主题：【原创】鹤之旅 -- 晨枫

前掠翼和后掠翼在二战后期的纳粹德国同时得到研究。前掠翼和后掠翼都有这么一“掠”，也就是说，机翼前缘是倾斜的。由于这个倾斜的角度，迎面气流产生的动压在机翼前缘分解为两个分量，一个沿机翼翼展方向（也就是展向），另一个垂直于翼展方向（也就是法向）。展向分量不产生升力，法向分量产生升力，还产生机翼的阻力。增大后掠角的话，法向分量相对减小，阻力相对减小，而升力的相对减小由速度的增加自然补偿。当然，在速度不足的时候，升力最终也将不足，这是大后掠翼飞机起落速度较高的道理。不过空气只认这个“掠”，对于前掠还是后掠，空气是不在乎的。既然如此，后掠翼的减阻效果也可以由前掠翼来实现，但这不是采用前掠翼的唯一原因。

前掠翼和后掠翼的展向流动对比，一个向内，一个向外

后掠翼的翼尖处理永远是一个问题，在翼尖附近，机翼下表面的高压可以绕过翼尖达到上表面，造成升力损失。后掠翼的展向气流流动是向外的，外侧迎面气流的自身展向分量和内侧过来的展向分量相叠加，展向气流流动实际上沿翼展逐渐加速。由于三言两语说不清的问题，沿展向加速的展向气流最终对升力分布产生影响，越靠近翼尖的机翼部分产生的升力越大。在大迎角飞行时，翼尖将首先失速，由于展向升力分布的原因，翼尖失速的影响更是不成比例地大，使机翼产生有效升力的翼面积大大缩小，造成严重的升力损失。

翼尖绕流导致有效翼展减小和升力损失，这个问题随后掠翼的展向流动加速而加剧，前掠翼的展向流动加速是反向的，所以翼尖升力损失的问题不大，有效翼展得以维持

前掠翼则不同，展向气流流动是向内的，最终汇集在机身两侧。机身相当于天然的巨型 “翼尖小翼”，“回收”了本来由于翼尖而损失的升力，也不易在大迎角时有翼尖失速的问题，使前掠翼在相同翼面积下可以产生更大的升力，或者只需要较小的机翼就可以产生相同的升力。更高的升力效率使前掠翼飞机可以比后掠翼飞机更轻，阻力更小，其好处不言而喻。

前掠翼的失速特性和后掠翼不同，前掠翼要到差不多整个机翼都失速的时候，才有翼尖失速问题。换句话说，前掠翼比后掠翼进入失速要晚得多，有利于维持大迎角机动性，这对战斗机特别重要。但前掠翼也有一个本质的弱点，就是气动弹性发散问题。机翼不是刚性的，是有一定的弹性的。在气流流过产生升力的同时，由于支点在翼尖之后，前掠翼的翼尖有一个天然的上扬扭矩，上扬导致局部机翼迎角增加，产生更大的升力。如果不加控制，结构很快会由于过度扭曲而损坏。后掠翼的支点在翼尖之前，翼尖在升力作用下有一个天然的后扬力矩，局部迎角减小，就没有这个问题。在早期，由于材料的限制，前掠翼无法保证结构不受损坏，后掠翼就成为唯一的选择。复合材料出现之后，可以通过所谓“气动弹性剪裁”，也就是通过纤维的走向，使结构刚性在法向高于展向，巧妙地克服气动弹性发散引起的结构问题。

前掠翼在理论上的优点的确很令人心动。美国曾经研究过F-16装前掠翼（前掠角23度）的方案，计算结果表明，相对于标准的F-16，前掠翼方案盘旋角速度增大14%，典型作战半径增大34%，起落距离缩短35-50%，但跨音速加速性能明显下降（加速时间增加47%）。美国的格鲁曼公司和NASA在80年代曾合作研究前掠翼问题，设计了X-29研究机。大量试飞证明了前掠翼的很多理论优点，但也揭露了不少理论和实际脱节的地方，尤其是跨音速阻力。这是由于后掠翼可以通过增大后掠角，把机翼“藏”到机头形成的激波锥之后，至少不形成自己的额外激波锥，避免额外阻力。但前掠翼藏也没法藏，机头、机翼分别形成各自的强大激波锥，激波锥之间还有交互作用，造成额外的跨音速阻力。

格鲁曼和NASA合作的X-29是美国研究前掠翼的平台

X-29验证了前掠翼出色的机动性，也暴露了跨音速阻力大的问题

三翼面苏-27的机动性鹤立鸡群，通过前掠翼在机动性领域继续保持领先是苏霍伊的一个合理的选择。不管是不是出于这个原因，苏霍伊在苏-27之后最重要的研究机是采用前掠翼的S-37。尽管苏霍伊给S-37以苏-47的编号，苏霍伊从一开始就强调这是一架研究机，但S-37的量产意向是显而易见的，其对俄罗斯第四代（在俄罗斯也被称为第五代）战斗机的影响值得注意。

但是S-37试飞后，似乎就从天空挥发了，外界对S-37的成就或者教训一无所知，也就只能推测了。S-37采用前掠翼、三翼面加大边条，气动设计之复杂令人乍舌。前掠翼的机动性无可置疑，低速性能尤其出色，三翼面的配平能力更加暴力。S-37的三翼面是全新设计的，没有三翼面苏-27的先天局限，尽管鸭翼和主翼仍然在同一水平面上，但至少距离拉开了。采用了那么多增升措施后，S-37的起落性能和一般机动性能毋庸置疑。由于前掠翼的高超的升力效率，S-37的续航能力也应非同一般。作为第三代战斗机的话，S-37应该比苏-27更加优秀，这应该不成问题。

形状特异的S-37一出现在天空，就引起人们的极大兴趣

这是苏霍伊的前掠翼研究机

但包括了火控和机内武器舱，其量产的意向十分明显

S-37比苏-27SM（上）和苏-30MKK还要大一点，宽大的机身和良好的升阻比保证了优异的航程

S-37最初还有一个更加类似X-29的方案，或许是因为配平能力没有达到要求，改成现在的三翼面。图左的三翼面更加接近X形，可能是另一个过渡设计方案

最后的三翼面的平尾很小，由于鸭翼很大，只需要较小的平尾就拥有足够的配平能力了

但第四代战斗机已经超过了机动性和续航能力，而是要求隐身、超机动性、超音速巡航和网络战能力。网络战能力属于电子技术，和气动设计没有关系，不属于S-37验证的内容。S-37的超机动性能力应该也不用怀疑，虽然S-37的D-30发动机没有采用推力转向，但这完全在俄罗斯的技术能力之内，如果S-37最终改进而量产化，采用带推力转向的AL-41（“正宗”版）应该是合理的推测，S-37因此达到甚至超过超机动性的当前世界最高水平应该不出所料。然而，人体承受过载的能力是有限的，而导弹承受过载的能力几乎是无限的，进一步大幅度提高机动性的收效值得怀疑，为此牺牲其他重要性能就更有问题。S-37的问题正在于此。

S-37的超巡能力有点问题。后掠翼的前缘后掠自然大于后缘后掠，容易加大后掠角，对减少跨音速阻力有利。前掠翼的前缘后掠自然小于后缘后略，要通过加大前掠角来降低跨音速阻力不容易，这也是跨音速阻力天然较大的一个原因。好在前掠翼相对有利于面积律分布，飞机纵向横截面积容易圆滑过渡，可以补偿一点跨音速阻力的损失。但S-37在大量采用苏-27的部件之后，没有采用AL-31发动机，而是采用了推力更大的D-30发动机，想必是为了克服跨音速阻力增大。达到超巡最好是通过降低跨音速阻力来实现。不过超音速飞行的一个独特现象是，一旦跨过音障，阻力实际上有所降低，所以可以加大发动机推力把飞机推过音障，然后减小推力维持超巡，欧洲“台风”就是这样干的。当然，这只能实现略超过音速的低度超巡，更高速度的超巡还是要靠降低阻力，而前掠翼在这方面有点先天欠缺。另外，前掠翼的气动弹性发散问题随速度提高而恶化，有说法S-37的速度限制在M1.6，尽管如此，还是出现机翼损坏，现在可能已经装上后掠翼了。但这个说法无法证实。

隐身是S-37更大的问题。S-37在设计上没有太多的隐身考虑，除了S形进气道和吸波涂料、吸波结构外，没有隐身修形。当然，S-37或许主要使命不是验证隐身方面的性能，量产型可以重新考虑，但前掠翼和三翼面带来的隐身的天然缺陷却不是重新考虑就可以解决的。隐身最忌讳的有三样事情：大平面，空腔和突出物。在隐身最重要的前向，飞机没有太大的平面，所以这不是问题。但鸭翼是突出物，对隐身不好，所以隐身飞机的设计中鲜有鸭式布局的。更大的问题在于空腔，空腔反射使入射的雷达波几乎以全强度原路返回，形成极大的反射，这就是进气口和座舱隐身十分重要的道理。进气道是一个理想空腔，压气机正面相当于一个强反射镜，如果处理得好的话，S-37的S形进气道可以较好地压制进气道的雷达回波，欧洲“台风”的有限隐身就是这样做到的。座舱也是一个空腔，现在一般在座舱盖上用导电金属镀膜将入射的雷达波能量导到机体表面，由机体的隐身来处理，这也不是问题。但是前掠翼和机体之间的倒角是一个无法掩盖的近似空腔，对最重要的前向隐身尤其要命。换句话说，即使在理论上，S-37的隐身也不大可能超过欧洲“台风”的水平。要是S-37采用传说中的等离子隐身之类的魔幻级技术，那就有作别论，不过这种死无对证的东西还是眼见为实的好。

S-37出现的时候，世界为之一片哗然。但几年过去了，S-37似乎没有了下文。这可以是俄罗斯保密传统的体现，也可以是报喜不报忧的传统的体现。到底真相如何，苏霍伊自己不说，外人只能猜测。但不必猜测的是苏霍伊下一代战斗机方案放弃了前掠翼。

在苏联解体之前，苏联空军就提出了下一代战斗机的要求，米格I.44就是产物。米格I.44无疾而终了，俄罗斯空军的要求也与时俱进，提出PAKFA计划（Perspektivnyi Aviatsionnyi Kompleks Frontovoi Aviatsyi，意为未来战术航空系统），在2002年指定苏霍伊负责设计，设计局编号T-50，正式编号或许又是苏-47，看来苏霍伊还真喜欢在编号上逗人们玩。T-50的细节透露得不多，一般认为是介于苏-27和F-22之间的传统方案，或许还有后掠翼化的S-37的影子。据说共青团城已经开始组装，“近日”将进行首飞。但是现在俄罗斯的事情说不好，这“近日”还是2007年3月时就说的，最新的“近日”是2009年，看来不到T-50真的首飞起来，很多允诺只能当作空头支票。

T-50的实际方案仍然是保密的，只能根据外界流传的图片来讨论，这是流传较广的一个版本，和F-22的相像一目了然

斜切的菱形进气口和F-22同出一辙

但按照这个版本，武器还是半保形外挂，简化了机体设计，但将损害隐身性能

这个角度容易看到边条，但这有点像F-5E的后加之作，而不是苏-27的一体化设计，可能是艺术家想象得过头了

这个版本显然就是S-37的后掠翼版

这也是S-37的后掠翼版，在技术上或许更加现实一点，但也相当保守

这个版本差不多就是隐身化的苏-27

如果S-37量产化，可能就是这个样子，但S-37的隐身和超巡有问题，估计前掠翼是没戏了

这样的双翼面前掠翼估计也同样没戏

这样类似米格2000的“圆盘边条”方案可能是印度军迷的想象

米格2000在2002年被T-50打下台去，现在翻本看来难

T-50的实际方案依然是保密的，但根据已经流传的图片来看，苏霍伊回归到传统布局，甚至放弃了三翼面。至少在外观上，T-50和F-22十分相像，但还是作了俄罗斯风格的简约化。不同版本的分歧主要在是否采用S-37那样的大边条加边条下的菱形进气口，还是F-22那样的兼作边条的斜切菱形进气口，不过称之为“猛禽斯基”应该不过分。如果不出意料，T-50仍然是按照隐身、超机动性和超音速巡航的要求设计的。传统布局的跨音速阻力特征比较清楚，借助推力强大的AL-41发动机（不管是“正宗”的还是“新”的），T-50应该可以达到超音速巡航。气动控制是苏霍伊的传统强项，结合推力转向，达到超机动性应该也不出意外。采用菱形机头锥、边缘对齐后，加上进气口的隐身处理，T-50的隐身性能应该比苏-27有很大的进步，但不会超过F-22的水平。如果这些图片是准确的，那只能说明一个事实：苏霍伊已经放弃了技术突破，而是真正走抄袭的路了。如果俄罗斯的航空工艺精度达不到美国的水平，那东施效颦的事情也是完全可能的。YF-22是1990年9月22日首飞的。要是T-50在2010年首飞，那就落后美国20年，还不能像苏-27那样后来居上，真令人有江河日下之叹。

PAKFA是和印度50：50合作的，在印度被称为FGFA，但PAKFA侧重单座型，FGFA侧重双座型，后者也将采用印度自己指定的航电和武器。印度自己的LCA折腾了二十几年还没有开始批量生产，能对PAKFA有多少贡献十分可疑。俄印本来还要拉巴西下水，但梅德韦杰夫刚从巴西回来，似乎没有达成协议，巴西空军司令也声称PAKFA不适合巴西，看来巴西人还是喜欢自己跳桑巴，不愿意瞎掺乎不靠谱的事情。

在俄罗斯连第二代苏-27都迟迟不能装备，现有苏-27的中期升级也无法落实的时候，成本肯定大幅度上升的T-50的前景不很看好。印度也靠不住，苏-30MKI的生产计划到2018年才结束，正在竞争MRCA计划的F-16IN、F-18E、欧洲“台风”、瑞典JAS-39IN和米格-35的采购计划也要至少那个时间才能完成，印度有多余的财力、人力消化T-50吗？要是T-50也像F-22那样，花7年才生产型首飞，再等8年再批量装备，那T-50也要成为LCA那样的胡子工程了。

据11月14日英国《飞行国际》杂志报导，米格将并入苏霍伊，统一到俄罗斯联合飞机公司（OAK）的旗下。这对米格固然是悲惨的一天，对苏霍伊也不是雀跃的一天，因为这标志着俄罗斯已经彻底放弃维持第一流航空工业的企图，苏霍伊只有兔死狐悲的份。在划时代的苏-27之后，苏霍伊是走向更大的辉煌，还是随着俄罗斯这条泰坦尼克滑向冰冷的深海？这一次，斯大林再死一次也帮不了忙，苏霍伊再次走进浓浓的迷雾中……

（完）