作為“側衛(wèi)”家族的大幅升級型號,蘇-35S憑借著高性能發(fā)動機和推力矢量噴管,將“眼鏡蛇”等超機動動作表現(xiàn)得出神入化,展示出在空中數(shù)米空間之內(nèi)就可實現(xiàn)機頭轉向的優(yōu)異性能,不僅讓現(xiàn)場觀眾感到不可思議,甚至讓教科書中傳統(tǒng)的“轉彎半徑”概念暴露出了局限。
無疑,蘇-35S的精妙表演顯示出了高超的機動性和良好的操縱性,這首先得益于氣動布局的精心設計,使機身和機翼的流場能保持極好的對稱性,平尾操縱繼續(xù)有效,同時也反映出推進系統(tǒng)的出色性能,特別是飛機與發(fā)動機的一體化設計已經(jīng)達到了相當高的水平。
針對超音速飛行和超機動性的需要,蘇-35S采用了大推力的117S發(fā)動機,使飛機推重比超過1.0,而這時氣動布局與推進系統(tǒng)之間的綜合設計成為至關重要的因素。
蘇霍伊設計局考慮到蘇-35S的結構改進和燃油量增加不可避免地增加了起飛重量,認為AL-31F發(fā)動機已經(jīng)力不從心。
2005年8月,蘇霍伊公司、土星聯(lián)合體和烏法公司在莫斯科航展上共同簽訂了研制和批量生產(chǎn)117S發(fā)動機的合同。117S仍然屬于AL-31F的一種衍生型,但適時采用了許多第五代發(fā)動機技術,分別從單位推力和空氣流量等方面著手改進,重點突出了推重比指標。
一是提高單位推力。117S從提高渦輪前溫度著手,采用了更加先進的高壓渦輪和低壓渦輪。其渦輪前溫度高達1 755K,已經(jīng)超過了高壓渦輪葉片的單晶材料所能承受的最大值,但精心設計的空心氣冷葉片和渦輪冷卻系統(tǒng),可以有效地降低葉片表面溫度。
二是增大空氣流量。該發(fā)動機換裝了一種更先進的風扇,直徑增加了3%,從905毫米增加到932毫米,可以吸入更多的空氣。同時,選擇了較大的涵道比0.6,在總增壓比不太高的情況下,較大的涵道比可以降低發(fā)動機耗油率。
通過這些措施,117S的推力增加了16%,推力88.2千牛,加力推力達到142.1千牛,推重比大幅增加。
據(jù)蘇霍伊設計局透露,117S發(fā)動機裝在蘇-27M戰(zhàn)斗機上試飛期間,蘇-27輕松地超越了原來的飛行極限,在多項指標方面已經(jīng)接近世界紀錄。
2008年7月7日,蘇-35原型機試飛員波格丹在接受俄羅斯媒體采訪時表示,蘇-35原型機曾經(jīng)在117S發(fā)動機不開加力工作的狀態(tài)下,在5 000米和11 000米的高度上以略微超過音速的速度飛行。盡管這是在不帶外掛的情況下所獲得的試飛數(shù)據(jù),與第五代戰(zhàn)斗機最重要性能之一“超音速巡航”還有本質差別,但蘇-35原型機憑借著強大的動力裝置,有可能逐步具備超音速巡航能力。
蘇-35S的超機動性能,很大程度上還得益于俄羅斯多年來潛心研制和不斷成熟的軸對稱推力矢量技術。117S發(fā)動機采用可調(diào)收斂擴散形超音速噴管,分別通過液壓動作筒和氣壓動作筒實現(xiàn)收斂和擴張噴口面積。借助AL-31FP發(fā)動機的研制和試飛,土星聯(lián)合體逐步掌握了軸對稱推力矢量噴管的關鍵技術,及時應用于117S發(fā)動機上。在加力燃燒室和噴管之間增加了一個環(huán)形偏轉裝置,成為可以轉向的矢量噴管,由兩個液壓動作筒進行操縱,可以在縱向范圍內(nèi)偏轉±15度,轉向速度30度/秒。
蘇-35S首次實現(xiàn)了發(fā)動機矢量控制系統(tǒng)與飛機電傳操縱系統(tǒng)的一體化,使氣動操縱翼面和發(fā)動機推力矢量相互配合,從而具備了幾種全新的可控機動能力。飛行員通過一個專用開關控制。當推力矢量控制系統(tǒng)打開時,有手動和自動兩種工作模式,前者允許飛行員控制噴口偏轉對轉角度,后者則由電傳操縱系統(tǒng)進行自動控制。
蘇霍伊設計局通過蘇-35S的全面試飛,驗證了在低速飛行和大迎角狀態(tài)時,117S發(fā)動機的推力矢量噴管可以更加快捷、有效地控制飛行狀態(tài),提供短距起飛和超機動能力,進一步提高作戰(zhàn)效能。憑借這一技術,蘇-35S就可以輕松地改變飛行方向、迅速降低飛行速度和做出更加詭異的過失速機動。
從“眼鏡蛇”機動演變而來的“圓周”動作是蘇-35S的一大絕技,將飛機的急劇減速與360度小半徑筋斗融合為一體。當蘇-35S從水平狀態(tài)進入機動過程時,飛行員快速將機頭拉起,在電傳飛控系統(tǒng)與推力矢量系統(tǒng)的一體化控制下,依次經(jīng)過空速降低、迎角增大、翻轉倒飛、機頭向下和水平加速等過程,完成低速環(huán)形垂直旋轉機動動作。
從蘇-35S的研制和發(fā)展過程中,可以清楚地看出高性能推進系統(tǒng)對其提高作戰(zhàn)效能的重要作用,特別是出色的飛機/發(fā)動機一體化設計,不僅保證了優(yōu)異的氣動性能,而且提高了推進系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性,有助于充分發(fā)揮多用途戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)效能。
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