:米)
14.7
起飞重量(单位:公斤)
正常(2×RVV-AE + 2×R-73E)
25300
最大
34500
涡扇发动机 117S
数目(单位:个)
2
推力(单位:公斤)
14500
内部油箱容量(单位:公斤)
11500
最大载弹量(单位:公斤)
8000
爬高(单位:米)
18000
满油巡航范围(单位:公里)
作战半径
1580
转场航程
3600
转场航程,带有2个副油箱
4500
1000米高度、50%燃油的加速时间(单位:秒)
600公里/时 -> 1100公里/时
13.8
1100公里/时 -> 1300公里/时
8
最大爬升率(H = 1000米)(单位:米/秒)
≥280
最大速度:
200米高度(单位:公里/时)
1400
11000米高度(单位:马赫)
2.25
最大工作负荷(单位:G)
9
起降滑跑距离
标准起飞重量,全加力模式的滑跑距离(单位:米)
400-450
标准降落重量,使用减速伞、制动装置在跑道上的滑跑距离(单位:米)
650-700[8]
性能比较
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苏-27系列优异的飞行性能
达索阵风(Dassault Rafale)战斗机
达索阵风(Dassault Rafale)战斗机
多年来以被许多理论分析及飞行表演证实为当代飞机第一把交椅,拥有前翼及更先进飞控的苏-35自是青出于蓝。只有西方新代战机F-22、台风战斗机与阵风战斗机问世后动摇其地位。依据苏-35与台风战斗机、阵风战斗机的气动外型可大略掌握其气动特性差距趋势,经整理得如下结论。
瞬间机动能力方面:
在某个临界攻角(这个临界攻角大于苏-35的失速攻角而小于台风战斗机与阵风战斗机)以下苏-35超载性能较优,此攻角以上则刚好相反。
同上,就传统空战飞行方式而言,虽然苏-35的超载性能较好,但是指向性能可能逊于鸭式布局的台风战斗机与阵风战斗机。近距空战时,高指向性是最致命的飞行性能,因此在近战武器性能相当的前提下(例如阵风战斗机+MICA对上苏-35+R-73或是都只用机炮),台风战斗机与阵风战斗机有胜过苏-35的可能。
持续机动性能方面:
1G直线飞行时,苏-35在低次音速升阻比应较高,高次音速升阻比可能低于EF-2000、Rafale。
高超载时,因诱导阻力权重大为提高,次音速阻力几乎取决于诱导阻力,因此苏-35机动时升阻比应较高。
低超音速阶段(刚超过1.3马赫时),三角翼的超音速低阻优势尚不明显,且此时诱导、寄生阻力比重仍大,因此1G直飞与高超载时之气动效率比较仍可沿用前两项结论。音速提高则越来越有利于三角翼。
考虑推力之影响后,苏-35的可调进气道效率较高,在1.5~1.8马赫以上开始进气道占推重比大为提高,这将弥补苏-35高超音速气动效率的劣势(相对于三角翼)。
同样的,在了解苏-35与台风战斗机等的升阻比差异后,仍须考虑推重比方能更精确判定能量机动性:采传统飞行方式时,苏-35指向性应逊于推重比(约1.2)同级之对手如阵风战斗机,而持续机动能力与超载性能应优于阵风战斗机。苏-35可由过失速机动改善前者。即考虑过失速机动后,苏-35的整体空战机动能力应优于阵风战斗机。而与推重比较大之对手如台风战斗机(约1.4)相比苏-35指向性应较差,超载性能应该相当,而持续机动能力则难以判定。苏-35可由过失速机动改善前者。
因此苏-35的飞行性能与F-22以外之西方新世代战机相比仍属上乘,理论上拥有上流的持续机动能力,并可借过失速机动能力来弥补传统布局在指向性方面的先天劣势。但是推重比较低(空战推重比约1.2,F-22、台风战斗机则在1.4以上)及缺乏超音速巡航性能需依赖新发动机改良。整体而言应仅有F-22和台风战斗机在其之上。
总体评价
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苏-35的前型苏-27S是苏联在大方向上追赶欧美航天技术的作品,在机械性能(机体结构、外型、引擎等)方面几乎已全面赶上甚至超越欧美,但在航电方面除了某些功能如探测距离、
苏-35各类线图
苏-35各类线图(6张)
拦截距离、抗干扰等赶上外,局部性能难与美国同期飞机(F-15A)比拟,此外,当苏-27S开始服役时,美国已开始装备F-15C等更新锐战机,因此尽管计算机计算出苏-27S整体超越F-15A,但倘若发生战争,苏联空军似乎仍没什么技术优势。[10]
苏-35的航电系统则在各个层面均赶上美四代半水平,甚至率先引入信息整合系统与专家界面等美四代水平,或许说它介于美规三代半与四代水平会更贴切些。按照苏联时期的计划,苏-35约在1995年前后投产,当时已服役的飞机均非其对手,这意味着欧美必然会因此加快新战机或改型战机的服役进度,而原本也预计同期投产的欧洲四代机就当时的技术条件而言亦无法完全压制。因此或许可以说,倘若苏联没有解体,那么约自1995年开始苏联空军便拥有技术上的优势或是说至少与欧美齐头直至F-22服役为止,这种现象在苏-27S服役时尚不存在。