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“4++”代歼击机是这样炼成的!苏—35S的测试与服役

2014-11-27毕晓普

兵器知识 2014年10期
关键词:俄空军苏霍伊俄国防部

毕晓普

苏-35S是俄罗斯苏霍伊(Sukhoi)公司研制的“4++”代歼击机,是俄空军所期待的“未来前线航空系统”(PAK-FA,即T-50歼击机的项目称呼)服役前的过渡型号。它于2003年开始研制,2008年首飞,2009年获得俄国防部的48架订单,2014年2月已向空军部队交付至少22架。该机已完成第一阶段国家试验,具备超机动性能,甚至已开始探索超机动战术,并已具备使用14种武器的能力。更重要的是,鉴于中俄有望达成购买48架苏35S的合同,也使得这种战机的进展倍受中国各界关注,因此有必要对其试验进度、交机进度以及俄空军运用思考进行全面梳理,从而深刻理解这种没有隐身外观的“准五代机”的价值到底在哪里?试验与交机

早在1992年9月,俄国人就在英国范堡罗航展上展出了苏35战斗机模型,至于实机则在1988年6月28日便首飞过,当时还只是称为苏-27M(701号T-10M-1),其最大外部特征就是三翼面布局。当然它和之前的苏27区别不止于此,作为苏霍伊设计局首款尝试的单座多用途战机,第一代苏35设想用信息管理系统来取代传统多用途战机的第二名后舱飞行员(即武器控制员,西方叫“武器管制官”)。但在操作时,飞行员必须在多用途控制面板(MFPU)的清单中,选择当下需要的作战情况与支援情况,设定有关参数以及工作模式,然后电脑才能根据这些信息来协助飞行员。由于每一个作战情况都会有好几页的信息要编辑,过程中飞行员将无法专注在飞机驾驶,因此该方案不被俄国防部接受,结果很快销声匿迹了。

经过为中国、印度等国开发出口型苏30系列多用途歼击机,苏霍伊积累了足够的科研经验和发展资本,因此有能力推进下一代自用型歼击机的开发项目。2007年,回归传统布局的“2.0版”苏-35原型机901号在莫斯科航展上公开,2007年12月18日开始进行地面试验,2008年2月5目,该机所用的117S发动机通过中央航空发动机研究院(TsIAM)测试,2月19日由试飞员谢尔盖·博格丹完成首飞。10月2目,第二架原型机902号首飞。与901号不同的是,902号机是在制造地阿穆尔河畔共青城航空科研生产联合体(KnAA.PO)完成了试验总结,涉及静力试验及87次飞行试验,内容包括飞行稳定性、综合控制系统、导航系统等测试。2009年2月20目,俄官方宣布苏35原型机已累计飞行100次,完成飞行控制系统的基本功能试验。

第三架飞行试验机——904号机装备了包括航空电子设备在内的完善系统,包括著名的“雪豹”E相控阵雷达与量产型117S发动机,原定于2009年4月中测试,后因技术问题推迟到4月26日。当天傍晚,试飞员叶甫根尼·弗罗洛夫驾机进行高速滑跑试验,飞机在跑道尽头高速撞上障碍物而起火损毁,弗罗洛夫弹射成功但受伤就医,调查指出系飞机刹车系统失灵以及发动机供油系统故障所致。904号机撞毁后,为确保测试进度,901号与902号机的测试强度有所加强。至2009年夏,仅901号机便累计测试超过100次,它后来在参加2011年莫斯科航展时已被发现安装带防雷条的雷达罩,显见它已装上“雪豹”E雷达。

2009年莫斯科航展上,俄国防部正式与苏霍伊公司签约,以800亿卢布(约25亿美元)采购64架战机,包括12架苏27SM、4架苏-30M2以及48架苏-35S(S为俄语“标准型”、“量产型”之意),这算是第二代苏-35的首笔订单,也是苏联解体以后俄军首次采购属于“现货新品”的多用途歼击机。

2010年英国范堡罗航展期间,苏霍伊公司总经理米哈伊尔·波戈相表示,苏35已完成所有必要试验,低空与高空极速分别达到1400千米/小时与2500千米/小时,升限达1.9米,对空探测距离超过400千米,机头光电搜索跟踪系统(IRST)能在80千米外追踪目标。他强调,苏35已开始准备国家试验,俄空军试飞员也已参加试飞,第一个驾驶苏35的空军试飞员是亚历山大·克鲁扎文,他高度评价苏35的飞行性能。资料显示,苏-35至此已累计飞行270架次,350飞行小时,总设计师伊格尔·德明称,国家试验计划于2010年9~10月开始,测试飞行时数会提高,当时共有两架原型机参与试飞。

2011年5月3日,首架量产型苏-35S在KnAAPO完成首飞,试飞员还是博格丹,飞行历时1.5小时,全面测试了动力系统、通信系统与飞控系统,在完成工厂试验后交付俄空军进行国家试验,成为第三架加入国家试验的苏-35。至2011年9月19日,901、902号原型机以及首架苏-35S累计飞行300架次,技术特性试验(飞行性能、航电性能等)全部完成,符合设计指标,接下来开始进入作战性能试验。

2011年12月2日,第二架苏-35S在KnAAPO首飞,历时2小时,试飞员为塔拉斯·阿尔切巴尔斯基。此时,整个苏35项目的飞行试验总架次已达400次。

2012年3月22日,苏霍伊公司官网指出第四架苏-35S已由KnAAPO飞往契卡洛夫试飞院,加入国家试验。

2012年4月4日,苏霍伊公司宣布试飞员博格丹完成苏35的第500次试验。并指出在901、902号机上已验证机载系统的所有基本飞行试验、超机动性、可控性与稳定性、导航系统、动力系统等,均满足设计需求,准备进行作战试验。

2012年12月28日,KnAAPO再交付6架苏-35S。按照计划,KnAAPO在2013年交付12架,2014年和2015年平均每年要交付14架。根据这一进度,KnAAPO应该在头两年少量生产苏-35S,第三年开始达到10架以上的稳定年产量。事实上,KnAAPO至今都是按时交付苏35S,不像位于新西伯利亚的伊尔库特航空科研生产联合体(IAPO)生产苏-34歼击轰炸机那样屡屡拖期,由此可见KnAAPO的产能与生产管理比较高效。

2013年12月25日,俄空军总司令邦达列夫宣布,俄军如期接收本年度预定的12架苏-35S,2014年与2015年计划分别接收12架和14架。不过因为在2013年的试验中发现若干问题,俄国防部决定将苏35S部队的成立典礼推后约半年,进行额外试验。关于这一点,俄国防部副部长尤里·鲍里索夫在2014年1月16日接受采访时指出,尽管飞行员认为引进新科技的苏-35S在飞行操作方面接近T-50的品质,但国防部认为还是要审慎对待新科技的可靠性。特别是在试验过程发现了航电系统与发动机的问题,像航电系统没有良好的接地设计,令飞机穿越雷雨云层时多功能显示器出现不正常屏闪,因此国防部拨出两架苏-35S用于附加试验,以解决这些问题。在附加试验中,飞机必须无故障飞行40小时。据报道,第一架苏-35S在2013年11月已完成40小时无故障飞行,而第二架在第26小时试验中发现发动机零件松脱现象,经中央流体力学研究院(TsAGI)分析,原因是生产厂的问题而不是设计缺失,后来经过修正,这架试验机在2014年1月15日完成第40小时的无故障飞行,至此苏-35S才得以正式服役。endprint

有别于2011~2012年的10架苏-35S用于国家试验,2013年底接收的12架苏-35S全是当年生产,也是首批投入作战部队战备值班的苏-35S。它们隶属于第23歼击航空兵团,部署于远东德杰姆基(Dzem-ga)基地,该基地总共要部署24架苏-35S。2014年2月12日,KnAAPO举行正式成军典礼,俄军方除了空军总司令邦达列夫外,国防部长绍伊古也出席仪式,他盛赞“苏-35S的性能优于国外同类产品,对俄第五代机的研发奠定基础”,他还观看两架苏35S的特技飞行演示,并登上苏-35S的驾驶室。

2013年底出厂的这12架苏-35S已属于完整的全配型,不过这12架飞机并不是真的全部立即交给作战部队,其中两架(机身编号05、06)由KnAAPO飞往阿赫图宾斯克的国家试验场,后来又有几架奔赴试验场,不久又返回KnAAPO进行改造。俄国防部称,共有6架苏35S返厂修改,目的是改善之前发现的问题。苏霍伊公司总经理兼俄联合飞机制造集团公司(OAK)总裁的波戈相指出,未来T-50不可能一对一替换俄空军现有战机,因此必须是T-50与苏-35S混搭,而新的一批苏-35S合约预计在2014年底至2015年初签订。俄塔社2013年12月4日报道,首批空军种子军官开始接受苏-35S的相关训练,包括研究飞机的气动力、结构设计、机械与航电操作、武器运用等,特别是熟悉苏35S控制系统以及相控阵雷达的操作,这批飞行员都具有1000小时以上的飞行经验。

经受国家试验考验

在苏35S的成长过程中,国家试验是最重要的环节,第一阶段的国家试验是在2010年9~10月开始,2012年底完成,验证设定的飞行性能,获得量产许可。第二阶段移师阿赫图宾斯克的契卡洛夫试飞院,进行更复杂的作战系统、武器系统、防护系统等方面试验,计划2015年完成,累计试飞1000次。2013年1月中旬,俄空军刚接收的6架苏35S全部移交契卡洛夫试飞院加入国家试验。至2013年莫斯科航展,苏-35S已完成700架次飞行,117S发动机的总试验时数(含地面与飞行试验)约7235小时。

据俄罗斯《航空航天杂志》2013年2月号报道,俄空军已用苏-35S和苏-30SM(俄罗斯出口印度的苏-30MKI的自用版)进行超机动性的实战方式论证,试验双机、编队、单机的超机动课目与对抗课目。试验大致分为三大主题。第一是超机动近距格斗。第二是超机动性与武器系统的搭配以及如何搭配超机动性来脱离敌火威胁。据试飞员反映,超机动战机在急剧减速的状态下有可能导致敌方主动雷达导引头脱锁,因此有机会将超机动性纳入反导弹措施中,特别是反制美国AIM-120先进中距空空导弹的可能性,因为那是目前美国和北约空军最主要的超视距空战武器。第三是搭配超机动性来拦截低速目标(如直升机与无人机)。2011~2012年,俄国防部所属的三个研究院进行了以超机动歼击机抗衡直升机与无人机的理论方法计算,据推测,具备超机动性的歼击机能以“一次接触”方式摧毁低速目标。

2012年8月,俄军工综合体人士指出,苏35S的设计起飞滑跑距离是400-500米,在未来的试验将使用特殊设备,让起飞距离降到200-250米,不过目前还没有让苏35S在泥地简易机场起降(这是苏联军用飞机的传统要求)的计划。2013年巴黎航展期间,驾驶苏35S的俄试飞员博格丹表示,该机机体结构可以容忍14.5g的过载,其作战效率比最好的四代机(如F-15SG、F-16E)高出40%,部分指标超越五代机(如F-22)10%。另外,苏-27家族从苏-30MKM(卖给马来西亚空军)开始,机体使用寿命已提升到6000小时,折合服役年限为30年,是基本型苏-27(2000小时)的三倍,苏35S亦然。2014年,苏霍伊公司将苏-35S的保修期由一年提高到三年。总设计师德明表示,以往苏霍伊公司给俄空军的战机保修期都是一年,这次是他们主动延长保修期,可见对苏35S的可靠性很有信心。

另类换装进度惹争议

作为俄军近年来装备的少数全新机型,让人玩味的是,苏35S的研制经费却来自银行贷款而非国家预算,这种反常因素使其在研制与生产过程中充满争议,在军工企业与科研单位之间造成一些干扰。随着苏35S开始进入部队,一些埋藏已久的争吵被——揭露出来。

传统上,俄罗斯军机按顺序应在格洛莫夫试飞院(考核基本飞行功能)与契卡洛夫试飞院(第929国家飞行研究中心,考核机载设备与武器)完成试验后,再转到利佩茨克飞行员训练中心(负责教案编写与人员训练),之后才交给作战部队。简单来说,从格洛莫夫出来的是“可以飞的飞机”,从契卡洛夫出来的是“可以执行任务的飞机”,利佩茨克训练中心则研究“如何用这个飞机执行任务”。可是,苏35S跳过利佩茨克的研究阶段,直接进入作战部队换装。此举惹来争议,也连带曝出俄航空界对苏霍伊公司霸道作风的不满。然而,苏35S另类的换装过程确实是俄国防部认可的。

2014年2月19日,俄罗斯《军工综合体周报》(VPK)对这一问题进行深度报道,指出同样是俄空军订购的新飞机,IAPO出品的苏30SN双座歼击轰炸机比照苏联时代的换装模式循序渐进,然而苏35S却绕开“利佩茨克环节”,直接交付作战部队,而且装备苏35S的部队就呆在生产飞机的KnAAPO旁边,因此有人怀疑苏35S仍是需要工厂照料的“跛脚飞机”。VPK引述俄军工业专业人士的话说,苏霍伊公司太醉心于自己的能力,竟然把高度复杂的苏35S系统集成工作也承揽下来,要知道像空中客车、洛克希德·马丁这样人才济济、财大气粗的西方航空大佬,都把飞机系统的研制与集成工作发包给下游专业厂商,自己只负责组装,可苏霍伊只是从子系统厂商订购硬件,自己扛下复杂的航电集成工作,而且苏霍伊常常做出为了赶进度而简化流程的事情。例如在2008年,苏霍伊为了赶首飞进度,拒绝采用TsAGI建议的发动机控制程序,改用自己的简化程序,该程序的确能让飞机飞起来,但无法进行复杂的机动、超音速巡航、武器运用等。endprint

批评者指出,苏霍伊公司的前身是设计局,本来只负责飞机气动布局和结构设计,软件跟数学运算本来就不是强项,一个很明显的例子是VSP-35测量系统的集成工作。新一代战机为追求雷达探测性能最优化,希望将雷达前方空间实现“彻底净空”,因此最好把传统上放在机头最前端的空速管拿掉,像F-22就没有空速管。俄罗斯最早在上世纪80年代的苏-27M-上尝试过这种技术,后来在卖给印度的苏30MKI也有尝试,但-因遭遇困难而作罢,苏35S是第三次尝试该技术。取消机头空速管,改为分布在机头周围的传感器,它们共同构成了VSP-35系统,负责测量飞机的高度、速度信息,然后据此计算出飞控系统所需的数据。由于传感器不是放在飞机最前端,而是分布于机头周围,因此它们实际处在被机头扰动的涡流场中,这就必须用到校正程序,将被扰动的气流参数与真实气流参数进行结合,从而校正出接近真实的参数。可是校正程序必须通过试验获得,如果传感器的位置或机头构型稍有变动,传感器接触的涡流场就会不同,试验就必须推倒重来。

按照正常模式,校正软件应该是由TsAGI等单位负责。TsAGI依据风洞试验,建议安装传感器的最佳位置,苏霍伊方面都没有采纳,而且前几架苏35原型机的机头构型各有不同,需要更多时间去优化校正程序,但苏霍伊公司仍拒绝TsAGI的建议方案与软件程序,坚持自己编写校正程序,并且直接装到飞机上试飞。据报道,苏-35直到2013年12月都存在测量系统问题,12月当苏35S即将交付空军时,技术人员将飞机上的VSP-35拆下,试验结果完全正常,等到再装回飞机后,又失灵了,这表示测量系统本身没有问题,问题出在校正程序。事实上,一样的VSP-35系统已用在量产型卡-52武装直升机上,完全没问题,其能够指示的最低速度从原来的50千米/小时降低到1千米/小时。

官方解释

面对汹汹舆情,苏霍伊方面不再沉默。2014年3月28日,俄罗斯《独立军事评论》杂志采访了OAK技术综合中心经理维克托·波利亚科夫,揭秘苏35的航电集成以及服役情况。他是苏霍伊公司前任副总经理,负责的就是航电设备,从他的口中,不难听出苏霍伊“离经叛道”地担负软件编写任务的“苦衷”,也提到为什么要跳过利佩茨克的试验阶段。

2004年PAK-FA计划启动时,俄空军的战术想定就是开发一种单座多用途歼击机,让一个飞行员执行复杂任务,毕竟少了一个飞行员以及为之准备的生命维持系统,大大节省了机上空间。但代价是全机必须航电一体化,用人工智能来协助飞行员作战,而项目成功的关键是为中央运算系统编写运行软件,让信息处理与决策完全由中央电脑负责,使绝大多数飞行任务与作战任务自动化。可是“航电一体化”知易行难,在歼击机开发过程中,有的子系统厂商不愿共享技术,有的则没有能力编写软件,因此苏霍伊公司必须自己发展航电集成软件。波利亚科夫指出,苏-35S的研发经费完全来自银行贷款,而且有交机进度的压力,如果按照TsAGI建议的进度,需要好几年才能完成测量软件的优化,对于已经有国家订单的苏霍伊来说,这是不能接受的拖延。

谈及VSP-35测量系统的集成问题,波利亚科夫表示,VSP-35是新一代的测量系统,包括四个接收一转换器,每个接转器内含三个压力传感器与一个静压传感器,依据这16个传感器的测量数据可以换算出飞机的迎角、测滑角、速度、高度、垂直速度等飞控所需数据。他指出,因为风洞试验与真实情况有误差,再怎么试验,最后装上飞机可能还是要修改,因此苏霍伊习惯自己发展控制软件,并依据试验结果来进行软件优化,这样才能确保进度,反正新飞机本来就要边飞边改。他强调,现在已经解决VSP-35的测量精度问题,而且实际试验发现,当初TsAGI依据风洞试验所建议的最佳安装位置也不靠谱。至于为什么最初卡-52直升机也使用VSP-35测量系统却工作正常,波利亚科夫的解释是直升机与歼击机的操作速度与高度范围差距太大,不能比较,因为传统飞机的大气数据传感器在跨音速时会产生不正确信号而扰乱飞控系统,因此通常在跨音速时控制系统会自己关闭大气数据传感器,而苏35S的运算法则解决了这个问题,这也被沿用到PAK-FA(T-50)上,况且卡52不会飞到跨音速,测速问题当然很容易解决。

关于VPK所谈到的欧美公司宁可花钱去卖现成做好的系统进行组装,不做“僭越”之事,波利亚科夫表示这是不实指控,“我们与法国泰利斯公司在一些计划上有密切的合作,我们很清楚他们是怎样运作的,泰利斯也只是提供硬件给空中客车,软件、运算程序都是由飞机制造商负责的,而且这还是民用机。苏35S是军用机,结构更加复杂,速度更快、子系统更多,而且是一个飞行员驾驶……”

对于苏35S服役地点邻近工厂、6架2012年出厂的飞机在次年返厂修改,以及跳过利佩茨克试验阶段就进入作战部队,被抨击为“赶鸭子上架”等疑问,波利亚科夫表示,返场的6架飞机是要修改成2013年的规格,边试验边修改本来就是新飞机服役过程的常态,飞机不断进化,武器也在更新,所以也必须修改软件,这绝不是飞机不成熟,如果飞机不成熟,俄军就不会接机了。飞机部署地点紧邻工厂,这是俄空军选择的,苏-35S已不只一次自行飞越整个国土,往返工厂与契卡洛夫试飞院之间,表明飞机是可靠的。关于跳过利佩茨克的试验阶段,他强调是俄国防部的决策,而且这次是使用新的训练过程。在2013年的12架飞机交机前,利佩茨克的种子飞行员就已在苏霍伊公司受训,交机后他们直接在作战基地训练飞行员,作战部队飞行员也在苏霍伊接受地面训练。在此之前,种子飞行员与作战飞行员已在茹科夫斯基的试验场接受两周的训练与4~6架次的飞行,这种新的训练模式让飞行员快速掌握飞机的操作,而且飞行员都喜欢这种训练模式。

VPK报道也引述参与苏-35S项目的俄空军官员对新换装模式的看法,他说:“长期以来,俄空军都无法装备新飞机,只能搞旧机改进,而目前我们的任务是尽快更新装备,而用传统途径是办不到的。”他指出,苏霍伊试飞员、契卡洛夫试飞院以及利佩茨克训练中心的飞行员正在为第23团的作战部队进行苏35S换装训练,交接飞机技术文件,训练基本地勤操作与飞行任务,初步要求达到可以起降、按规划路线飞行、简易飞行动作、甚至简易拦截等。而在2014年春天,6架返场改进的苏35S中的4架会拨交给利佩茨克训练中心,研究更复杂的课目与教范,等这一阶段完成时,作战部队的飞行员已熟悉飞机的基本操作,而能顺利接受复杂课目的训练。谁对谁错?

从系统发展的角度看,苏霍伊的做法没有错。TsAGI方面认为首飞的飞控软件不成熟,只能做基本飞行。但话说回来,没有一架飞机首飞就飞超音速、做高机动、试验武器的,况且如果没有试飞,就算在实验室做出完美的飞控软件,实际上也可能存在问题,一样要边飞边改。因此苏霍伊的做法虽然违背严谨的研究院风格,却是很正常的工程方法。此外从计划日程看,至今苏-35S已飞过超音速、超机动、武器试验,测试进度与交机进度几乎与预期的完全吻合,目前服役的苏-35S还在修改,但所有先进战机都是如此。这反映出苏霍伊与俄国防部在贷款压力与订单压力下,在研制与生产过程上采用新的制度,虽然违反传统,但稳定地掌握进度,也算是相当大的成功。

更重要的是,苏35S有违传统的测试训练进度,是俄国防部选择的,这反映出苏霍伊乃至更高一级的OAK与国防部、空军的互信程度。OAK是2007年将俄罗斯各家飞机设计局、工厂合并而成,地位接近于苏联时代的航空工业部。OAK拥有与国家高层、空军司令进行密切沟通的资源。俄国防部愿意一改传统,接纳新的研制与交机进度,应该看作是俄政府同军工产业进行“大协作”的成功范例。

若再从制度层面分析,苏霍伊遭受TsAGI等权威科研机构攻讦已非首次,就连其主力民航客机产品——SSJ-100也备受批评,理由还是违反传统。曾有专家批评OAK和苏霍伊负责人波戈相一意孤行,让SSJ-100采用西方两人机组配置,硬是拿掉传统苏联三人机组中的随航机械师。波戈相的解释是,选择与西方不同的机组模式,将令飞机无法卖给大多数国家。这也反映出苏联时代与现代俄罗斯航空工业制度的冲突。近年来,苏霍伊公司被批评的原因常常是作风强势,喜欢主导项目,而在苏联航空科研生产制度里面,科技研发是由研究院级别牵头的,规格也是由研究院与军方联合制定,设计局只是根据需要的规格去设计飞机,如今苏霍伊却有反过来主导科研方向,在这种情况下,研究院等学术界专家出来抨击,倒也是人之常情。 【编辑/秦蓁】endprint

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