从对抗F-22到苏联的航母梦：浅析苏-47金雕战斗机

【引言】

在前几天结束的莫斯科航展上，我们再一次见到了苏-47"金雕"战斗机。尽管只是一台静态模型，但依旧引发了世界的瞩目，给外界的震动不亚于本次航展的亮点：苏-57战斗机。也仿佛就在一瞬间，把我们的思绪拉回了1999年的那个夏天：苏-47在莫斯科航展上腾空而起，向外界宣告着一个时代的终结……

▲2019年莫斯科航展当中苏-47战斗机的静态模型

再看到苏-47的时候，铁匠心里算是五味杂陈的。所以在这里写下这篇文章，系统的介绍一下这架战斗机背后的故事，也算是纪念一下那个时代吧。

【背景和前提：奋起直追还是时代领跑？】

毫无疑问，"金雕"是苏联五代机研发计划的产物，长期以来受制于英语资料转译问题，国内多数认为"金雕"是为了应对F-22"猛禽"战斗机设计而来的。但其实历史上来看的话，苏联在战斗机领域对比美国是有自己的时代领先性的：例如F-15/F-16高低搭配的产生就是被苏联米格-21、米格-23和米格-25倒逼出来的，而F-15和F-16的研发又催生了苏联制定PFI计划（перспективного фронтового истребителя，直译的话为"有前景的前线战斗机"）从而研发米格-29和苏-27战斗机。

▲苏-27和米格-29战斗机

像这样的军备竞赛，其实就是美苏当中某个国家先提出某个研发计划然后投入财力物力研发，而对方获取情报之后也会随之展开同方向研究的过程，这在漫长的冷战当中比比皆是：例如从B-1到图-160，从F-111到米格-23。

▲从B-1到图-160，从F-111到米格-23，甚至从协和到图-144，这都算是双方军备竞赛的一个缩影

相比1981年立项的F-22来说，苏联正式提出I-90战斗机计划（Истребитель 1990-х годов，直译为"90年代战斗机计划"）的时候要比美国早两年。早在苏-27首飞之后的第3年，1979年苏联就计划为未来的苏联空军和防空部队设计战斗机，这一计划在1981年立项并得到苏联政府批准，所以说苏联的五代机研发计划对比美国来说有一定时代领先，但总体上是一个相当接近的程度。

【双生子：I-90战斗机计划的产物】

I-90项目立项时的指标与F-22的指标接近，超机动、超音速巡航和隐身等特点该有的都有。但I-90计划要求的超机动要求必须能以60度大攻角持续飞行，这也无疑增加了研发上的难度。

1981年，I-90战斗机计划开始实施。按照计划要求，当时苏联国防部和航工部下属的主要设计局都参与了这一项目的研发。除了战斗机本身之外，还要开发战机配套的相关设施：例如具备超机动能力的发动机，新一代雷达、光电和瞄准设备，飞机导航和无线电通讯设备，机载电子对抗设备以及导弹等等。换句话说：I-90战斗机计划苏联航空工业全方位向五代机迈进的一个计划。

▲米格-1.44和苏-47的模型

严格说起来，最初的I-90战斗机计划只是研发一种战斗机，最初的项目也是在米高扬、苏霍伊和雅科夫列夫设计局这三家的设计当中选一个而已。尽管空军最初选中了米高扬的初期设计，但1983年后，这一项目就变成了苏霍伊和米高扬两架分别开发了。关于这一点当时苏霍伊设计局的副总设计师奥列格·萨莫伊洛维奇（Олег Самойлович）在回忆录当中曾提及：造成这一点的原因主要是苏联航工部部长伊万·西拉耶夫（Иван Силаев）的力推，在他的主张下，最终I-90计划催生出了后来的米格-1.44以及苏-47这两种战斗机。

▲奥列格·萨莫伊洛维奇参与了苏-24、苏-27等项目的研发，主导了苏-25攻击机的项目

当然，现在的我们不会再知道为什么当初西拉耶夫用"官高一级压死人"的方式力主苏霍伊设计局参与到设计当中，但西拉耶夫的个人履历当中我们可以得出这一的决策并非心血来潮：从1954年开始就参与到苏联战斗机的生产当中，在1971年担任高尔基市奥尔忠尼基泽飞机制造厂厂长，参与了从米格-15到米格-31当中所有苏联战斗机的生产项目；在调入航工部担任副部长和部长时，也直接参与到了苏联绝大部分航空项目的决策和测试当中，包括但不限于米格-29、苏-27战斗机、米格-31截击机、图-160轰炸机、安-124运输机、米-24武装直升机、X-55反舰导弹等等，甚至暴风雪航天飞机的拍板和测试也是其一手主导，可以说一辈子跟苏联航空打交道，也懂战机发展未来的大趋势。也就是从西拉耶夫时期开始，苏霍伊设计局开始在战斗机方面超过米高扬设计局，得到了更多的资源和项目，这在苏联设计局研究方向相对单一的大背景下是难能可贵的。

▲西拉耶夫在80年代担任苏联航工部部长，卸任后成为苏联总理，后因反对戈尔巴乔夫改革而主动辞职

【三个设计师】

苏霍伊的研发项目与当时的三个总工程师相关：苏-27的设计师伊万诺夫、苏霍伊设计局总设计师西蒙诺夫以及项目设计师波戈西扬。这三个设计师对苏-47的前期设计来说各有作用：伊万诺夫预言了这一项目的失败，西蒙诺夫奠定了气动布局的基础，波戈西扬完成了主体设计。

▲贯穿项目的三个设计师，可以说苏霍伊设计局是4个总设计师除苏霍伊本人外都跟这一项目有关

这个项目拍板的时候，苏-27尽管已经首飞，但还在后续的调试阶段，甚至一直拖到1985年才列装部队。作为苏-27设计师，也是当时苏霍伊设计局总设计师的叶夫根尼·伊万诺夫（Евгений Иванов）认为在90年代乃至本世纪末，苏-27及其改进型的研发潜力足以应对绝大部分的冲击，因此在现在过早发展新一代战斗机是不合时宜的（从这里也可以看出伊万诺夫对时代发展的把控）。因此在1981年接手项目之后，一直到1983年伊万诺夫去世之前，苏霍伊设计局的重心一直在苏-27的测试和调整上，并没有着力发展五代机。

▲苏-27的第一架原型机：T-101战斗机被伊万诺夫倾注了大量的心血

随着1983年伊万诺夫去世，苏霍伊设计局进入到了米哈伊尔·西蒙诺夫（Михаи́л Си́монов）主导时期。在他的领导下，苏霍伊设计局完成了苏-27的后续测试和修改工作，并正式开始了五代机的研发。而西蒙诺夫也为这一项目打上了自己的深深烙印：前掠翼技术成为了始终贯穿项目发展的翼面布局，一直到波戈西扬接手并完成主体设计都没有改变。

【项目前期设计、气动布局：难以驯服的前掠翼技术】

在西蒙诺夫的领导下，苏霍伊设计局在1983年开始了I-90战斗机项目的研制工作，项目代号为S-22，对外宣传是苏-17战斗轰炸机的改进型。当时的计划是研发一种中型的空优型战斗机，原定计划吨位在20到24吨之间，气动上采用鸭式布局，机翼则采用西蒙诺夫看好的前掠翼技术，在当时来说是一个相当激进的设计。

▲苏-17战斗轰炸机的项目代码也是S-22/S-32,而苏霍伊I-90重名的原因则是为了混淆情报，避免真实资料泄露

苏联前掠翼技术的探索历史悠久，早在30年代苏联设计师维克多·贝利亚耶夫就独立研制了前掠翼的PB-2滑翔机，并在1938年发展出了DB-LC 重型轰炸机，甚至在红场阅兵当中接受了斯大林的检阅。1947年，苏联在缴获了纳粹的Ju-287 轰炸机之后，结合纳粹的技术研发了具有前掠翼设计和火箭发动机的LL-3 技术验证机，随后因为技术难关难以攻破，前掠翼技术被作为技术储备冻结。

▲1947年苏联的前掠翼技术验证机LL-3，这本身是Ts-1系列技术验证飞行器的一个分支

当时世界上已经出现了一些采用鸭式布局的喷气式战斗机，例如瑞典的萨博-37"雷"式战斗机等等，但前掠翼的运用则只在一些技术验证机上出现过。对西蒙诺夫而言，前掠翼技术意味着诸多好处，例如：超机动、尤其是低速状态时空气动力性能显著增强；与相同面积的后掠翼和水平翼相比升力更大、能多提供3成升力（从而减少了起飞和降落的滑行距离）；亚音速、跨音速作战情况下性能优异；低速状态下可控性良好，失速速度更低；此外还增加了战机翼身交界处的内部容积，为容纳内弹仓提供了更便利的条件。

▲S-22的线图

但前掠翼技术的应用就意味着高风险。与常规三角翼/后掠翼相反，前掠翼的气流流动方向是从翼尖向翼根收拢，带来的最大问题就是这两个部位的都会受到更大程度的扭力，不可避免的出现翼尖震颤的问题。在超音速风道测试当中，无论是铝合金还是钢结构的机翼都会因为前掠翼翼尖受力过大的问题直接扭曲并且损坏机翼（气动弹性发散），这就意味着必须增加机翼强度以提高飞行过程中的安全性。然而在传统战机材料当中，增加强度就意味着增重，对于寸土寸金的战斗机来说这点很难接受，而这一问题也就成为了阻碍前掠翼技术运用的重要原因。

▲两种不同机翼的受力问题

面对这个问题，西蒙诺夫带头做了3个努力：第一，采用新材料生产机翼。S-22的机翼要求大量采用轻质高强度的钛合金和碳纤维材料，增加强度降低重量。第二，更改机翼刚心轴的相应布局，使之可以定向扭曲变形来补偿机翼的变形程度，进一步增加飞行时的攻角。第三，通过航电控制前襟翼的转向补偿降低翼尖震颤对飞行的影响。在西蒙诺夫的指导下，当时苏霍伊设计局的首席设计师科诺霍夫带队完成了S-22的初步工作。

【推翻重来：重型化】

S-22的原始设计在尺寸上与苏-27战斗机差不多，重量在23吨左右，单发动机设计，采用前掠翼为超机动提供了更高的可操作性。但在原型机筹备阶段，设计团队通过计算发现想用1台发动机让一台23吨在机器实现超音速巡航和超机动这点很不现实，全苏联都造不出这种大推力发动机。因此只能推翻科诺霍夫的前期设计，增加战机体积使之容纳另一台发动机来满足五代机的动力需求。

▲过分强调单发动机的结果就是缺失了超音速巡航能力的"肥电"，这机动性放在冷战里面是不合格的

重型化的设计由当时的新人设计师波戈西扬接手，代号为S-32。在他的领导下，研发小组根据论证认为具有推力矢量技术的双引擎战斗机更有希望满足计划要求。最初的发动机选择当中，西蒙诺夫和波戈西扬计划采用2台联盟设计局的RD-79M涡扇发动机提供动力，RD-79M发动机由当时研发中的雅克-141的R79B发动机改进而来，单台推力可达181.4kN，可以安装矢量喷口。但随后为了满足于米格-1.44MFI战斗机共用设备，波戈西扬将发动机改为2台土星设计局的AL-41F发动机，单台推力下降到176KN。但由于燃料学的发展，采用新式燃料的AL-41F发动机可以在不开加力燃烧室的情况下同时满足长距离的超音速巡航，这一点是更大推力的RD-79M无法做到的。

▲给苏-35S用的AL-41F1S其实就是从米格-1.44和金雕的技术储备而来

▲实际上S-32也有类似F-22的二元矢量发动机：R-179-300涡扇（左）、LL-UV二元矢量验证机（右，苏-27UB改的）

除了动力之外，苏霍伊的工程师们在设计阶段最注重的就是对隐身性能的投入。早在60年代，苏霍伊设计局就在与图-160的竞争当中拿出了基于隐身设计的T-4MS超音速重型轰炸机，积累了一定的研发经验。本身采用前掠翼的S-32正面投影面积就小于常规战斗机，而机身材料中大量的钛合金、碳纤维等新材料的运用也进一步减小了雷达反射面，机身的S型进气道、内置弹舱等设计也充分考虑了隐身要求。而最后二元矢量喷管的引入也降低了战机后向的红外特征，这在当时已经是相当先进的考虑了。

▲技术验证阶段的S-32静态模型

▲S-32的机身材料主要是航空硬铝合金（黄）、碳纤维增强复合材料（黑）和钛合金（褐）组成

【红海军的橄榄枝：苏-27KM】

随着S-32的漫长研发，苏联国力发展开始走下坡路了，这也为之后项目的失败埋下了伏笔。1988年，苏联经济大跌导致国防资金大幅缩水，在这种情况下，有限的资金要尽可能运送到低风险高价值的领域。在这种情况下，已经选择了米格-1.44的苏联空军果断放弃了技术难度更大的S-32项目。一时之间，S-32没有了资金和政策支持，研发进入僵局。就在这个紧要关头，苏联红海军向S-32伸来了橄榄枝。

▲对于空军来说，米格1.44技术风险低，而且多年使用传统在，所以不选苏霍伊方案是情理之中

此时苏联的2艘库兹涅佐夫级航母已经基本完成建造，而核动力的乌里扬诺夫斯克号已经建造，急缺合适的舰载机。在海军眼里，缺少弹射器的库兹涅佐夫级航母对起飞重型战斗机不友好，采用弹射器的乌里扬诺夫斯克号则更是遥遥无期，而S-32的前掠翼设计具有更强的升力，十分适合短距离起飞和降落，几乎是滑跳甲板的不二人选。得到了海军支持之后，苏霍伊设计局按照海军的要求，重新开始了舰载五代机的设计。

▲1987年第比利斯号航母（后来的库兹涅佐夫号）的想象图，此时库舰已经完成了绝大部分建造工作

1988年，苏霍伊设计局启动了舰载五代机的研发项目，代号苏-27KM，对外则宣称是苏-27K（苏-33战斗机旧称）的改进型。基于快速形成战斗力的考虑，苏-27KM几乎就是苏-27K和S-32的"合体"：大幅度保留苏-27K的机身和航电设计，通用苏-27K的武器，但机翼换成源自S-32的折叠式前掠翼。但这种单纯做加法的设计让苏-27KM的原始设计接近40吨，比苏-33的最大起飞重量还重7吨。即便运用了前掠翼和滑跳甲板，苏-27KM也必须使用加力燃烧室助推起飞，同时利用更自动的航电控制襟翼保证不失速，这也反过来增加了苏-27KM的设计难度。

▲40吨的苏-27KM更适合乌里扬诺夫斯克号而不是滑跳甲板的库兹涅佐夫

▲滑跳甲板起飞重型舰载机会在离开甲板后在惯性和重力作用下下坠，然后在发动机推力和机翼升力下爬升，像苏-27KM这样的40吨重型舰载机远比苏-33起飞难度更大，具体表现为加速更慢、下坠幅度达到10到15米。

1989年，苏霍伊设计局已经计划筹备建造苏-27KM原型机了，但在当年5月传来了噩耗：根据苏联国防军事工业委员会和苏联部长会议的讨论，由于苏-27KM的技术难度太大，后续的修改和调整也势必费时费力耗资巨大，所以主动叫停了重型五代舰载机的研发项目。但作为技术储备，可以允许苏霍伊设计局自费对前掠翼战机做进一步研发。此后苏霍伊设计局计划在伊尔库斯克飞机制造厂建造2台S-32的静态模型和1架无动力滑翔机进行试验，但由于90年代初的苏联局势动荡，苏霍伊设计局连这点钱都拿不出来，最终只造了一个静态模型草草了事，代号S-37。

▲俄罗斯关于苏-27KM计划的想象图，不过这个场景再也不可能看到了

【金雕诞生：苏联解体、影响及其后续】

苏联解体之后，国力和经济迅速流失，有很长一段时间苏霍伊设计局甚至面临被外资收购的风险。在那段时间里，苏霍伊设计局人员和资金大量流失，甚至不得不靠苏-27战斗机的国外军售来维持生计。一直到1995年以后，苏霍伊在攒够了足够的钱继续发展S-37，在经过了一系列模型的静态力学测试之后，确保结构强度足够，S-37进入到原型机生产阶段。

▲工厂中S-37的原型机

但S-37原型机注定是寒酸的：与之前举国之力研发的五代机不同，仅作为技术验证机的S-37得不到其他部门的协同配合，因此多数零件都是捡现成的。没有武器设备；座舱和起落架直接拿的苏-27来用；发动机采用了米格-31的D-30F11涡扇发动机，取消了矢量喷管。但从S-32时期的设计精髓一直保留了下来：

▲早期试飞型的S-37原型机，矢量喷管没了，垂尾从内折改为垂直，机身边条翼拉出涡流提供升力

保留了S-32设计当中静态不稳定性的近距耦合鸭式前掠翼气动布局，利用前掠翼配合全动式鸭翼、垂尾和水平尾翼，可以在飞控系统的控制下实现120度大攻角的"眼镜蛇"动作；机身大量采用了复合材料，占总重量达到13%，机身其余部分则是钛合金和航空铝合金制成；此外由于大量采用蒙皮一体成型技术，减少了铆钉等固定件的装配，为机身提供了更好的平顺性、提高了空气动力学性能，减轻了吨位，还降低了雷达反射性；航电采用了莫斯科航空电子研究生产综合体所设计的五代机航电，具备指挥从前后视多普勒雷达到光电、武器等各种配套设施的能力；虽然没有武器系统，但在机腹部保留了一个内置弹仓，可以装载俄制的R-77和R-73空空导弹。

▲内部弹舱

S-37的第一台原型机在1996年成功下线，经过一年的工厂测试之后，在1997年9月25日以"金雕"的代号正式完成了第一次试飞。在完成了第一个阶段的测试之后，为了进一步融资，苏霍伊高层决定在1999年莫斯科航展当中正式对外公布S-37"金雕"，这也是金雕第一次亮相在世人面前。这次亮相为苏霍伊设计局挣足了面子，也让"金雕"成为了1999年世界航空界值得称道的年度话题。但令人唏嘘的是，从1999年亮相至今，"金雕"都没能为苏霍伊拉到任何一笔融资。

▲苏-47最著名的原型机“蓝色01”的三视图

【尾声】

▲苏-57、米格-1.44、苏-47，俄国人设计的三款五代机

随后"金雕"又陆续参加了几次航展，并在2001年正式改名为苏-47战斗机，试图用正式一点的名字尽可能换取一点销路，但毫无疑问这最后的努力失败了。在苏霍伊眼里，苏-47是他们用三代设计师花了20年时间做出来的杰作，但在国际航空界的眼里，失去了苏联加持的五代机就只剩下了前掠翼噱头的玩物。

▲2001年莫斯科航展上，腾空而起的苏-47

最后随着2002年苏霍伊设计局正式接受俄罗斯PAK-FA五代机项目，苏-47就这样从人们的视线里淡了出来，一直到苏-57原型机在2010年首飞之后，几乎所有人都把苏-47忘记了。但从苏-57的保守设计当中，我们依旧能看出不少苏-47时期设计的影子。一代传奇就这样落幕了，不是因为他不够先进，只是因为时代变了，曾经的苏联再不复存在。现在在看到这架苏-47的静态模型，又似乎能把我们的思绪拉回到那年夏天，金雕腾空而起，宣告着苏联辉煌时代的终结。

【参考资料】

《Су-47: экспериментальный самолет для отработки новых технологий》作者：Александр Яворский

《Рядом с Сухим》第九章 作者：Олег Сергеевич Самойлович

还有很多零七碎八的资料，多数来源于wiki。