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 漫步之心情 2017-01-21

作为“侧卫”家族的大幅升级型号,苏-35S凭借着高性能发动机和推力矢量喷管,将“眼镜蛇”等超机动动作表现得出神入化,展示出在空中数米空间之内就可实现机头转向的优异性能,不仅让现场观众感到不可思议,甚至让教科书中传统的“转弯半径”概念暴露出了局限。

无疑,苏-35S的精妙表演显示出了高超的机动性和良好的操纵性,这首先得益于气动布局的精心设计,使机身和机翼的流场能保持极好的对称性,平尾操纵继续有效,同时也反映出推进系统的出色性能,特别是飞机与发动机的一体化设计已经达到了相当高的水平。

苏-35S战斗机的推进系统

针对超音速飞行和超机动性的需要,苏-35S采用了大推力的117S发动机,使飞机推重比超过1.0,而这时气动布局与推进系统之间的综合设计成为至关重要的因素。

苏霍伊设计局考虑到苏-35S的结构改进和燃油量增加不可避免地增加了起飞重量,认为AL-31F发动机已经力不从心。

2005年8月,苏霍伊公司、土星联合体和乌法公司在莫斯科航展上共同签订了研制和批量生产117S发动机的合同。117S仍然属于AL-31F的一种衍生型,但适时采用了许多第五代发动机技术,分别从单位推力和空气流量等方面着手改进,重点突出了推重比指标。

苏-35S战斗机的推进系统

一是提高单位推力。117S从提高涡轮前温度着手,采用了更加先进的高压涡轮和低压涡轮。其涡轮前温度高达1 755K,已经超过了高压涡轮叶片的单晶材料所能承受的最大值,但精心设计的空心气冷叶片和涡轮冷却系统,可以有效地降低叶片表面温度。

二是增大空气流量。该发动机换装了一种更先进的风扇,直径增加了3%,从905毫米增加到932毫米,可以吸入更多的空气。同时,选择了较大的涵道比0.6,在总增压比不太高的情况下,较大的涵道比可以降低发动机耗油率。

通过这些措施,117S的推力增加了16%,推力88.2千牛,加力推力达到142.1千牛,推重比大幅增加。

据苏霍伊设计局透露,117S发动机装在苏-27M战斗机上试飞期间,苏-27轻松地超越了原来的飞行极限,在多项指标方面已经接近世界纪录。

苏-35S战斗机的推进系统

2008年7月7日,苏-35原型机试飞员波格丹在接受俄罗斯媒体采访时表示,苏-35原型机曾经在117S发动机不开加力工作的状态下,在5 000米和11 000米的高度上以略微超过音速的速度飞行。尽管这是在不带外挂的情况下所获得的试飞数据,与第五代战斗机最重要性能之一“超音速巡航”还有本质差别,但苏-35原型机凭借着强大的动力装置,有可能逐步具备超音速巡航能力。

苏-35S的超机动性能,很大程度上还得益于俄罗斯多年来潜心研制和不断成熟的轴对称推力矢量技术。117S发动机采用可调收敛扩散形超音速喷管,分别通过液压动作筒和气压动作筒实现收敛和扩张喷口面积。借助AL-31FP发动机的研制和试飞,土星联合体逐步掌握了轴对称推力矢量喷管的关键技术,及时应用于117S发动机上。在加力燃烧室和喷管之间增加了一个环形偏转装置,成为可以转向的矢量喷管,由两个液压动作筒进行操纵,可以在纵向范围内偏转±15度,转向速度30度/秒。

苏-35S战斗机的推进系统

苏-35S首次实现了发动机矢量控制系统与飞机电传操纵系统的一体化,使气动操纵翼面和发动机推力矢量相互配合,从而具备了几种全新的可控机动能力。飞行员通过一个专用开关控制。当推力矢量控制系统打开时,有手动和自动两种工作模式,前者允许飞行员控制喷口偏转对转角度,后者则由电传操纵系统进行自动控制。

苏霍伊设计局通过苏-35S的全面试飞,验证了在低速飞行和大迎角状态时,117S发动机的推力矢量喷管可以更加快捷、有效地控制飞行状态,提供短距起飞和超机动能力,进一步提高作战效能。凭借这一技术,苏-35S就可以轻松地改变飞行方向、迅速降低飞行速度和做出更加诡异的过失速机动。

从“眼镜蛇”机动演变而来的“圆周”动作是苏-35S的一大绝技,将飞机的急剧减速与360度小半径筋斗融合为一体。当苏-35S从水平状态进入机动过程时,飞行员快速将机头拉起,在电传飞控系统与推力矢量系统的一体化控制下,依次经过空速降低、迎角增大、翻转倒飞、机头向下和水平加速等过程,完成低速环形垂直旋转机动动作。

从苏-35S的研制和发展过程中,可以清楚地看出高性能推进系统对其提高作战效能的重要作用,特别是出色的飞机/发动机一体化设计,不仅保证了优异的气动性能,而且提高了推进系统的工作稳定性,有助于充分发挥多用途战斗机的作战效能。

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