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詳解蘇-75之三——關(guān)鍵參數(shù)估算

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重要說明:授權(quán)轉(zhuǎn)載微博大佬:“ 寒霜傲雪2021 ”, 歡迎大家去微博關(guān)注這位航空領(lǐng)域大佬,方便日后看到更多精彩分析。

小海豚注釋:蘇-75這飛機(jī),看著就這么丑,但偏偏又是用心設(shè)計(jì)出來的,他的由來和未來如何呢?我們來看大佬詳解!第一篇和第二篇可以看這里:

蘇75氣動布局設(shè)計(jì)特點(diǎn)和關(guān)鍵參數(shù)估算

圖1為蘇霍伊官方公開的蘇75氣動布局演化線圖。雙發(fā)方案均采用雙RD、單發(fā)方案選擇單AL。


??早期階段蘇75分為單/雙發(fā)鴨翼蘭姆達(dá)翼V尾布局、雙發(fā)后掠翼V尾和單發(fā)蘭姆達(dá)翼V尾常規(guī)布局、未采用米格1.44的寬置V尾布局,此階段可以排除米格設(shè)計(jì)局的影響。這讓人馬上想到蘇霍伊設(shè)計(jì)局在90年代提出的單發(fā)鴨翼雙三角翼布局的蘇37戰(zhàn)斗轟炸機(jī),蘇75最終堅(jiān)持單發(fā)和內(nèi)5外8高達(dá)13個(gè)掛點(diǎn)可以看作精神上繼承了這款單發(fā)蘇37戰(zhàn)斗轟炸機(jī)(圖2、圖3)。



??后期階段蘇75在VKS提出具體需求指標(biāo)后變化為2組方案,一組是類似JSF的三軍通用的兩側(cè)進(jìn)氣常規(guī)布局,包括STOVL(類似雅克141的升力發(fā)動機(jī)方案)、空軍型(類似俄版F35A)、海軍型(雙RD33MKM,類似俄版J35)。這組方案最終被淘汰、因?yàn)槎砹_斯沒有美國航發(fā)那么好的基礎(chǔ)和中美隱身材料及工藝,選擇類似方案無優(yōu)勢可言。

??最終獲勝的是另一組強(qiáng)調(diào)超音速指標(biāo)的單發(fā)腹部進(jìn)氣常規(guī)布局或無尾布局,均有垂尾。這組布局最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對簡單,不要求三軍通用機(jī),只滿足VKS要求的單發(fā)低成本機(jī)類似隱形V尾F16的理念,而最終上馬的是無尾布局充分說明蘇霍伊設(shè)計(jì)局力求在發(fā)動機(jī)推力落后狀態(tài)下盡可能保證蘇75的超音速指標(biāo),例如最大速度1.8~2馬赫壓倒F35的1.6馬赫,設(shè)計(jì)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向滿足超音速截?fù)?戰(zhàn)斗轟炸兩個(gè)需求,不再苛求機(jī)動性,類似蘇17的設(shè)計(jì)思路。

??在無尾布局基礎(chǔ)上圖4的2021版地面樣機(jī)直接移植蘇57的零部件,進(jìn)氣道也臨時(shí)加隔板補(bǔ)強(qiáng),突出當(dāng)時(shí)的蘇75只是個(gè)演示機(jī),沒有專用生產(chǎn)線。


2024版、2025版蘇75(圖5)則在模型上優(yōu)化了細(xì)節(jié)參考本博寫的關(guān)蘇75隱形能力分析和進(jìn)氣道分析兩篇文章。(前文開頭有鏈接)


??這里強(qiáng)調(diào)修改后的蘇75明顯主翼后移有利于放寬靜穩(wěn)定和高速,但削減了低空低速指標(biāo)。V尾相比舊版縮小了傾斜角度,有利于超音速增穩(wěn)不利于側(cè)面隱形。尾板增大面積提高了舵效、整機(jī)參考翼面積增加蘭姆達(dá)翼強(qiáng)化盤旋。整體設(shè)計(jì)越來越像幻影2000的高速截?fù)舾咚脖P思路。

??為什么強(qiáng)調(diào)蘇75的奇怪尾板設(shè)計(jì)是平尾的變種呢?圖6是米格設(shè)計(jì)局的米格1.44尾板同樣有活動舵面,這與J20尾板純固定有明顯不同。


蘇霍伊設(shè)計(jì)局在UAC牽頭下已經(jīng)整合了米格設(shè)計(jì)局的研發(fā),借鑒點(diǎn)米格1.44尾部設(shè)計(jì)不稀奇。這種帶活動舵面的尾板效果可以參考薩博公司的J37的帶活動舵面的翼面、作動方式類似襟翼(圖7)、內(nèi)部還能塞電子戰(zhàn)天線(圖8)、是個(gè)巧妙的成熟設(shè)計(jì),作用主要是分配翼載荷。但蘇75增大尾板說明它最大速度從1.8提高到2馬赫需要更大面積尾板抵消抬頭力矩。



??蘇75的彈艙設(shè)計(jì):從圖13和圖14看,蘇75彈艙設(shè)計(jì)完全移植蘇57,只不過主彈艙從2變1,可內(nèi)置2枚KH58或S71或R77-1、未來內(nèi)置3枚R77M。貫徹了盡可能縮小截面積有利于超音速的原則。

圖9可以看到蘇75的機(jī)頭相比F16DSI、J10C高度更低:


因?yàn)闄C(jī)頭壓在了進(jìn)氣道迎風(fēng)面里有利于降低頭阻又沒失去大迎角進(jìn)氣效率,機(jī)頭兩側(cè)鼓包未與機(jī)身一體化設(shè)計(jì),選擇類似蘇57的繭子加長(圖10專利的12、13):


同時(shí)容納格斗彈側(cè)彈艙和前收到翼根的主起落架艙,艙門也簡化為兩片,這設(shè)計(jì)從機(jī)械原理上看相當(dāng)精妙,既減重又一包兩用。

腹部為了克服S進(jìn)氣道擠占彈艙深度,蘇霍伊選擇把彈艙半埋從機(jī)腹凸起(圖11),在進(jìn)氣道損失的彈艙深度從機(jī)腹下方獲得了補(bǔ)償,總的截面積增加不多,明顯比F35A、J35A的截面積小、超音速阻力最小,彌補(bǔ)了蘇75在同級別五代機(jī)里推力墊底的尷尬。


??蘇75的機(jī)身結(jié)構(gòu)和模塊化平臺設(shè)計(jì):圖17證明蘇75仍然采用類似KF21的中央翼盒設(shè)計(jì),相比F35J35采用的機(jī)身機(jī)翼一體化隔框減重、零件數(shù)量都存在顯著劣勢。


但是蘇75從原始設(shè)計(jì)(圖12)就考慮了有人機(jī)無人機(jī)模塊化互換通用,使用方面靈活些、但本博認(rèn)為無人CCA最好還是專門設(shè)計(jì)才能顯著提高效費(fèi)比,例如機(jī)器狗更適合設(shè)計(jì)輪足而不是人類的手腳,無人CCA與有人機(jī)通用機(jī)身表面似乎有規(guī)模效益、但設(shè)計(jì)優(yōu)化點(diǎn)不一,最終還是專業(yè)的CCA更強(qiáng)。


??綜合圖18在2025迪拜航展公開確認(rèn)的蘇75指標(biāo):


蘇75海平面最大飛行速度:1.1馬赫

高空最大馬赫數(shù):1.8~2馬赫

穩(wěn)態(tài)盤旋最大過載(高度 = 1000 米, M = 0.8):7~7.5g僅相當(dāng)于F35BC或者米格21明顯和幻影2000一樣差、不如F16。

升限:15000~16500米

最大爬升率:用177S發(fā)動機(jī)170米/秒爬升率不如飛豹戰(zhàn)斗轟炸機(jī)的180米/秒,用177發(fā)動機(jī)220米/秒不如F16掛2個(gè)保型油箱爬升率254米/秒。

巡航飛行高度最大燃油重量,最大馬赫數(shù)時(shí)的實(shí)際航程:2800~2900千米約等于KF21


最大起飛重量:26噸約等于25.6噸的KF21

最大作戰(zhàn)載荷:6噸(177S)約等于J10A載彈量、7.4噸(177)約等于F16block70或者蘇57E載彈量。

最大掛載點(diǎn)/內(nèi)部掛載點(diǎn)數(shù)量:內(nèi)4~5(主彈艙/~3?格斗彈艙2)外8(參考米格35)合計(jì)12~13個(gè)掛點(diǎn)

飛機(jī)壽命:6000 小時(shí)

檢查與維修周期:1500小時(shí)/12年

使用壽命:30 年

發(fā)動機(jī)壽命:最高 4000 小時(shí)(177S、如果是FADEC提高功率的177 估算1500~2000小時(shí))。

主要幾何特征(長度/翼展/高度):機(jī)長17.7米略長于米格29/翼展11.8略大于米格29/機(jī)高4米

發(fā)動機(jī)推力:177S(14.5噸)、177(16.5噸)

最大目標(biāo)探測范圍(前半球,RCS 5 m2 的空中目標(biāo)):最遠(yuǎn)160千米、明顯是米格35的祖克AE,僅相當(dāng)于2014年的梟龍配的KLJ7A,不如APG83和KLJ10。


同時(shí)跟蹤/攻擊的空中目標(biāo)數(shù)量:最多 30 個(gè)/最多 6 個(gè)

地面目標(biāo)最大探測范圍(鐵路橋/驅(qū)逐艦):120/200千米

同時(shí)跟蹤的地面(海上)目標(biāo)數(shù)量:2 個(gè)。

??其他關(guān)鍵參數(shù)估算值:

??空重:按7g過載估算蘇75空重14噸左右,大于F35A的13.29噸,J35A的13~13.5噸。

??推力:均按完全體估算蘇75比F35A低3噸、比J35A(雙19)低6噸。


??內(nèi)油:估算26-14-6=6噸內(nèi)油,未來換發(fā)提高到7.4噸載彈量則26-14-7.4=6.6噸油差距不大。航程自然是墊底,F(xiàn)35A內(nèi)油8.2噸航程3150KM,J35A內(nèi)油7.2噸航程3000KM浮動不多。

??按迪拜航展公開的蘇35正常起飛重量計(jì)算方法:蘇75正常起飛重量估算 17.9噸約等于米格29A最大起飛重量。正常起飛推比0.8~0.9、不到1,但是加速和瞬盤會不錯(cuò)、狗斗能量掉得快。



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