俄首架量产型苏57战机坠毁 飞控系统或已全面落后

图注:2019年11月份,正在共青城制造厂组装的首架俄罗斯苏-57“量产型”战机51001号
据塔斯社报道,2019年12月24日,俄罗斯首架阿穆尔河共青城加加林制造厂制造的“量产型”苏-57战机在哈巴罗夫斯克边疆区进行飞行测试时坠毁,机上飞行员跳伞逃生,随后被一架米-8搜救直升机救起。据消息人士称,这架苏-57战机是首架“量产型”苏-57战机,原定于试飞成功三天后交付部队。这是俄罗斯苏-57战机自2010年首飞以来首次坠毁。
俄罗斯权威机构发言人称,事故发生在距离泽姆吉空军基地120千米外位置。这架苏-57并非军方所有,而是属于阿穆尔河共青城加加林制造厂。俄罗斯联合航空制造集团消息称,此次事故没有造成地面上的人员伤亡和破坏。
从技术角度分析,这架苏-57战斗机属于量产型,而且正处于“出厂试飞阶段”,即量产型飞机生产完毕后,要在生产厂家所属的试飞站进行出厂试飞,合格之后就能转场交付部队。俄军此前6架苏-57都属于试飞型,全部部署在位于阿斯特拉罕国家飞行测试中心。
据随后俄方进一步调查后透露的消息来看,这架量产型苏-57本计划于试飞成功三天后正式交付俄空军,在40分钟的试飞中进行了发动机最大状态测试,随后飞行员报告“飞机失去控制”,苏-57的水平尾翼出现自动偏转,导致飞机进入了失控的“螺旋”飞行状态,并不停掉高度。从飞机发生故障时的1万米高度直到不足2000米,试飞员经全力努力使尽办法,仍无法恢复对飞机的控制并顺利改出,此时不得不选择弹射跳伞逃生。
从事故初步调查情况来看,这架苏-57的飞行员是驻共青城飞机厂的二级试飞员,飞行总时长超过1700小时,并非是普通的飞行员,而是最善于处理和解决各种险情、突发状况的驻厂试飞员,试飞员以试验飞行未成熟的飞机为主,处理故障经验远比一般战斗机飞行员要丰富得多,而且失速螺旋更是俄罗斯试飞员捻熟的必飞科目。
首先,数字化电传飞控系统对于大迎角飞行、失速螺旋等危险状态是有程序锁定的,可以通过迎角控制等方法,在程序上保证飞机不至于陷于危险状态,而在这起事故中,这种程序限制保障完全失灵了。
其次,虽然电传飞控系统对失速螺旋(尾旋)有限制,但试飞员经过特许,是可以通过预先设定的程序解除限制,从而自己进行失速螺旋飞行且自主驾驶飞机改出螺旋的,所以在飞机失控后,如果按照正常操作,试飞员完全可以切换到自主控制级别较高的模式下,主动控制飞机改出,这种尾旋改出训练,试飞员轻车熟路,有丰富的经验和一整套完整的操作办法,但最终试飞员的努力失败了。
第三,即便是飞控系统出现了麻烦,或者飞行员出现了错误,苏-57的飞行控制系统本来还设置有多重保障,比如说在空气舵面失控的同时,使用矢量喷管的直接力控制方式避免危险局面发生,但这种操作并未在苏-57上出现。
第四,如果是飞控系统中的水平尾翼作动器或控制器等执行机构出现了故障,五代机的飞控系统都具备“飞控自动重构技术”,即个别舵面出现故障后,整个飞行控制系统可以将其排除在外,使用其他正常舵面和控制器重新恢复正常飞行状态。F-35等五代机全都拥有整个技术,作为五代机飞控系统的标志性技术,苏-57不应该没有攻克这一技术。
而假如苏-57确实没有能力实现“飞控自动重构”,那这个问题很可能就是本次苏-57首坠的故障根源之一,这体现出的是俄罗斯在飞行控制技术方面可能已全面落后。
由此可见,这架失事的苏-57,很有可能是在数字化的电传飞控系统底层控制上出现了麻烦,众所周知,与第四代战斗机的电传飞控系统相比,第五代战斗机的电传飞控系统要复杂得多,技术结构上难度都成倍增加,这主要是因为五代机的飞控采用了“飞推一体化控制系统”,将飞机发动机、矢量推力系统等直接力控制要素与空气舵面等间接力控制要素直接实现融合。苏-57为了追求极致的机动性和气动性能,在飞行控制上本来就非常复杂,包括前缘机动舵面、全动尾翼等,再加上矢量推力发动机,技术上更复杂,实现难度是不小的。
如果最终问题的确是出在飞控系统上,解决起来难度也是极大的,这涉及到大量试验、计算和核心模块的故障排查和修改,意味着大量的工作要重新做,甚至如果更严重的话,可能会有部分工作“推倒重来”,这意味着要耗费大量的时间。
苏-57首飞10年来,本来就非常坎坷,量产一拖再拖,生产计划数也一砍再砍,直到最近才确认2019年底前2架量产飞机实现交付。这次苏-57坠机,直接看耽搁了交付,更长远看,如果暴露出苏-57飞控系统的问题,更会进一步让人对其整体技术成熟度和可靠性产生怀疑。
这架量产型苏-57的坠毁,不仅影响了苏-57按照原计划列装俄军,而且无疑是对苏-57量产的一次重大打击。
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