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Su-47 俄羅斯蘇霍設計局

        1997 年 9 月 25 日,由俄空軍試飛員伊戈爾 · 瓦金采夫駕駛 S-37 完成了首次試飛。這也是俄羅斯正式試飛成功的第一架第五代具有隱形能力的戰鬥機。隨後不久,這架 Su—37 驗證機於 1998 年 9 月在英國范堡羅國際航空航太博覽會上進行了首次飛行表演並引起了轟動。

        俄羅斯第五代戰鬥機的概念研究始於 1981 年。其設想類似美國也採用高低搭配,分?重型的多功能戰術戰鬥機( MFI )和輕型戰術戰鬥機( LFI )。 Su - 37 屬於重型多功能戰術戰鬥機。後稱?S u -47( S-37 Berkut )驗證機,在2002年5月,經過和米高揚設計局的米格1。44驗證機激烈競爭,蘇霍伊 Sukhoi 被選擇?下一代俄國 PAK FA 戰鬥機計劃主要的承包商。下一代戰鬥機( PAK FA )將會是S u -47的一個發展但是沒有前掠翼。令人可惜的是,俄羅斯的航電設備和美國不是一個水準的;在隱身材料等其他隱身措施方面,也存在差距;猜測在武器系統方面還存在技術改進工作;更先進的發動機和雷達需要資金來研究開發等;這恐怕是俄羅斯沒有把下一代戰鬥機定位前掠翼結構的原因之一。其他原因估計一個是鑒於美國 F35 搶佔國際市場,俄羅斯認?按 Su27 系列的傳統結構路線進度更快些,畢竟 Su27 系列的綜合特性已經非常卓越了;另一個是,戰鬥機的技術在一些具體方面是通用的。俄羅斯因?缺少資金下一代戰鬥機是和國外共同發展,蘇 47(S-37) 前掠翼戰鬥機方面的研究俄羅斯已經遠遠將其他國家?在後面,可能這也是技術獨佔和保密的需要。俄羅斯可能待技術成熟後或在發展下一代戰鬥機同時繼續研究前掠翼結構的蘇 47(S-37) 。

        回顧研究發展歷程, Su-47 非常高的機動能力原型的設計是基於航空電子學和空氣動力學技術的發展?生於 Su-27 升級計劃,是蘇霍伊設計局?測試下一代戰鬥機新的結構的一個努力成就,用於強調超強機動能力在近距離內格鬥的情形。前掠翼結構顯然是以 TsAGI 學會數年的研究?基礎,引起研究原因大概在美國 80 年代早期已經建造他們的 Grumman X-29 A 前掠翼實驗機之後。

        也採用現有的一些系統和構成設計,主要來自 Su-27 系列戰鬥機。舉例來說已經被用於 Su-47 ,座艙蓋的設計,起落裝置,一些航電系統和近 - 垂直( near-vertical )的尾部。

        ?了成功解決前掠翼戰鬥機固有的“發散”問題,蘇聯航空專家經過近50年的研究,通過理論和實踐,從而解決前掠翼承受大過載的技術難題。

     1、在材料方面。在機體結構大量採用最先進的複合材料,通過合理的纖維鋪層,前掠翼具有極高的強度來?生強大的升力和氣動彈性,允許機翼彎曲,但不會出現引起結構負載過度的機翼扭曲。 Su-47 機身是橢圓形的橫斷面並且機身主要地構造由鋁和鈦合金和 13% 重量的複合材料製成。機翼嵌板結構由將近 90% 複合材料製成,總之僅此一項就可使飛機提高有效載荷 20-25% ,壽命延長 0 . 5--2 倍,而材料本身的利用率可達 85 %,人工製造零部件的勞動強度也降低不少。

     2、在飛行操控航電方面。整個飛機的氣動控制面多達 14 個。蘇霍伊公司專門?之設計了多字串遙控自動飛行電腦與軟體技術,因此飛機的低速運動性能相當驚人。數位式多通道自動控制設備,一體化自動指揮和導航系統。在導航系統中,又有由衛星導航和 “ 數位地圖 ” 組成的鐳射陀螺儀慣性導航系統。雷達使用在 X 波段工作的相控陣天線。

     3、創新有效的機體結構設計,解決前掠翼結構固有的“發散”問題。蘇霍伊設計局表明 S-37 採用的是 “ 縱向一體化三翼面佈局 ” 。據相關資料資料,從飛機前翼、主翼和平尾完全在一個平面上,前翼的平面形狀?梯形,前緣後掠角超過 45 度。主翼翼展 16 . 7 米,由內外兩段組成,靠近翼根的內翼段?後掠翼,前緣後掠角約 75 度;外翼段?前掠翼,占整個機翼的絕大部分,平面形狀?梯形,前緣前掠角約 20 度,後緣前擦角稍大一些,後緣內側一半以上?襟翼,外側?升降副翼。水平尾翼的平面形狀?切尖三角形,前緣後掠角很大,約? 75 度,後緣平直。整個翼面通過從前到後的邊條與機身相連,使機翼與機身融合在一起,構成一個統一的升力體。從機身高度和進氣口設計來看,扁平較低的機身能強化隱身性能,而美國 F/A-22 (機高僅? 5 米)的機體設計思想也是這樣的,還便於快速可靠的維修和故障檢測方面。

     4、 Su-47 相關資料:全體駕駛人員 1 名;武器方面至今沒有展示 , 但是似乎有一個機身內藏武器艙和確定的位於後翅裝備武器的空挂架, S-37 當然可以使用所有現在和蘇 27" 側衛 " 系列相關聯的武器;將來確定安裝兩台土星公司 AL-41 F 向量控制渦扇發動機,推力高達 2 x 93,1 kN(20930 磅 ) ,最大推力使用加力燃燒時 2 x 151,9 kN(34170 磅 ) ;機長 : 22,6 米,翼展 : 16,7 米,機翼面積 : 大約 56 平方米,空重: 25670 - 34000 kg ,最大速度 : 2200 km/h ,最高升限 : 18000 米,航程 : 大約 3300 km ,限制過載 : +9 。

        科技驗證展示機 Su-47 ( S-37 )近年來升空測試的頻率年年高昇,從 1997 年的 8 次,上升至 1998 年的 23 次, 1999 年的近 30 次, 2000 年的 40 次,到了 2001 年時, Su-47 升空測試次數更是暴增至 149 次。

        雖然本科技展示機沿用不少現役戰機的配備,但是蘇凱集團方面宣稱,其仍採用不少先進科技理念,以低可視度方面為例,拜內載彈艙與雷達波吸收塗料之賜,使得這架全長 22.6 公尺,寬 16.7 公尺的巨鳥有著俄羅斯軍機史上最小的雷達截面積,正面雷達截面積約為 0.3 平方公尺左右,僅有體型與之相當的 Su-27 系列 3% 左右。

        從穿音速區看起。相同掠角,相同面積的前掠翼 (FSW) 與後掠翼 (ASW) ,在穿音速時, FSW 震波產生比較慢,也比較弱。因此在維持相同的穿音速阻力的情況下, FSW 掠角可以小,這樣一來升力係數就比較大,翼面積可以縮小,有助於減少零升阻力 ( 簡單的說是摩擦力 ) 。此外, FSW 氣動負荷集中在翼根,所以在翼跟強度相同的情況下, FSW 可以做得比較細長 ( 展弦比較大 ) ,因此減少誘導阻力。以上幾個特性再穿、次音速都存在。升力係數提高,阻力係數減少,對升組比的貢獻顯而易見。

        超音速 (1.3M 以上 ) 以後,前緣出現震波,此時對 FSW 較不利,但因為 ''drag due to seperate''( 指後緣震波後面氣流分離產生的阻力 ) 也減少,所以 '' 讓 FSW 阻力開始比 ASW 大的速度 '' 會比 1.3M 大,假設是 Vc1 。但是如果再考慮升組比,由於 FSW 升力係數比較大,所以 '' 讓 FSW 升組比開始小於 ASW 的速度 '' 又會比 Vc1 更大,假設是 Vc2( 這不難想像,例如再 Vc1 時 FSW 阻力係數變大,但是因為翼面積較小,所以使得阻力較大的速度當然會提高 ) 。

        Su-47 在次音速具有極端高度的敏捷使飛機能夠非常快地改變它的攻角和它的飛行姿態 , 而且它在超音速也具有飛行機動能力。最大翻轉比率和在空速上具有最大和最低極限,適合於武器發射,是格鬥優越條件重要的標準。 Su-47 具有高水準的機動性在所有的攻角保持穩定性和可控性。最大的翻轉比率在近距離的格鬥中是重要的而且同樣在長時間的大範圍戰場上 , 當任務可能包括連續運動的不同目標在不同的空域磁區。 Su-47 的高翻轉比率允許戰鬥機很快的轉變方向朝下一個目標發射武器。 Su-47 獨特的前掠翼 , 和同一範圍向後機翼相比,提供一些有利條件:更高的升阻比;在空中纏斗方面操縱方面具有更高的能力;次音速的更高的航程;改良的抗失速和反旋轉特性;改良的高攻角穩定性;具有較小的最低飛行速度;很短的起飛和著陸距離。

 

 

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