2010年1月29日，苏霍伊设计局研制的第五代战斗机（T-50/I-21/Article 701 PAK-FA，以下简称PAK-FA）进行了试飞。试飞之后，俄罗斯方面向外界提供了大量高清晰图片、录像资料及相关信息，这些都有助于外界对这种高性能多功能战斗机的设计方案进行初步分析。对该机的设计特点以及苏霍伊设计局早期研制的某些型号技术验证机的研究表明，过去二十年来，俄罗斯方面已将许多先进的设计构想融入了该机的设计方案及相关研发工作之中。

PAK-FA的低可探测性设计

隐身外形设计是隐身整体设计中最重要的因素，因为一旦在整体设计中确定了隐身外形，那么实施调整的代价将非常高昂，而且飞机的结构设计、空气动力以及子系统的内部位置等因素都会受到影响。如果研发初期隐身外形设计不佳（F-35的底部和后段机身属于典型事例），将无法以合理的投入解决因吸波材料增加以及结构调整而产生的信号问题，并且可能在机身蒙皮的重量、成本以及强度/硬度等方面造成更多问题。

俄国人的研发方式遵循“渐进式”的总体设计构想，力求在新式飞机及其改型的研发初期降低风险。只要存在可能性，俄国人都会在研发项目初期实现这一目标，“侧卫”系列的研发过程就充分体现了这种情况。正如一位美国高级工程师所说：“我们总是竭尽全力研究如何设计出性能最好的飞机，而俄国人在设计中总是较为轻松地跟在我们后面。”PAK-FA原型机采用的隐身外形设计表明，俄罗斯研发人员出色地掌握了美国设计人员在研制F-22A以及YF-23型验证机期间运用的设计原则。俄国人奉行的风险最小化研发战略足以解释PAK-FA原型机为何没有在机腹采用锯齿形的进气道、进气门，以及在过渡型发动机的设计中为何未采用锯齿形喷口。而该机的一些永久性设备，如机腹武器舱舱门、空中加油管舱门以及大型通路板，都采用了类似于B-2A、F-22A以及YF-23型技术验证机的边缘校准或锯齿状外形。

苏霍伊设计局的设计人员在项目研发最初阶段即确定了以最佳隐身外形为目标，其设计实践也表明他们已经充分掌握了相关技能。在总体设计方案不断完善以及隐身材料技术不断发展的背景下，这种研发策略为该机逐步改进隐身性能开辟了广阔前景。

PAK-FA的原型机表明，该机在研发过程中大量运用了常规铆接的制造方法。如果该机未来发展真正意义上的隐身性能，就必须广泛运用自动控制方式进行表面处理以及采用小平面镶嵌技术，这两种技术都要求采用高传导性的基层，并以此压制由制造技术引发的表面阻抗。从俄罗斯其他工业基地观察到的情况看，研发人员已经充分掌握了涂层和表面处理技术并具备了世界级制造能力。

虽然PAK-FA前段机身的总体结构与YF-23非常相似（尤其是舭缘线、座舱位置以及座舱盖后侧凸起部分），但PAK-FA的前段上部机身与整个机身的融合更为平滑。PAK-FA的外形与YF-23相比存在重要差异。PAK-FA的舭缘线设计完全呈凸圆形，这一点类似于F-22A。机头部分高度较大，从而能够容纳比YF-23和F-22拥有更大孔径的AESA型雷达。如果采用的材料以及座舱周围的锯齿边缘能够对雷达截面闪光点进行有效控制，同时运用性能较好的波段穿彻式天线罩（使用频率可选多层薄片），那么PAK-FA前段机身在S/X/Ku波段的雷达截面将达到F-22A、YF-23或F-35的水平。

PAK-FA原型机上安装的光电系统转塔类似于苏-35S，这种装置的外形与隐身的设计需求不太匹配，这主要是因为该装置是一种宽带球面反射器。外界有可能在PAK-FA的生产型上看到类似于F-22A已经取消的小平面式隐身整流罩。与光电系统转塔相似，安装于座舱前侧周围的常规型空速管，其外形也与隐身设计不太匹配，预计在生产型PAK-FA上将用具备隐身性能的同类装置将其取代。

按照可动式边条翼性能需求进行调整的边缘部分被视为前缘吸收器，它不会呈现出较大的雷达截面闪光点。在这一部分机身的设计中，对可动式接头的处理将是研发人员面临的主要挑战。边条翼与前段机身之间的接头呈现钝角，这成为PAK-FA的成功设计之一，这种角度与F-22采用的角度非常相似。

虽然PAK-FA主发动机梯形进气道的边缘结构类似于F-22，但两者也存在重要差异。两者进气道的展弦比不同，PAK-FA边角也仿照YF-23进行了截平处理。如果采用适当的前缘嵌入并加装进气道壁吸波材料，那么PAK-FA的进气道雷达截面将达到与美军同型号战机相似的水平。

PAK-FA将发动机中线置于远远高出进气道质心的位置（类似于YF-23），从而使进气道在垂面呈S形弯曲。苏霍伊设计局并未向外界透露该机是否将安装进气道防护罩，而据公开消息来源称，与未经改进的苏-27SK相比，苏-35S的进气道在改进后的X波段雷达截面降低了约15dB。PAK-FA在采用S形曲线后，将使表面反射次数增加，从而增大信号衰减并降低雷达截面。

在S/X/Ku波段，PAK-FA的前段机身利用其基本形状并采用性能成熟的雷达波吸波材料，将具备真正意义上的隐身性能，而且不会对中段和后段机身形成较大的前向雷达截面。中段机身的测高天线采用了类似于前段机身的舭缘线设计，不会对后段机身的雷达截面造成不利影响。

从平面形状看，PAK-FA的机翼设计与F-22A非常相似，而其上部机身类似于YF-23，从而使该机在侧面能够达到类似于这些美制战机的雷达截面水平。

与F-22A和YF-23相比，PAK-FA性能落后较多的领域是其下部和侧面机身的外形设计。该机在这些部分的整体结构、翼/身夹角、进气道/发动机舱室夹角都面临着难以解决的逆反射问题，这些情况与F-35相似。上述问题源自目前采用的外形设计，无法通过采用新材料的方式得到大幅度改善。与F-35相似，PAK-FA的原型机在实施任何机动动作时都会出现较大的逆反射现象，下部机身将会暴露在具有威胁的信号发射器的探测之下，这种问题在Ku至L波段体现得更为明显。由于PAK-FA在机腹安装了内置式翼根整流罩（据俄罗斯方面的消息来源声称，这些舱室采用隐蔽方式装载弹翼折叠式近距格斗空空导弹，如RVV-MD/R-74系列），使上述问题变得更加严重。虽然这些整流罩不会在机身前段或后段产生较大的雷达截面，却会对翼梁的雷达截面造成不利影响，尤其会使敌方较为容易地从下方对飞机构成威胁。

要通过改进外形解决翼梁反射信号问题，就必须增大主起落架舱与机尾之间翼身夹角的钝角角度，同时减少舱室之间的下侧机身可用宽度。后一种方案面临较大问题，替代方案可能是使用厚度更大的雷达波吸波材料，实际上是用雷达波吸波板替换飞机内侧前段下部的机身蒙皮，由此产生的不利影响是增大了飞机重量，但由于替换区域较小，因此对飞机总重量的影响并不明显。

PAK-FA的尾桁外形类似于F-22和F-35，这有助于大幅度降低前段和后段机身的雷达截面。在机身下半球，由于机翼和水平尾翼与外侧发动机舱室之间的钝角不足，由此影响了该机的隐身性能。在机身上部，容纳所有动态垂尾起动器的整流罩采用了适当外形，夹角也经过精心设计。尾翼的外倾角类似于YF-23，由于在常规方向舵控制面消除了表面阻抗的不连续性，因而有效地提高了PAK-FA的隐身性能。

PAK-FA的轴对称三维矢量推进控制发动机喷口与F-35安装的固定式轴对称喷口存在相似的问题。即使F-35采用了加装锯齿式侧板以及排气管管塞的方法，但仍无法解决因采用传统外形设计而造成的内生性问题。

如果生产型PAK-FA采用类似于原型机、质量较差的机身下部和后段设计，那么下压角度面临着来自后半球和翼梁方向的L至Ku波段探测威胁，这种情况也与F-35相似。

值得注意的是，PAK-FA不同寻常的飞行控制能力确实为空战开辟了新的发展领域，它能够进行直角转弯，甚至在倾角与常规转弯倾角相反的情况下也能实现转弯。PAK-FA利用这种机动，可在不消耗大量能量的前提下规避翼梁方向的威胁，同时隐身性能较弱的机身下部也不会大面积暴露，而F-35在这种情况下将不可避免地面临被敌方探测、跟踪以及实施导弹攻击的不利局面。由于PAK-FA将具备类似于F-22的超音速巡航性能，因此在规避尾部威胁时处于危险境地的时间极短，能有效地利用自身出色的运动学性能规避敌方导弹的攻击。

从雷达截面工艺角度衡量，PAK-FA的外形设计是俄国人实施高质量隐身设计首次出色的尝试。与美国近期的战斗机设计方案相比，PAK-FA的前段机身以及发动机进气道区域的外形设计极具竞争力，随着高水平雷达吸波结构和材料的应用日趋成熟，该机的这些区域将具备真正意义上的隐身性能。该机上部机身、机翼以及尾翼表面外形也与美国的设计方案难分高下。如果PAK-FA的生产型仍保留存在问题的下部和后段机身，将无法具备类似于F-22和YF-23的纵深突防能力。

近期，苏霍伊设计局唯一一次向外界提供了PAK-FA的雷达截面性能数据，声称该机的雷达截面仅相当于苏-35S的1/40。不幸的是，该机在敌方威胁频段无法达到这种隐身水平。苏霍伊设计局未透露苏-35S在进行对比时是否带有外挂，也没有透露苏-35S在X波段飞行时的迎头雷达截面，但考虑到该机广泛使用了雷达吸波材料，因此在不装载外挂的情况下有可能达到0.5～2平方米。如果后者属实，那么PAK-FA在X波段的迎头雷达截面将达到-13～-19 dBSM。这种性能符合该机的外形设计，但与雷达吸波结构和材料的成熟运用却没有太大关系。

据俄国人声称，根据这种设计方案研制的发动机采用了红外信号衰减措施，但并未对外透露详细情况。从降低红外信号的特征衡量，采用常规型轴对称喷口通常收效不大，这主要是因为喷口侧板都是暴露在外的信号发射器，圆柱形排气管在机身后侧生成了圆锥形尾焰。如果在大角速度情况下使用三维矢量推进控制喷口，则有可能将由空气动力控制面的运动所形成的雷达截面降至最低限度。这种飞行采用巡航方式，并通过轻柔的转弯机动将转弯倾角降至最低限度，因而很少会出现较大的偏移控制输入参数。由此，在隐身突防飞行中，PAK-AF的矢量推进控制系统单独形成的飞机俯仰、滚转和侧滑，就能够满足绝大多数控制输入参数的需求。

PAK-FA的空气动力设计

在对公开展示的PAK-FA原型机进行考察后可以发现，该型战斗机的设计方案仍沿袭了不断发展的“侧卫”系列的空气动力学设计。不过，苏霍伊设计局显然已采取了后续措施使PAK-FA具备航向放宽静稳定性。据公开消息来源显示，PAK-FA在空气动力学特点方面不仅与“侧卫”系列存在差异，而且在“侧卫”系列基础上又有了进一步的提高，这些特点包括：

·安装了完全接合式并降低展弦比的外倾式尾翼，从而提供了更大的控制动能，同时将阻力和侧面反射面积降至最低限度。

·在推进系统的大型进气道上方和前侧安装了结合式边条翼/控制面。

·机翼前缘后掠角约为46.5度，边条翼的前缘与水平安定翼进行了边缘校准，后者与机翼后缘襟副翼以网状结合方式紧密相连。

·机翼面积较大，据估计约为840平方英尺。

·前缘襟翼较大，其翼展大约相当于机翼外侧部分的90%。

·后缘襟副翼较大，其翼展大约相当于机翼外侧部分的60%，采用截平处理并与水平尾翼的前缘相互融合。

·副翼控制面较大，长度大约相当于机翼外侧部分的30%。

·发动机舱室的上部和下部形状经过精心设计后，实现了翼/身的巧妙融合。

·在发动机进气道内部和周围安装了“侧卫”后期改型使用的“界限层次控制”（BLC）系统，并沿发动机下部舱室向后延伸。

·推进系统进气口面积极大，显然是计划用于进一步增大推力，并可能采用“弹射器喷口技术”增大推力（类似于SR-71安装的J58型发动机和美国国防高级研究计划局的“火神”项目）。

·推进系统采用了备用喷口，这种情况类似于“侧卫”的早期型号。

·发动机喷口与机身中线之间呈大约2至3度外倾偏离，两台发动机采用对称间距，喷口中心点的间距约为10英尺（约3米）。这种结构有助于降低因单台发动机在空中大功率运行状态下突然关车而造成飞机迅速出现大幅度偏航的风险，使飞机保留“明显的静态方向稳定性”。

·该机显然采用了综合方式确保飞机各个轴向的惯性性能及控制面的物理大小处于协调状态。　

·PAK-FA没有单独安装专用型制动控制面，这种功能由其他控制面在不同使用状态下实现。

·在前部起落架完全放下后，其舱门关闭，由小型辅助舱门为前部起落架的油压减震架以及相关双轮起落架和控制部件提供开口，从而消除了在动力进场（PA）过程中因主舱门打开而造成的方向不稳定性。

·在体积较大的主起落架完全放下后，其舱门保持纵向开启状态，并有可能在动力进场状态下协助飞机保持静态方向稳定性。

据对首次“公开”试飞的录像带的观察，还可以了解到以下情况：

·PAK-FA以相对较高的滑行速度机动至起飞线，起落架的油压/轮胎弹性/减震系统在此过程中几乎没有显示出垂直运动或前/后交互运动。

·在起飞过程中，没有观察到水平安定面的前缘转动以及矢量推进控制喷口的俯仰偏转，该机在几乎没有实施俯仰控制的情况下从跑道上升空，这种情况类似于F-22A。F-35与此相比存在较大差异，该机在常规起飞时需要升降舵下摆30度，才能启动起飞升空流程。

·机翼前缘襟翼几乎没有转动，这很可能是该机要求采用最小化起飞配平设置，机翼后缘襟翼的运动也不明显。

·在地面滑行期间，PAK-FA的发动机喷口处于下垂状态，没有出现明显的纵向或横向矢量运动。

·从起飞滑行到飞机升空的距离估计不到1500英尺（约460米），从松开制动器至离地升空约为12秒。

·离地升空以及初始爬升显得较为平滑和稳定，而且在爬升速度不断增大的情况下仍然处于良好受控状态，在起飞2秒后即清楚地显示出不断增大的爬升角度和高度。

·在向外界提供的试飞图片和录像带中，很少反映该机在空中飞行的情况，但有许多报道声称，该机在空中飞行时收起了起落架，并用一定时间实施了侧滑和垂直转弯机动，还在机翼与水平面约呈45度角的情况下对该机进行了横向控制。

·该机着陆非常顺利，前缘和后缘襟翼以及矢量推进控制/边条翼控制面在着陆过程中都几乎没有做出动作。当主起落架触地4秒钟后，飞行员操纵前起落架着地，同时放出2个减速伞。减速伞在大约10秒钟后打开，标志着历时14秒的着陆滑行阶段结束。据估计，整个着陆距离不到1300英尺（约400米）。

上述观察和分析，以及苏霍伊设计局20多年来在空气动力学领域渐进式的“革命性”研发情况，都充分表明其研发人员已经掌握了整个空战领域的超级灵活性技能。鉴于苏-35S已具有“超级灵活性”，因此也只有用“+超级灵活性”才能准确地描述PAK-FA的空气动力和运动学性能。PAK-FA仅凭放宽静稳定性就能确保自身具备极佳的机动性和可控性，从而使西方战斗机在灵活性方面无法望其项背。到目前为止，西方国家只有F-22A在经过改进的情况下才能达到类似于PAK-FA的机动性和可控性，而美军其他战机（包括F-35）的空气动力性能根本不具备改装基础。

《现代舰船-军事广角》英雄帖（征稿）