你知道前掠翼战机吗?

前掠翼飞机,虽然没有成为国际主流战机设计外形,但是也曾出现在了苏联与美国的战机发展计划中,实际上前掠翼也有好处,譬如提高了飞机在机动时、或者低速机动时的气动性能。可以使飞机的弹药容积增大,提高飞机隐身性能等。但是缺点也十分明显,通俗地讲,就是空气阻力大会导致翅膀断裂,但是如果找到可靠的材料来解决这个问题,前掠翼飞机或会成为主流战机甚至六代战机参考的一种可能。


近日在俄罗斯,一款新型教练/运动机试飞成功。从外观上看,该机的设计很类似雅克-130,但与雅克-130不同的是只有一台发动机;而更引人注目的,是该机竟然采用了当代飞机中并不多见的前掠翼布局。这款飞机就是俄罗斯新研制的SR-10教练机,而该机也是迈入21世纪后人类航空史上前掠翼飞机中的最新一名成员。


说起前掠翼飞机,熟悉流行文化的朋友们一定不会陌生。在著名的即时战略游戏《红色警戒》系列中,韩国的王牌武器就是前掠翼布局的“黑鹰战机”。在游戏中,这种战机堪称空地全能,一名玩家派出的成群结队的“黑鹰战机”往往让另一名玩家疲于应对。无独有偶,在日本人气动漫《机动战士高达SEED Destiny》中,也有一种前掠翼战机“村雨”。在片中,“村雨”曾经多次亮相,其特征是不但可以以战斗机形式进行空战,而且还能变形为巨型类人型机器人进行地面战。从“黑鹰战机”和“村雨”,不难看出前掠翼飞机的概念在流行文化中是多么吃香。


不过在现实中,前掠翼飞机却不是什么讨人喜欢的设计。或许很多朋友对前掠翼飞机的印象来自俄罗斯的苏-47和美国的X-29这两种最著名的前掠翼技术验证机,不过事实上,前掠翼飞机出现的时间远远超过人们的一般认知。早在1932年,波兰空军为替代当时服役的老式战斗机,便要求波兰PWS飞机制造厂研制新型战斗机。当时,PWS飞机制造厂提出了多个方案,其中一款代号PWS Z-17的设计方案便采用了前掠翼设计,这也是目前所知的最早的前掠翼飞机。此后,PWS还发展了Z-18、Z-47等型号的前掠翼战机方案,不过PWS Z-17及其兄弟型号并没有实际生产,这个型号也随着航空技术的发展而成为了一段尘封的历史。同一时期,德国也进行了前掠翼飞机的技术探索,同样也没有设计制造实用化的前掠翼飞机。


第一款飞上蓝天的前掠翼飞机是前苏联的DB-LK轰炸机。这款轰炸机由前苏联飞机设计师维克多·贝尔亚耶夫设计,1940年实现首飞。除了前掠翼布局外,该机还采用了双体设计,这种离经叛道的设计方案在当时相当罕见。虽然该机荣膺历史上第一种成功试飞的前掠翼飞机的桂冠,但显然它有些时运不济。由于各方面性能并不算突出,DB-LK仅仅制造了一架,在进行次数有限的几次试飞后便停止了发展。而不久之后爆发的第二次世界大战对前苏联的航空工业造成的深远影响,则彻底宣告了这款轰炸机的寿终正寝。


值得一提的是,虽然上世纪30到40年代前掠翼飞机技术主要由美国、前苏联、德国探索和发展,但当时在航空技术领域几乎一片空白的中国,竟然也制造出过前掠翼飞机。1943年,由于日本侵略者的大肆侵略,国民政府将当时为数不多的航空工业前往西部地区以求免遭破坏。在这种情况下,中国的航空技术研究者并未停止新型飞机的设计,相反他们以极高的热情投入新战机的研发,以求用中国人自己的战机将日本侵略者驱逐出中国的天空。当时,中国的航空技术人员先后研制出了“研驱零”、“研驱一”和“研驱二”三种战机,这三种战斗机无一例外都采用了前掠翼布局,其中“研驱一”还成功进行过试飞。虽然这三种战机都未能实现量产、为打击日本侵略者贡献出自己的力量,然而仅从它们的设计者在极度困难的条件下仍然不忘以微薄之力抵御外辱,并设计出性能上并不十分落后的战斗机,就已经奠定了他们在中国航空工业史上的地位。


1944年,纳粹德国已经日薄西山,但此时德国的航空工业发展却并没有停滞。在诸多新技术的推动下,人类历史上第一种量产型前掠翼飞机——Ju-287轰炸机终于进入德国空军服役。与同时期德国的另一款前掠翼飞机He-162战斗机相比,除了首款量产型前掠翼飞机的桂冠之外,Ju-287同时还创下了另外两个记录:世界上第一款投入量产的喷气式轰炸机和第一款采用多台发动机设计的前掠翼飞机。而多达6台喷气式发动机的设计,不但在前掠翼飞机中前无古人后无来者,而且即使是在喷气式轰炸机行列中也十分罕见(这个记录直到20世纪50年代采用8台喷气式发动机的B-52战略轰炸机服役才被打破)。但即便采用了如此之多的先进设计,最终也不能挽回纳粹德国的失败命运。二战结束后,前苏联缴获了Ju-287的成品、技术资料并俘获了部分技术人员,因此得以将Ju-287继续发展。前苏联在Ju-287的基础上改造了LL-3技术验证机,该机不但延续了Ju-287的基本设计,而且采用了火箭助推发动机,这使得LL-3的最高飞行速度达到了0.95马赫,虽然没有突破音障然而也是史无前例的高速记录。不过,Ju-287的辉煌历史同样没持续多久,二战后的前苏联除少数试验机意外,并没有飞机设计延续Ju-287的前掠翼布局。


而在其他国家,虽然战后航空技术突飞猛进,然而事实上前掠翼布局的应用同样有限。1971年,美国国防部先进研究项目局(DARPA)开始为通用电器、罗克韦尔和格鲁曼三架公司共同进行的前掠翼项目提供支持,以期通过实机试飞获得关于前掠翼技术的有效资料。其中,通用动力公司提出在F-16战斗机基础上研制新型SWF/F-16前掠翼试验机的计划。从方案外观上看,该机除了机翼与F-16不同以外,其他方面与F-16差别不大。尽管这个方案技术成熟度很高,但最终并没有进入实际发展。


而诺斯罗普公司则提出了在F-20战斗机基础上的研制前掠翼试验机方案。该方案比起通用电气公司的方案来说改动规模更大,除了改装前掠翼以外,还改用了鸭式布局。从设计上来说,诺斯罗普的方案比起通用动力的更加完善,而鸭式布局也可以降低一部分前掠翼在结构刚性上造成的风险。最终,诺斯罗普方案进入实际生产,并一共制造了两架,该方案即为著名的X-29前掠翼试验机。除了采用了前掠翼+鸭式布局的前卫设计方案,X-29还采用了电传操纵技术、高强度复合材料等先进技术,这使得这款飞机成为各种先进技术的集合体。X-29在试飞中的表现相当良好,无论是超音速还是亚音速下该机都具有很强的机动能力。


而前苏联在这一时期,事实上也没闲着。早在上世纪80年代中期,就有西方媒体透露前苏联也有类似X-29的前掠翼技术验证及项目的存在,称为S-32。据推测,S-32早期由苏霍伊设计、在布局上类似X-29,在90年代之前便已经开始设计。但当苏霍伊真正的前掠翼试验机曝光之后,其真相令人大跌眼镜——1997年,苏霍伊的前掠翼技术验证机实现首飞,而根据俄方公开的消息,这款新型飞机的编号为S-37而非S-32,其气动布局也采用了与X-29的双垂尾三翼面布局。S-37在试飞后曾一度被认为是俄罗斯新一代战斗机的原型机,但最终该机被证实仅仅用于前掠翼技术验证。即便如此,苏霍伊还是在2002年将该机的编号由S-37改为苏-47,这似乎可以看出苏霍伊乃至俄罗斯空军对于该机的某种期望。虽然这种飞机没能最终成为,但在大红大紫的空战射击游戏《皇牌空战》和《鹰击长空》中该机都曾被设计为敌方势力的王牌战斗机,这也算是对该机未能成为战斗机这个遗憾的一点抚慰吧。


纵观历史,虽然前掠翼技术发展历程悠久,然而事实上该机几乎从未进入过实用阶段。除了纳粹德国的Ju-287和He162之外,前掠翼飞机从未进入过任何国家的空军服役,这多少说明了前掠翼技术的局限性。但从近80年来这种技术从未间断过发展,也确实证明了前掠翼技术在一些性能上的优势。从这个角度来看,未来前掠翼技术会不会在军用领域得以普及,目前也不能过早下定论。或许未来的天空中,真会出现像“黑鹰战机”或“村雨”一样的技术先进的前掠翼作战飞机。