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全球第一种使用轴对称矢量发动机的战斗机，战斗力到底有多么强大？ 1997年的巴黎航展上，一架黄褐色迷彩涂装的战斗机伴随着引擎的轰鸣声拔地而起。 只见这架战斗机才起飞了不到10秒，刚刚爬升到离地面几百米的高度，就迅速地转入垂直爬升，并紧接着做出了一个圆周机动。 随后，它又完成了普加乔夫-眼镜蛇、尾冲、钟摆等多个机动动作，震撼了现场的每一名观众。 这架战斗机就是大名鼎鼎的苏-37“终结者”战斗机。 为什么这架战斗机能具有如此强大的性能？  （苏-37战斗机） 1 苏-37为啥有三组翼面？ 苏-37“终结者”是苏霍伊设计局在80年代末开始研发的一种四代半战斗机。 这种战机发展自大名鼎鼎的苏-27“侧卫”重型战斗机，自然也就继承了其大部分的设计，仍然采用了双发动机、双垂尾、单座、常规布局、中央升力体布局的基本设计要素。 其主翼面使用了上单布置的后掠翼，对比大部分战机的梯形翼面设计，后掠翼能够减小战机在巡航时的阻力，有效增加战斗机的航程。 不过如果后掠翼需要与梯形翼达到同等的翼载荷指标，后掠翼也会因为翼面相对更长而出现结构强度的问题，这也是苏-27跨音速陷阱缺陷的由来。  （苏-27） 包括苏-37在内的“侧卫”系列战斗机之所以要使用后掠翼，主要考虑的因素是苏联/俄罗斯广袤的国土与领空。 俄罗斯领土的东西跨距达到了9000公里，南北跨距也到了3000公里，俄军的战斗机必须要有足够大的航程才能在敌军入侵时前往各个位置执行截击任务。 于是，在这种思想的指导下，使用了后掠翼的“侧卫”系列战斗机最大作战半径达到了1500公里以上，制空挂载下也有1200公里。 相对比下，美军重型四代战斗机F-15的最大作战半径仅有1300公里左右，制空挂载下的作战半径更是只有900公里。  （苏-37战斗机） 不过苏-37也不是一点改变都没有。 在气动布局上，苏-37“终结者”相较于苏-27“侧卫”来说最大的差别就是其在主翼前加了一对全动鸭翼，将总体布局从常规布局设计改为了三翼面布局设计。 在苏-27的原始设计中，这个位置是一组大后掠角、大长弦比的边条。 这组边条有着不小的作用，当战机以一定迎角进行飞行时，边条会激励起涡流吹拂主翼表面，增加翼面气流通过量，从而达到增加升力的目的。 因此，通过使用边条翼设计，战机的最大升力系数与升阻比可以得到有效提升，从而增强战机的机动能力。  （苏-37战斗机） 而苏-37使用一对全动鸭翼来替换长边条，则一定程度上削弱了产生涡流的效果，因为鸭翼的后掠角相对边条较小，并不容易激励起涡流。 但与之相对的，鸭翼的增加也使得苏-37的俯仰控制能力得到了增强。 当苏-37的飞行员做出拉杆动作控制战机抬头时，三翼面布局的战机除了平尾会向下偏转外，其鸭翼也会向上偏转提供额外的控制力矩。 做低头机动动作时同理，只不过两组控制舵面偏转的方向会不同。  （航展上的苏-37） 这样的三翼面布局气动设计，让苏-37具有了非常强的机动能力，能够飞出各种各种复杂的机动动作。 不过受限于当时的飞控编写水平，为了避免可能存在的滚转失控等风险，苏-37的设计团队并没有为这组鸭翼设计差动能力。 因此，苏-37的鸭翼实际上只能进行同步的偏转，这也限制了苏-37机动性能潜力的进一步发掘。 不过即使是这样，苏-37“终结者”仍然不失为一种拥有极强机动能力的战机，不过其性能优越的秘密不止于此。  （X-31A） 2 矢量发动机有啥用？ 1986年，美国罗克韦尔公司制造出了一种名叫X-31A的技术验证机。 这种飞机有一个非常独特的设计，那就是其在发动机的尾喷口上增加了三个具有气体导流作用的推力偏转片，这也是最初的矢量发动机方案。 不过X-31A的这种方案不管是效果还是可靠性都并不太好，因此并没有大规模的运用在现役的战斗机上。 但这种给发动机增加矢量推进的思路却延续了下来并不断启迪着一代又一代的设计师，最终，矢量发动机的发展方向划分为了几种不同路线。  （F-22的矢量推力折流板） 第一种是以美军F-22战斗机为代表的二元矢量推力系统。 二元矢量推力系统，往往通过安装在发动机末端的两个折流板上下偏转来进行导流控制。 这种系统的特点是只能进行一个平面内上下两个方向的矢量偏转，并且在导致发动机推力出现一定损失的同时，也会带来整体结构重量偏大的问题。 不过折流板的存在，却也同时令战机尾流的红外特征有所减小，也就更难被光电探测系统发现，增强了红外隐身性能。  （轴对称发动机） 第二种就是以我们本文的主角——苏-37为代表的轴对称矢量发动机。 苏-37的AL-37FU发动机使用了俯仰式轴对称矢量控制装置，这种装置的特点是为发动机喷口的收敛片安装了两个侧向的轴，如此一来发动机就可以做俯仰平面内的上下摆动。 这样的设计优点是结构上极为简单，在已经成熟的发动机上直接改进也非常方便。 比如苏-37最早使用的就是直接在AL-31F发动机基础上改装出来的AL-31FU矢量发动机，并在进行了相当长一段时间的测试后，才换为了专门为其配套的AL-37FU。 装备了矢量发动机的苏-37，机动性能得到了进一步的提高。  （苏-37的矢量发动机） 矢量发动机可以给战机提供一个直接的俯仰控制力矩，从而大大地增强战机的机动性。 比如当战机需要抬头时，矢量发动机的喷管就可以向上偏转，在战机尾部产生一个向下的力矩，这样战机的抬头就会更为迅速。 在战机需要滚转时，两个矢量发动机还可以通过分别指向不同角度，形成一个滚转力矩。 在战机以平飞状态进行巡航时，通过矢量发动机的作动来产生配平力矩与修正力矩，也会比使用空气动力舵面造成的阻力要低。 总而言之，矢量发动机的作用非常广泛。  最重要的是，矢量发动机的应用，能够让战机进行可控的过失速机动。 过失速机动，指的是战机在飞行姿态超过失速迎角后进行的机动，比较典型的过失速机动有普加乔夫眼镜蛇、落叶飘等等。 这种机动能够进行剧烈的速度、角度变化，在空中格斗时瞬间改变双方的态势。 比如一架战机在被敌军咬尾追击时，就可以通过普加乔夫眼镜蛇机动迅速降低自己的速度，让敌军战机直接从下方越过，从而占据敌机六点完成攻守态势互换。  （普加乔夫眼镜蛇机动） 但是普通战机在进行过失速机动时，气动控制舵面却会因为超过失速临界迎角而失效，此时飞行员只能等待战机自己恢复到可以改出过失速状态的姿态。 在实战中，完成这样一个过失速机动的周期过长，反而很可能会弄巧成拙。 但矢量发动机的直接推力控制却不会因为战机迎角的变化而削弱。 在矢量发动机的帮助下，飞行员可以在战机达到失速迎角后继续进行主动控制，也就大大缩短了完成一个过失速机动动作的周期，使得过失速机动具有了较强的实战意义。 在强化了机动能力的同时，苏-37也在苏-27的基础上大幅度优化了态势感知能力。 （普加乔夫眼镜蛇机动） 3 航电系统 电子系统一直以来都是苏联/俄罗斯的弱势领域。 比如苏-37的前身苏-27使用的雷达就是N-001型机械扫描雷达，这种雷达的天线阵面是倒置卡塞格伦天线。 而同样作为第四代重型战斗机的F-15，则使用了AN/APG-63型脉冲多普勒雷达，这种雷达使用的是平板缝隙扫面天线，比N-001要先进一代。 战机同代，但作为主要态势感知元件的雷达，美国却比俄罗斯先进一代，这就是俄罗斯电子工业的真实写照。 （N-001雷达） 但苏-37的出现却很大程度上改变了这一点。 苏-37使用的N-011M脉冲多普勒雷达，直接跳过了平板缝隙扫描天线，使用了更为先进的无源相控阵天线技术。 N-011M系统中包含有两个阵列天线，分别是一个X波段雷达和一个L波段的敌我识别信号发送装置，雷达总重量达到了100公斤，天线直径也达到了960毫米。 庞大天线给N-011M雷达带来了4-5kW的峰值功率输出，其平均输出功率也可以达到1.2kW，远远超过上一代的N-001。 因而探测范围也得到了很大的提升。 （N-011M雷达） N-011M雷达相控阵天线的扫描范围是一个水平±70度、垂直±45度的扇面，并且其天线还可以在机械装置的辅助下转动，从而将扫描扇区扩展到±90度。 在对空搜索的模式下，N-011M可以发现400公里外的大型目标，并在200公里的距离上进行稳定跟踪，其一次可以检测多达15个空中目标。 在空对地模式下，N-011M可以在40-50公里的距离上发现坦克群，在80-120公里的距离上发现海军水面舰艇，同时其还有最大分辨率为10米的合成孔径雷达成像模式。 N-011M的配备，让苏-37的航电水平也达到了同期的国际领先水平。 不过就是这样一种强大的战斗机，为何最终却只生产了一架验证机就匆匆下马？ 4 后继有人 苏-37最终没有进入俄军服役，并不是因为这种战斗机不优秀，而是因为这么一个原因——穷。 苏-37研发的90年代末，俄罗斯的国防开支在经济的影响下持续走低，甚至于1998年只有可怜的157.4亿美元，而同年美国的军费则有2700亿美元，差了近20倍。 在这样薄弱的经费支撑下，俄罗斯无力继续装备大量先进战斗机，只能选择在原有的苏联遗产上进行修修补补，以至于苏-37得不到军方订单只好将目标转向出口。 （俄罗斯历年军费） 最先进的战机用来出口创汇，可以说是一大奇观了。 在这样的背景下，仅仅首飞才一年的苏-37便匆匆忙忙地赶去参加了1997年的巴黎航展，在此次航展上，也就发生了文章开头那一幕。 但不幸的是，当时的出口市场也非常低迷。 就这样，唯一的一架苏-37验证机就被长期作为了新技术的实验平台使用，而这架验证机，也在后续AL-41发动机的研发实验中因为事故坠毁。 不过，苏-37却也为后续的其他型号研发提供了宝贵的经验，这其中的典型就是苏-35战斗机。 （苏-35） 看到这里很多读者可能会问，苏-37难道不是比苏-35面世更晚么，为什么苏-37反而给苏-35提供了研发经验？ 原因很简单，同样是因为穷。 贫瘠的研发经费让苏-35这种1992年就完成首飞的战斗机，一直到了2012年才列装俄军，研发时间跨越了20年，是正常战斗机研发周期的2-3倍。 这也就使得更晚诞生却更早下马的苏-37，反而用自己的不甘落幕为苏-35测试了非常多的先进技术。 （苏-37） 时至今日，继承了苏-37部分技术的苏-35战斗机已经生产了一百余架。 这些先进战斗机的服役，给俄罗斯空天军注入了新鲜的血液，让其可以对抗北约的F-15SE、F-16E/F等先进四代半战机。 可以说，苏-37项目最终虽然下马，但是其产生的研发成果却至今仍然在保卫俄罗斯的国家利益。 苏-37的悲剧，归根结底也是苏联解体造成的，这也警示着我们不仅要有强大的物质力量，更要提防敌人从内部瓦解堡垒的企图！ |
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