俄羅斯第五代戰斗機項目發展解析

■ 鐘滔 / 中國航發渦輪院

作為一型先進的單座雙發隱身多用途重型戰斗機，蘇-57具備隱身、短距起降、超機動性、超聲速巡航等能力，能夠完成遠/近距離空中作戰和對地打擊任務。自2010年首飛至今，蘇-57戰斗機仍未能順利列裝部隊，原因何在，讓我們一探究竟。

按照俄羅斯戰斗機劃代標準，目前俄羅斯蘇-57是比肩美國F-22和F-35的第五代戰斗機。

從T-50到蘇-57

20世紀70年代末至80年代初，美、俄兩國各自都研制了第四代戰斗機：重型F-15和蘇-27，輕型F-16和米格-29。80年代初，美國提出了先進戰術戰斗機（ATF）計劃，并于1991年開始研制和測試第五代戰斗機F-22原型機。為與美國抗衡，蘇聯空軍在80年代末也提出了研制新一代戰斗機的要求，以便在未來替代蘇-27和米格-29。為此，當時米高揚設計局的米格1.44戰斗機方案和蘇霍伊設計局的蘇-47戰斗機方案展開了競爭。然而，蘇聯解體以及隨之而來的經濟危機導致俄羅斯在聯邦成立之初面臨嚴重的財政困難，原本在競爭中獲勝的米格1.44方案被無限期擱淺。

2001年，逐漸走出困境的俄羅斯開始重振航空工業，俄羅斯空軍提出了對第五代戰斗機——未來前線航空系統（PAK FA）的具體性能要求。但此時的米格1.44在雷達隱身、機動性和多目標攻擊等能力上已經無法滿足新一代戰斗機的要求。而蘇霍伊設計局在蘇聯解體后通過批量生產蘇-27 / 30戰斗機在國際市場取得了巨大成功，獲得了大量經費用于支撐科研，與此同時，落選后的蘇-47作為飛行試驗平臺幫助其積累了大量研制經驗。2002年，蘇霍伊T-50戰斗機方案憑借高可實現性和最大化滿足戰術技術要求，最終贏得了俄羅斯空軍第五代戰斗機的競爭。

2004年，蘇霍伊設計局完成了草案模型，并獲得了軍方認可。2005年，俄羅斯首次公布了第五代戰斗機名稱——T-50（工廠代號）。隨后， T-50項目開展了大量試驗，并于2010年1月完成了首飛。2017年，俄羅斯聯邦空天軍宣布，T-50正式獲得批量生產名稱“蘇-57”：“蘇”代表蘇霍伊設計局，數字“5”代表第五代戰斗機，數字“7”在俄羅斯文化中代表幸運。2020年蘇-57將按計劃正式列裝部隊。

從T-50到蘇-57，俄羅斯第五代戰斗機項目從蘇聯時代走來，歷經坎坷，任重道遠，成為國際航空舞臺上不可忽視的力量。

不對稱發展

美國F-22定義的第五代戰斗機主要特點是隱身、超聲速巡航、超機動性、戰況感知能力和信息融合能力等。作為抗衡F-22戰斗機的產物，俄羅斯在蘇-57戰斗機研制過程中并沒有一味地跟隨、效仿美國標準，而是堅持突出優勢、揚長避短的設計思路。

就性能而言，隱身被視為第五代戰斗機應當具備的革命性的關鍵性能。F-22戰斗機依靠在結構布局、材料、涂層上的技術突破，可實現在敵機機載雷達站、防空系統雷達監測下的低可探測性。相對而言，蘇-57在隱身性上并不占優勢：大翼展增加了暴露風險；探出的尾錐和噴管增大了雷達和紅外暴露的可能；直流式進氣道也使得壓氣機前端葉片成為極好的雷達波反射源。盡管后續進行了一些改進，但對比F-22戰斗機正面雷達截面積（RCS）0.01m2，蘇-57戰斗機0.4m2的對應參數還是將其在隱身性上的劣勢暴露無遺。所幸蘇-57從一開始就未打算過要復制成為俄版F-22——既然隱身性上無法超越對手，那就從機動性、航程和武器上發展傳統優勢以制衡對方。例如，蘇-57在超機動性上可輕松實現平螺旋、鐘形機動、“眼鏡蛇”等高難度機動動作，相對于更適合遠距離作戰的F-22，蘇-57無論是在近距離格斗還是遠距離追擊中表現都更為優良。美俄第五代戰斗機主要參數見表1。

在綜合性能比拼中，有專家模擬了蘇-57和F-22的對抗過程：F-22憑借優秀的隱身性能在空中先發制敵，首先發現目標并發射導彈進行攻擊，不過借助強大的機動性和速度，蘇-57有能力成功躲避并發射導彈給予回擊，接下來勝負則完全取決于戰斗機飛行員的作戰訓練經驗和操控技能。但在相同條件下，即使是對抗F-35戰斗機，蘇-57在速度、機動性和武器掛載上的優勢也會帶給它更大的勝算。

表1 美俄第五代戰斗機主要參數

敵無我有、敵有我強、敵強我制，可以說蘇-57通過發展不對稱優勢另辟蹊徑，探索出了一條發展第五代戰斗機的俄式道路。

困局重重

盡管蘇-57肩負著俄羅斯第五代戰斗機的重要使命，作戰性能比肩F-22戰斗機，但發展前景卻不容樂觀，發動機研制不明朗、性能差異、事故頻發、市場遇冷、第六代戰斗機研制來襲等因素讓蘇-57的發展面臨重重困局。

發動機研制不明朗

20世紀90年代，政治、經濟上的雙重打擊使得原本在航空領域能與美國分庭抗禮的俄羅斯停滯不前。21世紀初決定重振航空工業的俄羅斯壓力很大，抬頭是美國一飛沖天的第五代戰斗機F-22，低頭是本國航空技術、材料、工藝的落后現狀，眼前是急需發動機的T-50。有鑒于此，俄羅斯立足本國航空工業的發展國情，著手解決當下五代機動力需求與現有發動機研制水平之間的矛盾，選擇了一條曲線救國、分步實現的發展道路，即分兩個階段為俄羅斯第五代戰斗機配裝動力：第一階段采用“5-代”AL-41F-1發動機填補動力需求；第二階段采用“5代”發動機“產品30”匹配戰斗機發揮真正實力。這種分步走的策略雖屬無奈之舉，但也解了燃眉之急。

第一階段動力裝置AL-41F-1發動機（代號“產品117”）是由俄羅斯土星科研設計局為PAK FA項目研制的加力式渦扇發動機，用于配裝T-50原型機和首批批產戰斗機。該發動機于2004年開始研制，2018年2月通過國家臺架試驗，2019年投入批量生產。AL-41F-1發動機實際是AL-31F發動機（配裝蘇-27戰斗機）的深度改型，同時繼承了大量AL-41F發動機（配裝米格1.44戰斗機）的先進研制經驗，具有以下優點：推力增加，最大加力推力達147kN；壽命提高到4000h；主燃燒室和加力燃燒室采用等離子無氧點火系統，可在空中無補氧條件下起動；全新的全權限數字式電子控制（FADEC）系統，集成了目標控制系統，能保證對產品及其主要元件的控制、監控和自動診斷；多余度發動機控制系統，可在各種破壞因素影響下仍保持工作能力。

蘇-57第一階段動力AL-41F-1具備推力矢量控制能力

盡管通過一系列改進，AL-41F-1發動機的推力、壽命、可靠性都有所提高，初步滿足了T-50作為第五代戰斗機的性能需求，但相比美國F-22選用的F119-PW-100發動機所引領的第五代戰斗機動力指標仍有顯著差距。因此，被認為真正與蘇-57相匹配的第五代發動機“產品30”一直在緊鑼密鼓的研制中。

第二階段動力裝置“產品30”是一款全新研制的發動機，計劃用于俄羅斯第五代戰斗機蘇-57的批產型號。該發動機由俄羅斯聯合發動機制造集團（ODK）承制，旗下所有企業參與研發，土星科研設計局負責70%的主要工作。“產品30”發動機采用全新結構，大量使用新技術、新工藝和新材料。選用“產品30”的蘇-57戰斗機將具有更強大的飛行和作戰能力，在不開加力條件下可以達到馬赫數（Ma）1.5（超過1800km/h），實現超聲速巡航，同時戰斗機也將具備更好的機動性、隱身性、經濟性。不過“產品30”的研發和測試工作并不順利，雖然預計將于2023—2025年配裝蘇-57戰斗機，但至今仍然處于試驗階段，主要性能參數高度保密，只能從俄羅斯媒體報道中窺得一斑：最大推力為107.8kN，最大加力推力超過176.4kN，相比第一階段發動機推力提高近20%；推力質量比達10∶1以上；耗油率與AL-31F發動機相當，但推力指標增加；等離子點火系統，可避免在起動過程中由于向燃燒室噴射過量燃料而導致噴管“噴火”，提高戰斗機的紅外和雷達隱身能力；FADEC系統和推力矢量控制的鋸齒狀噴管。

在分步走策略下，一方面，俄羅斯利用第五代發動機先進技術改進現有第四代發動機獲得第一階段動力，降低了研制風險、縮短了研發周期、迅速填補了飛機動力的迫切需求、推進了俄羅斯第五代戰斗機項目的發展，還為俄羅斯第五代發動機的研制爭取了時間；另一方面，第二階段發動機遲遲未能研制成功，缺少真正第五代戰斗機動力的蘇-57在高機動性、高速性、高隱身性等方面大打折扣，無法真正立足于世界第五代先進戰斗機行列。

事故頻發

2011年8月，在莫斯科國際航展期間，編號052的T-50-02戰斗機在跑道加速時右側發動機噴管噴火，隨后減速傘彈出，無人員傷亡。經過調查，事故原因判斷為渦輪后壓力傳感器的壓力管產生了微小裂紋，裂紋導致噴管調節裝置無法保持渦輪壓差，在接通四路加力總管時發動機過熱，進而發生喘振。

AL-41F-1發動機的FADEC系統經改進后運用于蘇-57戰斗機第二階段動力

表2 美俄第五代戰斗機動力裝置主要參數

2014年6月，在俄羅斯莫斯科郊外茹科夫斯基城，編號055的飛機在降落后右側進氣道冒煙，隨后局部著火。雖然無人員傷亡，但該次事故是自PAK FA項目開展以來造成試驗飛機損傷最嚴重的一次，飛機在維修后繼續開展試驗。

2019年12月，一架蘇-57戰斗機出廠試飛時在俄羅斯阿穆爾河畔共青城北120km處墜毀，飛行員成功彈射并由一架米-8直升機及時救援，事故現場無人員傷亡。目前判斷事故原因有兩種可能：一是飛行過程中AL-41F-1發動機發生故障；二是操作失誤。但具體原因尚未公布。

在俄羅斯官方資料公布的PAK FA項目3次事故中，從局部故障到整機墜毀，事故后果一次比一次嚴重，且在2019年12月墜毀的是首架批量生產的蘇-57戰斗機，該機本應在當年年底正式交付軍方，墜機時執行的正是交付前的出廠試驗任務。受該事故影響，首批蘇-57戰斗機向俄羅斯國防部的交付計劃推遲，俄羅斯第五代戰斗機的質量和安全性也受到各方質疑，蘇-57戰斗機海外市場僵局更加難以打破。

海外市場遇冷

蘇-57戰斗機作為全球第五代戰斗機市場為數不多的成員之一，在研制之初其海外市場一直被看好。印度、中國、土耳其、印尼等國家都被視作蘇-57戰斗機的潛在客戶。

早在2010年，俄羅斯與印度就達成了俄-印第五代戰斗機聯合研制（FGFA）項目，即在T-50基礎上研發適用于印度空軍需求的第五代戰斗機。但由于投入成本過高、項目進展緩慢且與需求偏差大等原因，印度于2018年宣布退出FGFA項目，并表示將重新審查該項目，或考慮在蘇-57順利裝備俄羅斯空天軍后再行購買。

2019 年，俄羅斯蘇-57E（字母E 代表出口型）戰斗機亮相莫斯科國際航展，令人矚目。盡管許多國家對蘇-57E 戰斗機都流露出濃厚興趣，且在航展前相關負責人就向媒體宣布蘇-57E 已取得出口合格證及相關出口許可文件，但截至2020 年第一季度，蘇-57 尚未獲得海外訂單。

蘇-57戰斗機海外市場遇冷可以說是意料之外，卻又在情理之中。就內因而言，首先，蘇-57在西方認可的第五代戰斗機核心能力之一的隱身性上優勢并不突出；其次，第二階段動力“產品30”遲遲未能研制成功、選用AL-41F-1發動機的蘇-57性能被認為與第四代戰斗機蘇-35相差無異；第三，墜機事件導致批量生產型號遭受質疑且交付計劃推遲。以上種種一次次削弱了蘇-57戰斗機在海外市場的影響力和競爭力，試問一款尚未列裝本國部隊的戰斗機怎么可能被國際市場認可？就外因而言，除西方施壓外，為奪取空中優勢，美國、俄羅斯、日本、法國等國已經開始了下一代戰斗機的研制競爭，所涉及的人工智能、戰斗機變形、發動機自適應、定向能武器等新技術、新概念使得第五代戰斗機的光芒逐漸暗淡，且2020年年初國際石油價格暴跌、新冠肺炎疫情影響讓全球經濟遭受重創，海外軍備市場必然也會受到影響。

結束語

俄羅斯第五代戰斗機從PAK FA項目代號T-50到批量生產型號蘇-57，歷經政治、經濟、技術上的重重考驗，呼之欲出，但又經歷重重困局。第二階段動力是否能夠研制成功？戰斗機性能是否過硬？海外市場能否打破僵局？批產是否還有意義？種種質疑始終圍繞著俄羅斯第五代戰斗機蘇-57，只能留給時間去檢驗和揭曉答案。

無論怎樣，隨著第六代戰斗機研制熱潮來襲，第五代戰斗機的光環終將慢慢褪去。或許在未來，將預計的大批量調整為小批量生產，主要用于在海外市場回籠研制蘇-57花費的資金、為下一代戰斗機的研發提供經費支持，并在不斷改進和完善系統與技術的同時，為六代機的研發儲備技術，這可能也不失為辦法之一。