展望JSF斯基——俄罗斯轻型五代机项目沉浮
苏联和俄罗斯本有机会引领轻型五代机的发展潮流,然而后来的事实却并非如此,其轻型五代机最终仍然是被JSF逼出来的。
可能出乎很多人意料,俄罗斯对轻型五代机的规划比美国早得多,LFI几乎是与MFI同步出台的。这其实也不奇怪,苏联根据第二次世界大战的经验,在空军编制中专门设立了前线航空兵,该兵种主要任务为争夺战线浅近纵深的制空权,而其真正的作用则是为华约一线地面力量提供空中掩护。既然只在战线附近部署和作战,前线航空兵的飞机就不需要太大的航程和载弹量。此外,前线机场条件恶劣、作战强度高,导致前线航空兵的装备消耗很大。这些因素均要求该兵种装备大量的低成本中轻型作战飞机。

米格-29发射导弹
与苏联空军不同,美国空军在战争中一般独立执行战略战役任务,且以进攻任务为主,战斗机的最重要使命是为战斗轰炸机和战略轰炸机护航。美国空军对于自己掌握战线上空制空权的能力毫不怀疑,即便是前沿部署的空中力量,其最常见的作战形态仍然是对战线背后的纵深目标做战术突击。如此一来,美国空军自然就没有必要专门设立前线航空兵,并为之研发专用作战飞机。换言之,苏联和俄罗斯有研制轻型五代机的战术需求,而美国没有,JSF的价值仅在于弥补F-22数量上的不足并抢占国际市场。按照上述逻辑,虽然MFI和PAK-FA计划在一定程度上的确是对ATF的跟随甚至模仿,但LFI不是。出于自身的先导性需求,苏联和俄罗斯本有机会引领轻型五代机发展潮流。然而,后来的事实却并非如此,俄罗斯的轻型五代机最终仍然是被JSF逼出来的,其LFS计划的内容也几乎完全照搬自对手。这固然有政治气候巨变、预算不足等不可控因素,但俄航空工业在第五代机型研制中逐渐丧失自身特点,受美国影响过大的问题也是值得商榷和反思的。
毕竟,如果永远都在追赶,即便相距再近也不可能完成超越!

领先美国10年的米格LFI
早在1983年,苏联前线航空兵就提出了替换米格-29的轻型战斗机计划,但其进度远比“工程90”缓慢。直到1986年,伴随MFI立项,LFI轻型前线战斗机才被确定为未来10年的重点开发项目。该项目名为“工程2000”——即2000年的战斗机。具体研制工作交由米格设计局负责,计划于2005年作为前线战斗机投入使用,并取代米格-29成为主要出口机型。当时苏联空军要求LFI须具备隐身、超机动及视距外空战能力,空重7吨,作战半径1000千米,最大速度2.5马赫,可以在野战机场起降;但不要求对地攻击和超声速巡航,原因是前线航空兵所装备的轻型战斗机只争夺前沿制空权,不执行纵深任务。
米格设计局很快提出了第一个方案“项目1.33”。其外形与F-16颇为相似,采用正常式布局、单垂尾和机腹进气,由一台RD-33发动机提供动力。此方案强调空战性能,机动性与米格-29相当,但航电设备提升较大,且成本降低到米格-29的70%。显然,这样的米格-29与F-16综合体是无法让苏联空军满意的,此时军方的兴趣已转向多用途战斗机,而“项目1.33”既缺乏对地对海攻击能力,空战性能也没有多大提升,且完全不考虑隐身,很快便遭到否决。
米格的第二代LFI计划在20世纪80年代末推出,新方案更改为两侧进气的正常式布局,该机14.1米的机长甚至比米格-21还短,翼展11.65米,正常起飞重量12吨左右,最大起飞重量约16吨。该机采用翼身融合设计,且翼身中心部位呈圆盘状,翼根前后缘均为弧形,可以起到边条翼的作用,双垂尾向外倾斜,水平尾翼的前后缘与垂尾平行——这些设计均有利于隐身。第二代LFI计划安装2台配备二元推力矢量尾喷管的克里莫夫RD-133发动机,其喷口可上下偏转各15度,单台推力约90千牛。由于该机在正常起飞重量下推重比接近1.5,最大起飞重量时推重比也高达1.1,再结合良好的气动布局,因此可以实现短距起降,并拥有出色的超机动性。然而,苏联解体后,米格设计局连更重要的MFI项目都保不住,LFI战斗机的研制很快便陷入停顿。

米格的第二代LFI方案改为两侧进气,采用翼身融合设计,且翼身中心部位呈圆盘状

LFS仓促出台
当俄罗斯的轻型五代机计划停滞不前时,美国却于1996年推出了自己的轻型五代机JSF。这是一个全球性战斗机合作研发计划,其当时预估的最终产量高达3100架,不仅装备美国空军,还将横扫整个国际战斗机市场。
JSF让俄国人看到了新的危机,苏霍伊设计局总师西蒙诺夫就指出:“JSF的主要研制目的是商业性的,今天的国际环境允许我们暂时放弃与F-22对抗,但俄航空工业必须直面JSF的竞争,只有这样才能继续维持下去,并以外销收入弥补政府投资不足。”
在此背景下,1999年4月,俄空军宣布重新启动轻型前线战斗机计划,新计划名称改为LFS,这个“S”相当于在过去LFI的基础上增加了对地能力。空军对LFS提出的具体要求为:正常起飞重量15吨、超声速巡航、武器内置、可短距起降并尽可能具备垂直着陆能力、隐身、生产和使用成本低等。项目由米格、苏霍伊和雅克夫列夫三家设计局竞争,并必须在1999年9至10月间提交设计预案。为了控制成本和重量,空军要求LFS只能采用一台117S发动机。
从1999年4月到10月,俄空军只给了三家设计局半年的方案准备时间,这在世界航空史上都是极为罕见的。在这么短的时间内,各设计局根本不可能拿出一套全新的方案,好在米格、雅克夫列夫和苏霍伊毕竟是经验丰富、实力雄厚的全球顶尖军机研制单位,他们很快便在一些现成的“存货”基础上推出了自己的LFS战斗机。
值得注意的是,俄空军当时对LFS的空战要求并不高,简单地说就是不强调超机动性,这可能也是在对美国的X-32和X-35两款JSF竞标机型充分研究后做出的决定。同时,LFS所需要具备的隐身、短距/垂直起降、低成本和多用途性也均与JSF相吻合。如果说之前的MFI和之后的PAK-FA瞄准的是F-22的话,LFS计划的“JSF斯基”痕迹就更加明显了。

雅克-43三视图,它可以看作是雅克-141垂直/短距起降战斗机的缩小版
苏霍伊S-55功亏一篑
与后来的PAK-FA竞标类似,米格设计局在LFS竞标中本来也占有先手,其在苏联解体前的LFI方案是现成的,米格只是按照空军的新要求将双发改为了单发,这虽然会大幅降低原方案的超机动性,却也很符合空军不要求超强格斗能力的新口味。除了减少一台发动机外,米格还在新方案中预留了安装升力风扇的空间,其他方面与原设计几乎完全相同。雅克夫列夫设计局同样采取了“旧瓶装新酒”的方式——雅克-141垂直/短距起降战斗机缩小版,该机加强了隐身设计,后来以雅克-43的新编号试图吸引其他国家的投资,但最后也不了了之。
苏霍伊设计局的竞标方案为S-55,其设计基础来自20世纪80年代末开发的S-54教练机。当时,苏联空军提出了中/高级教练机更新要求,以取代捷克斯洛伐克生产的L-29/39与米格-21U,应标者包括米格、雅克夫列夫、苏霍伊和米亚设计局,结果米格-AT和雅克-130通过了第一阶段竞争,苏霍伊S-54落败——空军认为其单发布局不如双发安全。

雅克-130于1996年首飞,2010年入役俄罗斯空军,随后销往阿尔及利亚、孟加拉等国。该机早期由雅克航空器集团(原雅克夫列夫设计局)与意大利阿莱尼亚·马基公司联合研制,后双方因意见分歧过大而分道扬镳,马基公司转而独立研发出M346教练机
苏联解体后,米格-AT和雅克-130都活跃在外销市场上,雅克-130还是如今畅销全球的意大利马基M346高级教练机的设计原型。同一时期,苏霍伊也没有放弃自己的S-54,此时苏-27的出口市场正迅速扩展,该局认为S-54是非常适合与前者形成高低搭配的轻型战斗/教练机,在市场上可以与苏-27捆绑销售。当然,后来的事实证明,这只不过是苏霍伊的一厢情愿罢了。
S-54的最初设计可以形象地比喻为“苏-27儿童版”,但没有尾椎且采用单独的机腹进气道。之后该机又经历了两次大的方案修改:1992年增加了更大的边条翼,进气口被移至机身两侧后方,增加了翼尖挂架和翼下挂架数量,并按照苏-27的标准升级了航电设备。1996年,苏霍伊根据在苏-27的三翼面原型机T-10-24上获得的经验,决定为S-54增加鸭翼,座舱后移从而为天线尺寸更大的机载雷达腾出空间,并将后座升高来保证良好视界——这些改进无疑标志着S-54从教练机向多用途战斗机方向的演变。

从模型上看,早期的S-54就像儿童版的苏-27,但没有尾椎且采用单独的机腹进气道
苏霍伊后来所幸完全放弃了S-54的教练机基因,将其单座化,以便腾出空间携带更多的燃料,并重新命名为S-55。在1997年的巴黎航展上,苏霍伊首次公开展出了S-55的模型,此时该机又增加了一对尾椎,内装电子对抗设备和减速伞。
S-54最初计划采用图曼斯基R-195FS涡喷发动机——苏-25发动机的加力改进型,军用推力约45千牛,加力推力近70千牛,备选方案则为米格-29上的克里莫夫RD-33涡扇发动机。在S-54变身S-55后,其动力配置也换成性能更好的AL-37FP推力矢量发动机。S-55计划配备提赫米洛夫仪器制造研究所的“隼”式X波段有源相控阵雷达,其最大探测距离为180千米,在空空模式下可同时跟踪24个目标,并攻击其中6个;在空地模式下可同时跟踪4个目标。(https://www.daowen.com)
S-55的研制进度比苏-47“金雕”落后许多,到1997年秋天尚处于预设计阶段,曾计划于1998年底首飞,但迟至今日也没有实现。当1999年俄空军提出LFS竞标时,S-55正好成为苏霍伊可以立即拿得出手的方案。按照苏霍伊设计局在航展上公开的数据,S-55战斗机的最大起飞重量为9.4吨、最高飞行速度为1.55马赫、最高巡航速度为0.98马赫、升限为18000米、作战半径为1080千米。
在三家设计局的LFS方案中,米格和雅克夫列夫的设计性能更好,或者说更接近后来的F-35,但成本也较高。苏霍伊的S-55只能算是一款轻型四代半战斗机,基本没有考虑隐身、超声速巡航和短距/垂直起降能力,综合性能与“欧洲两风”在同一水平线上,但其研制风险、进度和成本也最容易控制,因此在当时也被认为是最有可能中标的。然而,就在苏霍伊自信即将获胜时,部分军方与航空工业权威人士却对该项目提出了严重质疑——在有限的预算条件下,俄罗斯到底是集中力量发展重型五代机,还是向美国认输,只研制一款根本无法与F-22抗衡的LFS,激烈的争论再次出现。
争论的结果现在已经很清楚了,俄罗斯空军在1999年底叫停了LFS,并宣布五代机计划需要重新定义。两年后的2001年,PAK-FA项目正式启动,当T-50于2010年首飞成功时,曾经的LFS竞标几乎已经被所有人遗忘。

S-55想象图
被高估的轻型五代机
2013年12月,主管军工的俄罗斯副总理德米特里·罗戈津公开表示:“俄罗斯将很快开始研制一种先进的轻型战斗机原型机,以便与T-50搭配使用。该战斗机生产成本更低、维护更容易,但同时仍具有与重型战斗机类似的作战能力。此项目已包含在目前的武器装备计划中,与T-50重型机相比,轻型战斗机海外需求更强劲。”罗戈津同时还强调称:“俄罗斯空军有同时装备两款互为补充的战斗机的传统,比如现在的米格-29和苏-27。”
如果这位一向喜欢“爆料”的副总理言之属实,我们也许就将很快看到俄罗斯30年内的第四个轻型五代机项目。罗戈津没有透漏这个项目的名称,也没有明确其将交由哪家设计局研制。按照T-50的经验,方案招标的可能性最大,这样可以尽量节约时间和样机研制成本。毫无疑问,苏霍伊和米格又将走上新的擂台。从现实情况来看,如果将轻型五代机也交给苏霍伊研制,就可以充分利用T-50现成的资源和技术成果,性价比相对较高;然而,俄罗斯政府和军方也肯定不希望未来苏霍伊一家独大——缺少了米格的竞争,将不利于未来俄罗斯战斗机工业的技术创新和成本管控。这可能也是在外界盛传米格并入苏霍伊多年后,两家设计局至今仍没有完全合并的最重要原因。


苏联解体至今,除了继续将“孱弱”的米格-29发扬光大外,米格鲜有全新作品问世,与法国斯奈克玛公司联合研制的米格-AT教练机算是难得的“顺产儿”。凭借“东西合壁”的技术优势,以及较低的成本,米格-AT本来足以在俄国内以及国际市场占得一席之地,然而在遭遇“自家兄弟”雅克-130的“温柔一击”后,时至今日仍无人问津
因此,仅仅出于“挽救米格”的考虑,俄政府也应该将轻型五代机的研制交给米格,这个理由也许不便明说,用分担苏霍伊工作压力做解释也许更顺理成章。而且米格之前的LFI和LFS方案都具备和F-35抗衡的实力,在T-50竞标失败后,米格其实一直在等待机会——该公司针对国际市场又提出了一款全新的LMFS轻型五代机方案,采用漂亮的隐身外形和单发、双垂尾、机腹进气布局;反倒是苏霍伊的S-55根本就达不到五代机标准。当然,最终的竞标结果目前还不得而知,即便米格能够在强大的苏霍伊面前虎口拔牙,此项目也很可能采用一家设计局牵头,其他设计局参与支持的T-50模式。
我们同样也不能排除新的轻型五代机再次下马的可能。事实上联合飞机制造公司总裁波戈相在2014年4月就表示,他不排除发展轻型五代机的可能,但这个计划现在还未包括在联合飞机制造公司的既定路线图中。波戈相同时还指出,俄国内目前正就发展轻型五代机,还是将资金用于预研第六代无人战斗机的问题进行争论。

客观地说,俄罗斯经济自2012年以来表现不佳,油价下跌进一步导致俄财政收入锐减。在预算不足的情况下,T-50肯定是空军和俄政府力保的项目。没有资金就不会有新飞机,这个道理很简单。至于罗戈津所强调的轻型机外销优势,其实也值得商榷。从最近20年全球战斗机市场的情况来看,昂贵的重型机比貌似性价比更高的轻型机更受欢迎。米格-29外销完败于苏-27就是最好的案例,如果不是美国因技术保密需要禁止出口F-22,F-35在日本等国根本就不会有市场。对于那些亟待装备更新的中小国家来说,少量的重型多用途战斗机即可完成本国空军的几乎所有作战任务,这显然比采购数量更多,但功能相对单一或者任务效率不佳的轻型机更划算。
另一方面,T-50在设计时就已经考虑了出口需要,深度参与其中的印度不可能再去采购一款俄制轻型五代机,已经在研两款五代机的中国就更没理由买俄国货了。至于其他的不愿或不能采购F-35,却希望拥有五代机的国家,既然有性能更好的出口版T-50可供选择,为什么还要再耗费时间等待一款还不知道什么时候能服役的轻型五代机?

对于潜在国际买家而言,既然已经有性能强悍的T-50可供选择,为什么还要期待一款虚无缥缈的“缩水”五代机呢
俄罗斯于现阶段突然再提轻型五代机计划其实并非着眼于出口,而是主要针对本国军方的需要。米格-29、苏-27和米格-31家族机型终有全面退役的一天,即便俄空军能够足额接收600架T-50,也无法全部替换现有机型。更何况600架的装备规模近乎天方夜谭,财力雄厚的美国尚且只买了180多架F-22,俄罗斯最现实的可能是最终采购200架左右的T-50,剩下的缺口由谁来填补?只能是一款相对便宜的轻型五代机。

对于俄国人自己,当米格-29这一代随岁月渐老,当预算与需求的双重枷锁纠缠难解时,也许只有LFS才能带来黎明的曙光
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轻型五代机的动力系统
目前在俄罗斯国内,可与留里卡-土星抗衡的航空发动机研制企业只剩下礼炮航空发动机联合体,其正在研制的99M4型发动机是除129型发动机外,俄罗斯第二款可与美国F-119相抗衡的涡扇发动机。在T-50已经基本确定采用129型发动机后,未来的俄罗斯轻型五代机很有可能选用99M4。
礼炮航空发动机联合体的前身是礼炮发动机制造厂,其本身就是AL-31F的生产工厂。苏联解体后,经过改组的礼炮联合体利用向中国销售Al-31F和AL-31FN发动机获得的资金,对企业进行了大规模技术升级,并重点推出“项目99M”航空发动机研制方案。目前,99M1发动机已装备俄罗斯空军,后续的99M2/3/4都还在研制中。
99M1发动机(即AL-31F-M1发动机)是礼炮联合体在AL-31F基础上小幅优化的结果。该发动机更换了新研制的四级风扇,风扇第一级直径更大,流量相应提高,压比和风扇效率略有改善;首翻期从AL-31F的300飞行小时增加到750小时;控制单元改为数字式,并更换了新的起动机,使发动机具备在3500米海拔自起动的能力。99M1发动机的试飞在2002年12月结束,其加力推力达到135千牛,比AL-31F的123千牛略有进步。
99M2及99M3的总体结构与AL-31F已有很大不同,之后的99M4(即AL-31F-M4)则是真正的第五代动力方案。99M4发动机采用三级风扇、六级压气机和单级高低压涡轮;继续提升KND-924-3整体叶盘三级风扇的性能,使风扇压比达到4.2;改进涡轮单元体,发动机循环参数达到1800开。99M4的最终加力推力将达到150千牛,并安装全向矢量喷管。
需要特别指出的是,如果俄罗斯未来的轻型五代机也具备垂直/短距起降性能,动力系统就必须有所考虑。好在俄罗斯在垂直/短距起降方面的技术积累深厚,实际上洛马在研制F-35B时就参考了雅克-141的设计,只不过将雅克-141机腹独立的升力发动机换成了由传动轴驱动的升力风扇,洛马没有采用“鹞”式的多喷口设计,也从侧面证明雅克夫列夫设计局一直坚持的垂直/短距起降技术路线是成功的。不过如果仅安装一台99M4发动机的话,对于“俄国JSF”来说动力还是太小,F-35B的F-135发动机推力比F-119还大,尚无法满足超声速巡航要求,99M4推力仅与F-119相当,肯定是不够的。要么俄国人转而研发歼31式的双发中型五代机,要么就还需要一款更大推力的发动机。

99M1发动机(即AL-31F-M1发动机)是礼炮联合体的得意之作,主要用于俄罗斯现有战机的升级
