全球第一種使用軸對稱矢量發(fā)動機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī)，戰(zhàn)斗力到底有多么強(qiáng)大？
1997年的巴黎航展上，一架黃褐色迷彩涂裝的戰(zhàn)斗機(jī)伴隨著引擎的轟鳴聲拔地而起。
只見這架戰(zhàn)斗機(jī)才起飛了不到10秒，剛剛爬升到離地面幾百米的高度，就迅速地轉(zhuǎn)入垂直爬升，并緊接著做出了一個(gè)圓周機(jī)動。
隨后，它又完成了普加喬夫-眼鏡蛇、尾沖、鐘擺等多個(gè)機(jī)動動作，震撼了現(xiàn)場的每一名觀眾。
這架戰(zhàn)斗機(jī)就是大名鼎鼎的蘇-37“終結(jié)者”戰(zhàn)斗機(jī)。
為什么這架戰(zhàn)斗機(jī)能具有如此強(qiáng)大的性能？
（蘇-37戰(zhàn)斗機(jī)）
1
蘇-37為啥有三組翼面？
蘇-37“終結(jié)者”是蘇霍伊設(shè)計(jì)局在80年代末開始研發(fā)的一種四代半戰(zhàn)斗機(jī)。
這種戰(zhàn)機(jī)發(fā)展自大名鼎鼎的蘇-27“側(cè)衛(wèi)”重型戰(zhàn)斗機(jī)，自然也就繼承了其大部分的設(shè)計(jì)，仍然采用了雙發(fā)動機(jī)、雙垂尾、單座、常規(guī)布局、中央升力體布局的基本設(shè)計(jì)要素。
其主翼面使用了上單布置的后掠翼，對比大部分戰(zhàn)機(jī)的梯形翼面設(shè)計(jì)，后掠翼能夠減小戰(zhàn)機(jī)在巡航時(shí)的阻力，有效增加戰(zhàn)斗機(jī)的航程。
不過如果后掠翼需要與梯形翼達(dá)到同等的翼載荷指標(biāo)，后掠翼也會因?yàn)橐砻嫦鄬ΩL而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的問題，這也是蘇-27跨音速陷阱缺陷的由來。
（蘇-27）
包括蘇-37在內(nèi)的“側(cè)衛(wèi)”系列戰(zhàn)斗機(jī)之所以要使用后掠翼，主要考慮的因素是蘇聯(lián)/俄羅斯廣袤的國土與領(lǐng)空。
俄羅斯領(lǐng)土的東西跨距達(dá)到了9000公里，南北跨距也到了3000公里，俄軍的戰(zhàn)斗機(jī)必須要有足夠大的航程才能在敵軍入侵時(shí)前往各個(gè)位置執(zhí)行截?fù)羧蝿?wù)。
于是，在這種思想的指導(dǎo)下，使用了后掠翼的“側(cè)衛(wèi)”系列戰(zhàn)斗機(jī)最大作戰(zhàn)半徑達(dá)到了1500公里以上，制空掛載下也有1200公里。
相對比下，美軍重型四代戰(zhàn)斗機(jī)F-15的最大作戰(zhàn)半徑僅有1300公里左右，制空掛載下的作戰(zhàn)半徑更是只有900公里。
（蘇-37戰(zhàn)斗機(jī)）
不過蘇-37也不是一點(diǎn)改變都沒有。
在氣動布局上，蘇-37“終結(jié)者”相較于蘇-27“側(cè)衛(wèi)”來說最大的差別就是其在主翼前加了一對全動鴨翼，將總體布局從常規(guī)布局設(shè)計(jì)改為了三翼面布局設(shè)計(jì)。
在蘇-27的原始設(shè)計(jì)中，這個(gè)位置是一組大后掠角、大長弦比的邊條。
這組邊條有著不小的作用，當(dāng)戰(zhàn)機(jī)以一定迎角進(jìn)行飛行時(shí)，邊條會激勵(lì)起渦流吹拂主翼表面，增加翼面氣流通過量，從而達(dá)到增加升力的目的。
因此，通過使用邊條翼設(shè)計(jì)，戰(zhàn)機(jī)的最大升力系數(shù)與升阻比可以得到有效提升，從而增強(qiáng)戰(zhàn)機(jī)的機(jī)動能力。
（蘇-37戰(zhàn)斗機(jī)）
而蘇-37使用一對全動鴨翼來替換長邊條，則一定程度上削弱了產(chǎn)生渦流的效果，因?yàn)轼喴淼暮舐咏窍鄬厳l較小，并不容易激勵(lì)起渦流。
但與之相對的，鴨翼的增加也使得蘇-37的俯仰控制能力得到了增強(qiáng)。
當(dāng)蘇-37的飛行員做出拉桿動作控制戰(zhàn)機(jī)抬頭時(shí)，三翼面布局的戰(zhàn)機(jī)除了平尾會向下偏轉(zhuǎn)外，其鴨翼也會向上偏轉(zhuǎn)提供額外的控制力矩。
做低頭機(jī)動動作時(shí)同理，只不過兩組控制舵面偏轉(zhuǎn)的方向會不同。
（航展上的蘇-37）
這樣的三翼面布局氣動設(shè)計(jì)，讓蘇-37具有了非常強(qiáng)的機(jī)動能力，能夠飛出各種各種復(fù)雜的機(jī)動動作。
不過受限于當(dāng)時(shí)的飛控編寫水平，為了避免可能存在的滾轉(zhuǎn)失控等風(fēng)險(xiǎn)，蘇-37的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)并沒有為這組鴨翼設(shè)計(jì)差動能力。
因此，蘇-37的鴨翼實(shí)際上只能進(jìn)行同步的偏轉(zhuǎn)，這也限制了蘇-37機(jī)動性能潛力的進(jìn)一步發(fā)掘。
不過即使是這樣，蘇-37“終結(jié)者”仍然不失為一種擁有極強(qiáng)機(jī)動能力的戰(zhàn)機(jī)，不過其性能優(yōu)越的秘密不止于此。
（X-31A）
2
矢量發(fā)動機(jī)有啥用？
1986年，美國羅克韋爾公司制造出了一種名叫X-31A的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。
這種飛機(jī)有一個(gè)非常獨(dú)特的設(shè)計(jì)，那就是其在發(fā)動機(jī)的尾噴口上增加了三個(gè)具有氣體導(dǎo)流作用的推力偏轉(zhuǎn)片，這也是最初的矢量發(fā)動機(jī)方案。
不過X-31A的這種方案不管是效果還是可靠性都并不太好，因此并沒有大規(guī)模的運(yùn)用在現(xiàn)役的戰(zhàn)斗機(jī)上。
但這種給發(fā)動機(jī)增加矢量推進(jìn)的思路卻延續(xù)了下來并不斷啟迪著一代又一代的設(shè)計(jì)師，最終，矢量發(fā)動機(jī)的發(fā)展方向劃分為了幾種不同路線。
（F-22的矢量推力折流板）
第一種是以美軍F-22戰(zhàn)斗機(jī)為代表的二元矢量推力系統(tǒng)。
二元矢量推力系統(tǒng)，往往通過安裝在發(fā)動機(jī)末端的兩個(gè)折流板上下偏轉(zhuǎn)來進(jìn)行導(dǎo)流控制。
這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是只能進(jìn)行一個(gè)平面內(nèi)上下兩個(gè)方向的矢量偏轉(zhuǎn)，并且在導(dǎo)致發(fā)動機(jī)推力出現(xiàn)一定損失的同時(shí)，也會帶來整體結(jié)構(gòu)重量偏大的問題。
不過折流板的存在，卻也同時(shí)令戰(zhàn)機(jī)尾流的紅外特征有所減小，也就更難被光電探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)了紅外隱身性能。
（軸對稱發(fā)動機(jī)）
第二種就是以我們本文的主角——蘇-37為代表的軸對稱矢量發(fā)動機(jī)。
蘇-37的AL-37FU發(fā)動機(jī)使用了俯仰式軸對稱矢量控制裝置，這種裝置的特點(diǎn)是為發(fā)動機(jī)噴口的收斂片安裝了兩個(gè)側(cè)向的軸，如此一來發(fā)動機(jī)就可以做俯仰平面內(nèi)的上下擺動。
這樣的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上極為簡單，在已經(jīng)成熟的發(fā)動機(jī)上直接改進(jìn)也非常方便。
比如蘇-37最早使用的就是直接在AL-31F發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上改裝出來的AL-31FU矢量發(fā)動機(jī)，并在進(jìn)行了相當(dāng)長一段時(shí)間的測試后，才換為了專門為其配套的AL-37FU。
裝備了矢量發(fā)動機(jī)的蘇-37，機(jī)動性能得到了進(jìn)一步的提高。
（蘇-37的矢量發(fā)動機(jī)）
矢量發(fā)動機(jī)可以給戰(zhàn)機(jī)提供一個(gè)直接的俯仰控制力矩，從而大大地增強(qiáng)戰(zhàn)機(jī)的機(jī)動性。
比如當(dāng)戰(zhàn)機(jī)需要抬頭時(shí)，矢量發(fā)動機(jī)的噴管就可以向上偏轉(zhuǎn)，在戰(zhàn)機(jī)尾部產(chǎn)生一個(gè)向下的力矩，這樣戰(zhàn)機(jī)的抬頭就會更為迅速。
在戰(zhàn)機(jī)需要滾轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)矢量發(fā)動機(jī)還可以通過分別指向不同角度，形成一個(gè)滾轉(zhuǎn)力矩。
在戰(zhàn)機(jī)以平飛狀態(tài)進(jìn)行巡航時(shí)，通過矢量發(fā)動機(jī)的作動來產(chǎn)生配平力矩與修正力矩，也會比使用空氣動力舵面造成的阻力要低。
總而言之，矢量發(fā)動機(jī)的作用非常廣泛。
最重要的是，矢量發(fā)動機(jī)的應(yīng)用，能夠讓戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行可控的過失速機(jī)動。
過失速機(jī)動，指的是戰(zhàn)機(jī)在飛行姿態(tài)超過失速迎角后進(jìn)行的機(jī)動，比較典型的過失速機(jī)動有普加喬夫眼鏡蛇、落葉飄等等。
這種機(jī)動能夠進(jìn)行劇烈的速度、角度變化，在空中格斗時(shí)瞬間改變雙方的態(tài)勢。
比如一架戰(zhàn)機(jī)在被敵軍咬尾追擊時(shí)，就可以通過普加喬夫眼鏡蛇機(jī)動迅速降低自己的速度，讓敵軍戰(zhàn)機(jī)直接從下方越過，從而占據(jù)敵機(jī)六點(diǎn)完成攻守態(tài)勢互換。
（普加喬夫眼鏡蛇機(jī)動）
但是普通戰(zhàn)機(jī)在進(jìn)行過失速機(jī)動時(shí)，氣動控制舵面卻會因?yàn)槌^失速臨界迎角而失效，此時(shí)飛行員只能等待戰(zhàn)機(jī)自己恢復(fù)到可以改出過失速狀態(tài)的姿態(tài)。
在實(shí)戰(zhàn)中，完成這樣一個(gè)過失速機(jī)動的周期過長，反而很可能會弄巧成拙。
但矢量發(fā)動機(jī)的直接推力控制卻不會因?yàn)閼?zhàn)機(jī)迎角的變化而削弱。
在矢量發(fā)動機(jī)的幫助下，飛行員可以在戰(zhàn)機(jī)達(dá)到失速迎角后繼續(xù)進(jìn)行主動控制，也就大大縮短了完成一個(gè)過失速機(jī)動動作的周期，使得過失速機(jī)動具有了較強(qiáng)的實(shí)戰(zhàn)意義。
在強(qiáng)化了機(jī)動能力的同時(shí)，蘇-37也在蘇-27的基礎(chǔ)上大幅度優(yōu)化了態(tài)勢感知能力。
（普加喬夫眼鏡蛇機(jī)動）
3
航電系統(tǒng)
電子系統(tǒng)一直以來都是蘇聯(lián)/俄羅斯的弱勢領(lǐng)域。
比如蘇-37的前身蘇-27使用的雷達(dá)就是N-001型機(jī)械掃描雷達(dá)，這種雷達(dá)的天線陣面是倒置卡塞格倫天線。
而同樣作為第四代重型戰(zhàn)斗機(jī)的F-15，則使用了AN/APG-63型脈沖多普勒雷達(dá)，這種雷達(dá)使用的是平板縫隙掃面天線，比N-001要先進(jìn)一代。
戰(zhàn)機(jī)同代，但作為主要態(tài)勢感知元件的雷達(dá)，美國卻比俄羅斯先進(jìn)一代，這就是俄羅斯電子工業(yè)的真實(shí)寫照。
（N-001雷達(dá)）
但蘇-37的出現(xiàn)卻很大程度上改變了這一點(diǎn)。
蘇-37使用的N-011M脈沖多普勒雷達(dá)，直接跳過了平板縫隙掃描天線，使用了更為先進(jìn)的無源相控陣天線技術(shù)。
N-011M系統(tǒng)中包含有兩個(gè)陣列天線，分別是一個(gè)X波段雷達(dá)和一個(gè)L波段的敵我識別信號發(fā)送裝置，雷達(dá)總重量達(dá)到了100公斤，天線直徑也達(dá)到了960毫米。
龐大天線給N-011M雷達(dá)帶來了4-5kW的峰值功率輸出，其平均輸出功率也可以達(dá)到1.2kW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上一代的N-001。
因而探測范圍也得到了很大的提升。
（N-011M雷達(dá)）
N-011M雷達(dá)相控陣天線的掃描范圍是一個(gè)水平±70度、垂直±45度的扇面，并且其天線還可以在機(jī)械裝置的輔助下轉(zhuǎn)動，從而將掃描扇區(qū)擴(kuò)展到±90度。
在對空搜索的模式下，N-011M可以發(fā)現(xiàn)400公里外的大型目標(biāo)，并在200公里的距離上進(jìn)行穩(wěn)定跟蹤，其一次可以檢測多達(dá)15個(gè)空中目標(biāo)。
在空對地模式下，N-011M可以在40-50公里的距離上發(fā)現(xiàn)坦克群，在80-120公里的距離上發(fā)現(xiàn)海軍水面艦艇，同時(shí)其還有最大分辨率為10米的合成孔徑雷達(dá)成像模式。
N-011M的配備，讓蘇-37的航電水平也達(dá)到了同期的國際領(lǐng)先水平。
不過就是這樣一種強(qiáng)大的戰(zhàn)斗機(jī)，為何最終卻只生產(chǎn)了一架驗(yàn)證機(jī)就匆匆下馬？
4
后繼有人
蘇-37最終沒有進(jìn)入俄軍服役，并不是因?yàn)檫@種戰(zhàn)斗機(jī)不優(yōu)秀，而是因?yàn)檫@么一個(gè)原因——窮。
蘇-37研發(fā)的90年代末，俄羅斯的國防開支在經(jīng)濟(jì)的影響下持續(xù)走低，甚至于1998年只有可憐的157.4億美元，而同年美國的軍費(fèi)則有2700億美元，差了近20倍。
在這樣薄弱的經(jīng)費(fèi)支撐下，俄羅斯無力繼續(xù)裝備大量先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)，只能選擇在原有的蘇聯(lián)遺產(chǎn)上進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)，以至于蘇-37得不到軍方訂單只好將目標(biāo)轉(zhuǎn)向出口。
（俄羅斯歷年軍費(fèi)）
最先進(jìn)的戰(zhàn)機(jī)用來出口創(chuàng)匯，可以說是一大奇觀了。
在這樣的背景下，僅僅首飛才一年的蘇-37便匆匆忙忙地趕去參加了1997年的巴黎航展，在此次航展上，也就發(fā)生了文章開頭那一幕。
但不幸的是，當(dāng)時(shí)的出口市場也非常低迷。
就這樣，唯一的一架蘇-37驗(yàn)證機(jī)就被長期作為了新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺使用，而這架驗(yàn)證機(jī)，也在后續(xù)AL-41發(fā)動機(jī)的研發(fā)實(shí)驗(yàn)中因?yàn)槭鹿蕢嫐А?/p>
不過，蘇-37卻也為后續(xù)的其他型號研發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這其中的典型就是蘇-35戰(zhàn)斗機(jī)。
（蘇-35）
看到這里很多讀者可能會問，蘇-37難道不是比蘇-35面世更晚么，為什么蘇-37反而給蘇-35提供了研發(fā)經(jīng)驗(yàn)？
原因很簡單，同樣是因?yàn)楦F。
貧瘠的研發(fā)經(jīng)費(fèi)讓蘇-35這種1992年就完成首飛的戰(zhàn)斗機(jī)，一直到了2012年才列裝俄軍，研發(fā)時(shí)間跨越了20年，是正常戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)周期的2-3倍。
這也就使得更晚誕生卻更早下馬的蘇-37，反而用自己的不甘落幕為蘇-35測試了非常多的先進(jìn)技術(shù)。
（蘇-37）
時(shí)至今日，繼承了蘇-37部分技術(shù)的蘇-35戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)生產(chǎn)了一百余架。
這些先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的服役，給俄羅斯空天軍注入了新鮮的血液，讓其可以對抗北約的F-15SE、F-16E/F等先進(jìn)四代半戰(zhàn)機(jī)。
可以說，蘇-37項(xiàng)目最終雖然下馬，但是其產(chǎn)生的研發(fā)成果卻至今仍然在保衛(wèi)俄羅斯的國家利益。
蘇-37的悲劇，歸根結(jié)底也是蘇聯(lián)解體造成的，這也警示著我們不僅要有強(qiáng)大的物質(zhì)力量，更要提防敵人從內(nèi)部瓦解堡壘的企圖！
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