新一代高级教练机发展趋势研究

刘卓 潘应雄（洪都航空工业集团 江西 南昌 330024)

新一代高级教练机发展趋势研究

刘卓 潘应雄（洪都航空工业集团 江西 南昌 330024)

从带动高级教练机发展的动力入手，结合未来飞行员技能训练需求和高级教练机的发展现状，探究新一代高级教练机的发展趋势。

高级教练机；发展趋势；飞行员训练

1 引言

教练机是空、海军飞行员训练系统的核心，并依飞行训练程序由不同性能和档次的各型飞机组成。根据在飞行员训练过程中所处的阶段和所承担的教学任务，教练机大致可分为初级、初/中级、中级、中/高级、高级/战斗教练机和同型教练机[1]。其中高级教练机一般应用于高级训练阶段（A JT）和改装训练阶段（LIFT）。高级训练阶段（A JT）是通过复杂气象、武器、基本战术等方面的专门训练，使学员掌握高级驾驶技术；改装训练阶段（LIFT）是让新飞行员在驾驶先进战斗机之前，通过技术训练，掌握作战机动和战术等方面的技能。可以说，飞行学员经过高级教练机的培训，已具备了驾驶战斗机同型教练机的资格和水平。因此，高级教练机的发展与战斗机的发展紧密相连，高级教练机的技术要求与飞行员技能训练需求息息相关。本文将从牵引高级教练机发展的动力入手，结合飞行员训练需求的发展，探究新一代高级教练机的发展趋势。

2 高级教练机的发展历史与现状

教练机的历史可以追溯到20世纪初，1909年世界上第一架军用教练机双座莱特A型飞机交付部队用于飞行员训练[2]，1913年最早专门设计的教练机美国“阿弗罗”504-K诞生[3]。

1）第一、二次世界大战期间

随着第一次和第二次世界大战的爆发，为满足飞行员的大量需求，德、法、英、美等国生产了大量的教练机以满足成批飞行学员培养的需求。该阶段由于作战飞机多采用活塞式发动机，飞行速度不大，飞行员基本采用一型教练机进行飞行训练，教练机性能与一般战斗机性能相仿[3]，主要用于飞行员驾驶技能训练，如美国研制的单翼教练机AT-6。

2）20世纪40年代末～50年代末

军用飞机进入了喷气时代，战斗机飞行速度大幅提升，飞机性能、操纵特性等方面的驾驶技术与活塞式飞机有所不同[4]，原有的活塞式教练机无法满足喷气式飞机的驾驶技能训练需求，飞行员的训练被分为两级，筛选和初级训练选择活塞式教练机，高级训练则选用喷气式教练机。该阶段喷气式教练机多为在喷气式战斗机基础上的改型，与战斗机性能相当，主要用于飞行员喷气式飞机驾驶技能和作战技能的训练。如1948年美国在F-80C战斗机基础上将其改装成双座教练机T-33。

3）20世纪50年代末～70年代中后期

飞机造价和训练费用不断上涨，原有的在作战飞机基础上改装的高级教练机已不能满足降低训练使用费用的要求，部分国家则根据国情开始利用数学、经济学手段分析论证高级教练机的技术需求，研制专门的高级教练机[8]。该阶段高级教练机在飞机性能和系统功能上已与战斗机形成了合理的技术衔接，可以高效低成本的满足飞行员的技能训练需求。如美国的T-38，法、德合作研制的"阿尔发喷气"，英国研制的“鹰”。

4）20世纪80年代初～90年代初

随着空气动力学、飞机动力系统、火控系统、武器系统等方面技术的飞速发展，第三代战斗机广泛应用，传统的以“机械能”为核心驾驶方法已无法满足第三代战斗机对飞行员驾驶技能提出的要求，如注意力分配与转移方式、飞行员的驾驶职能、机动飞行方式等方面均发生了较大的变化。因此，各国对已有的高级教练机进行了一系列的信息化改造计划，其重点是使高级教练机在座舱环境方面与战斗机形成衔接，以使其尽可能地满足飞行员训练的新需求。如英国在1992年改进的鹰60和鹰100系列，该机在鹰的基础上增加了数据总线、平显等先进航空仪表设备。

5）20世纪90年代至今

在原有高级教练机基础上的信息化改进，无法从根本上解决训练需求矛盾，传统教练机无法满足机动飞行方式变化带来的技能训练需求。一些国家开始了着手新一代高级教练机的研制，以期可以完全满足第三代战斗机飞行员高级训练的技能需求，并可兼顾第四代战斗机飞行员的训练。如俄罗斯的雅克-130，韩、美联合研制的T-50，意大利的M 346和中国的L15。

目前，随着新一代高级教练机平台的日趋成熟，新一代高级教练机已逐步开始装备部队。美国空军已正式启动未来教练机计划代号T-X，预计2014年首架交付，参与竞争和评估的高级教练机是美、韩合作的T-50和意大利的M-346；俄罗斯已于2002年选定雅克-130作为其新型通用高级教练机，2010年2月，第一批雅克-130已移交给俄空军并已开始培训飞行员；欧洲已形成联合高级教练机项目，项目涉及欧洲12个国家，意大利的M 346高级教练机将成为该项目的使用机型；韩国空军已装备T-50高级教练机并已形成训练能力。

3 牵引高级教练机发展的动力

从高级教练机的发展历史可以看出，高级教练机的发展是随着战斗机的发展而同步发展。由于高级教练机主要用途是训练飞行员的高级驾驶和作战技术等方面的飞行技能，其使用目的是使飞行学员经过高级教练机的训练，能够掌握战斗机的“驾驭技术”，适应作战环境，因此作为高级教练机需要在平台性能、系统功能上与作战飞机相似，以期在训练使用中，使学员可以更多地掌握作战飞机的驾驶和战术技能；与此同时，在造价和使用训练费用方面，又要求高级教练机可以使学员低成本地实现如同驾驶战斗机相类似地训练感受，以降低训练使用的费用和成本。

可以说，牵引高级教练机发展的动力在于两个主要方面，一方面是战争对飞行员的技能水平需求的变化和发展；另一方面是如何更低成本地实现训练需求。

4 新一代高级教练机的发展趋势

4.1 满足飞行员技能训练需求的发展

未来作战环境和战斗机的技术水平将带动飞行员技能训练需求的发展。未来战争是在全天候、全地理环境下的联合作战体系和复杂的信息化环境下进行的，同时战斗机机动能力强、更加依靠信息技术。这就要求飞行员能够掌握先进的信息系统和驾驶技术，在复杂的技术和任务环境下具有更强的信息综合、机载系统管理和态势感知能力，原有的飞行员技能要求和评判筛选标准将发生重大变化[5]。

4.1.1 高机动飞行

先进战斗机在机动性和敏捷性方面将有较大的提升，一般采用高升阻比气动布局、发动机加速性好、推重比大，垂直机动和水平机动能力好，具有高机动、高敏捷特性。飞行员需在高级训练阶段尽可能地掌握驾驶技能、适应高机动条件的过载负荷。

因此，新一代高级教练机应具备高机动、高敏捷特性，能够模拟战斗机的作战机动过程中带给飞行员的负荷感受，使飞行学员更好地掌握和适应先进战斗机的驾驶。这就要求，新一代高级教练机在研制中应采用与战斗机相似的气动布局、大推重比发动机。

4.1.2 操纵动作

先进战斗机均采用电传操纵系统，飞机可以自动增稳、改善飞行品质，飞行员操纵负荷小、无需额外增加操纵动作量，大量降低操纵动作强度[2]。飞行员可以分出大部分精力用于管理机载系统信息、战术态势信息等作战所需信息的处理工作。

因此，新一代高级教练机应采用电传操纵系统，使其具有与战斗机相似的操纵感受，在高级训练阶段使学员真正掌握先进战斗机的驾驶技能，降低传统操纵方式带来的不必要的训练时间消耗和飞行学员淘汰。

4.1.3 注意力分配与转移

先进战斗机座舱设备综合化程度高，信息管理多已实现模块化，采用时间分割显示方式。飞行员在实施瞄准攻击、航行、起飞、着陆等飞行过程中，可在保持视线集中于前方的情况下，获得所需的火控计算、导航以及飞行轨迹等信息，无需再转回座舱内观察仪表，即使需要观察，也可通过综合显示器获取信息[2]。飞行员的注意力分配与转移范围发生了重大变化，飞行员需要在高级训练阶段建立良好的注意力分配与转移习惯。

因此，新一代高级教练机应采用与先进战斗机相似的座舱布局，使飞行学员在高级训练阶段掌握满足先进战斗机驾驶需求的注意力分配与转移习惯。

4.1.4 判断与决策

先进战斗机信息处理的自动化程度高，可以采取“托付监控式”的信息管理方式，飞行员只要在几个重要时机做出目标输入和决策选择，飞机就能够自动地收集与处理信息，使飞行状态达到飞行员的要求。此外，由于先进战斗机具有迎角、过载等极限限制功能。飞行中，飞行员不必再过多地关注迎角是否会超过临界迎角、飞机是否会失速进入螺旋等问题，实现“无忧虑飞行”[2]。飞行员在执行飞行任务过程中的判断决策发生了显著的变化。

因此，新一代高级教练机应在航电、飞控系统功能上与先进战斗机相似，培养飞行员良好的判断与决策习惯。

4.2 低成本地实现训练需求

未来飞行员的训练需求，要求高级教练机应在飞行品质、系统功能、座舱布局等方面与战斗机相似，以满足飞行员的技能训练需求。这样必然会增加高级教练机的采购和训练使用成本。因此，新一代高级教练机在研发过程中，必须考虑低成本满足训练需求的可能性，优化高级教练机的系统配置和功能，在满足训练需求的基础上降低制造和采购成本，并通过提高机体寿命的方式，降低训练使用成本。

4.2.1 嵌入式训练

机载嵌入式训练系统可以低成本地模拟先进战斗机的系统功能，并可为飞行员提供虚拟的单机或协同作战环境。该系统可以在高级教练机上模拟先进战机所具备的多功能雷达、电子战、空空和空地武器投射、红外和光电传感器、武器和任务管理系统等，从而降低飞机配装上述系统所带来的成本增加和武器投射过程中带来的训练成本增加。

4.2.2 长寿命

飞行员训练使用费用，主要取决于所使用教练机的全寿命周期费用，而决定全寿命周期费用的关键在于教练机的飞行小时寿命情况，长飞行小时寿命可以降低全寿命周期费用[6]、减少教练机采购数量，节省整个体制训练过程中的训练使用费用。

4.2.3 综合保障

综合保障费用是飞机全寿命费用的主要组成部分，军机全寿命费用中，使用保障费用所占比例达50%～60%以上[6]。因此，新一代高级教练机在研制过程需要注重飞机的综合保障性，优化维修规划、保障设备、备件供应等各方面综合保障要素[7]，提高综合保障水平，降低全寿命费用。

4.3 新一代高级教练机的发展趋势

结合飞行员训练技能需求的发展和低成本实现训练需求的要求，新一代高级教练机在平台飞行性能、操纵品质、航电系统等方面应与未来战斗机接近或形成衔接。其主要技术发展趋势如下：

1）采用合理的气动布局形式，采用高推重比的涡扇发动机，适应战斗机性能的提升，具备模拟先进战斗机的操纵方式和飞行性能的能力，能够实现高机动、高敏捷性、大迎角、持续大过载的飞行训练；

2）采用电传操纵系统，有效的减轻飞行员的操纵负担，具有杆力可编程和边界限制功能，为培养正确的注意力分配转移和判断决策习惯提供基础保障；

3）采用先进综合航电系统和玻璃化座舱环境，与先进战斗机相似，为飞行学员培养、提高、固化战场姿态感知的能力，成为真正的“系统管理战斗飞行员”提供教练平台；

4）采用机载嵌入式训练系统,低成本地模拟先进战机的信息、武器和任务管理系统功能，降低研制成本和训练使用费用；

5）采用先进的结构、强度设计方法，提高机体使用寿命，降低全寿命周期费用；

6）注重综合保障性，降低使用保障费用。

5 结束语

高级教练机发展的历史表明，牵引高级教练机发展的动力主要来源于飞行员技能训练的需求发展和低成本满足训练需求的要求。目前，以L15为代表的新一代高级教练机在研制过程中已经充分考虑并权衡了现代战争对飞行员技能训练提出的各种需求，并通过技术手段实现了“低成本复现先进战斗机的性能和系统功能”的要求。新一代高级教练机的服役将更好地满足第三、四代战斗机飞行员的训练需求，提高飞行员的训练效率，大幅降低训练费用。

[1] 世界飞机手册编写组.世界飞机手册（2000）.航空工业出版社，2001

[2] 丁邦昕，飞机驾驶学.蓝天出版社,2004

[3] 李德顺，赵景增等.航空兵与空战.航空工业出版社,1996

[4] 顾诵芬，史超礼等.世界航空发展史，河南科学技术出版社，1998

[5] AERMACCHI WORLD，2007，9

[6] 飞机设计手册编委会.技术经济设计，航空工业出版社，2001

[7] 飞机设计手册编委会.产品综合保障，航空工业出版社，2000

[8] 郭道平.高级教练机迎来第三次浪潮，国际航空，2000

Research on the Developmental Trend of New Generation Advanced Jet Trainer

Liu Zhuo, Pan Yingxiong
(Hongdu Aviation Indust ry Group, Nanchang, Jiangxi, 330024)

The paper probes into future development trend of new generation advanced jet t rainer,star ting f rom the drive factors of advanced jet t rainer’s development, in combination with the future requirements of pilot cadet’s ski l l t raining and the current developmental status of AJT.

Advanced jet t rainer；developmental trend；pi lot cadet’t raining

2010-09-30）

刘卓，男，1981年7月出生，工程师，研究方向为飞机总体设计；

潘应雄，男，1982年11月出生，工程师，研究方向为飞机总体设计。