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山鹰探海路 谁识千里途

2014-06-23高卓

航空知识 2014年4期
关键词:山鹰航空兵教练机

高卓

2012年,中国航母“辽宁”舰入役人民海军以及歼15的成功着舰,标志着海航的未来作战核心——舰载航空兵部队呼之欲出。根据舰载航空兵运作经验最为丰富的美国海军的经验来看,舰载机部队需要具备一套与空军完全不同的训练体系,才能培养出真正满足航母作战需要的飞行员。然而,急需迅速建立整套飞行训练体系的海军航空兵部队面临着诸多压力,其中,教练机的选择便是其一。如何将现有装备资源最大化利用,未来会有怎样的选择,都是海军航空兵不可回避的问题。

海军航空兵的“山鹰”之选

2009年,研发工作开始较早,技术较为成熟的“山鹰”完成设计鉴定并投入小批生产,后交付空军某部队试用。在外界看来,“山鹰”熬到了苦尽甘来的一天,它在急缺高级教练机的空军前景必将一片光明。但是和外界的预测截然相反,直到领先试用两年后的2011年年底,教练9才完成定型审查,正式交付部队使用。然而,直到今天,除了领先试用的一小批之外,教练9在空军的服役数量十分有限。从空军最终赋予教练9的装备序号——歼教7B可以看出空军对教练9的定位和态度。但当教练9在空军的装备地位一度尴尬的时候,海军却对教练9抛出了幸运的橄榄枝。

在2009年“山鹰”完成设计鉴定,可以投入小批生产的时候,空军已经基本实现了在每一个歼击航空兵师至少拥有一个第三代战斗机团的装备规模,随着歼10和歼11技术上的逐渐成熟,新型装备扩充速度更是有增无减。相反,此时海军航空兵的第三代战斗机仅是为数不多苏-30MK2战斗机,主力装备仍然是歼7,歼8和歼轰7等第二代或第二代改进型号。这就使得两个军种的新飞行员结束航校培训后,空军的新飞行员很有可能被直接分配到三代机部队,而海航的新飞行员更多的将被分配到二代改进型飞机部队。因此,面对同样的高级教练机装备缺口,海军对性能完全可以满足二代改进型飞机训练需求的“山鹰”并未出现空军那样的纠结。

“山鹰”完成设计鉴定前后,海军正式提出了组建独立的飞行员培训体系的需求,这就需要对应的教练机装备充实海军的航校系统。由于性能可靠的初教6与优秀的中级教练机教练8采购不存在障碍,唯独高级教练机是个问题,而这又跟海航和空军不同的飞行环境有关。由于日常训练和作战环境都在海上,海军航空兵的飞机一旦出现故障,迫降成功概率很低。所以,海军航空兵对训练装备的安全性能要求远高于空军。因此,海军航空兵历来青睐双发飞机,例如,海军歼8战斗机部队配备的双座教练机就并非空军标配的歼教7,而是性能相对落后的歼教6,这是因为双发的歼教6具备更大的安全余度。因此,当歼教6在空军装备数量已十分稀少时,海军航空兵却仍然拥有为数不少的歼教6,承担分配到海军的新飞行员改装前的转换任务。

但是,此时老旧的歼教6早已不堪使用必须替换,面临停产的歼教7由于安全记录不佳,尤其是起降性能较差,不能完全满足飞行学员的训练;加上座舱显示系统过于老旧,很难衔接歼8F和“飞豹”这样的改进型第二代战斗机,所以海军没有临时采购的必要。教练15“猎鹰”虽然性能优秀,而且窄间距双发布局也确实符合海军要求,但是受制于引进动力等因素的“猎鹰”何时能完成设计定型尚无音信,需要依托国产动力的国内装备型更是短期内难以指望。此时海军最务实的选择似乎只能是教练9。

作为歼教7的改进型,“山鹰”对前者诸如进气条件、座舱视野等问题做了力所能及的修正, “山鹰”使用双三角翼设计,放弃前缘机动襟翼,采用类似歼10的前缘固定锥形扭转技术,其好处是结构简单、重量轻,能够有效减小诱导阻力、改善巡航特性,但其适用范围却不如前缘机动襟翼,由此看出“山鹰”在成本与性能之间的平衡。

纵观“山鹰”的总体设计,我们可以得出结论:相对歼教7,“山鹰”在尽量保持其成熟可靠设计特点的同时,将改进的着力点着重放在改善包线左端性能并兼顾大迎角飞行能力两方面,这两项指标将直接改善飞机的起降性能和盘旋性能——而这也正是“山鹰”的母型歼教7相对第三代战斗机差距最大的两项性能。

经过改进之后,教练9的飞行特性不但适合用于衔接海航普遍装备的歼8F和“飞豹”,起降性能甚至接近苏-27的水平。通过平显和多功能显示器的引入,其座舱显示设备也基本达到了第三代战斗机的标准,这意味着该机基本可以涵盖海军航空兵所有岸基战术飞机的基本训练要求。

由于“山鹰”基本设计仍脱胎于歼教7,生产歼教7的部分工装设备尚可沿用,而且应用成熟技术的“山鹰”的各项子系统的采购维护均能立足国内。所以,“山鹰”完全可以和部队现役的歼7、歼8飞机通用一套后勤保障系统,这对于装备规模较小的海军航空兵颇具意义,节省了一笔额外的后勤保障系统的支出。

这样一来,海军与贵航的合作深化也就不难理解。目前教练9H已经在海航形成了一定的装备规模,足以担当暂时仍以岸基航空兵为主的海航飞行员训练体系中高级教练机角色。

失之东隅,收之桑榆 。虽然“山鹰”没有得到空军大笔订单,但是其发展思路却得到了海军的认可,不仅得到了让整个项目得以生存下去的订单,还完成了改进型的发展。相比国外作战飞机项目竞标中的失败者往往最终只能饮恨于博物馆里或者尘封档案中的下场,“山鹰”已经足够幸运。

小步快跑:从教练9H到9G的嬗变

航母时代的到来为海军航空兵装备体系带来了巨大的改变。早在教练9H在海军获得装备立项之前,海军已经向贵航提出了开发适合未来舰载机时代海航训练要求的教练机的想法。得到海军大力支持的贵航决定瞄准海军未来舰载机飞行员训练市场,通过引入部分新技术成果进行改进,研制被称为教练9G(出口型称为FTC-2000G)的改进型高级教练机。

虽然“山鹰”基本型已经得到了海军的认可,但是要想以岸基教练机的设计基础去达到航母舰载教练机的设计指标,从歼教7到“山鹰”的嬗变仍嫌不够,“山鹰”必须重新“起飞”。航母舰载教练机的核心设计环节就是更好地适应舰上的起降环境,“山鹰”的起降性能仅仅是接近苏-27的水平,而苏-27的舰载型苏-33通过加装前翼,增大翼面积以及使用双开缝襟翼等手段,最低着舰速度可以达到惊人的180千米/小时,气动布局类似的歼15型舰载战斗机也拥有同样优秀的起降性能。因此,“山鹰”欲探海,气动必须改。

为进一步挖掘设计潜力,达到舰载教练机的性能指标,教练9改进型在机翼的设计上再次做出了调整,以带边条的梯形翼型取代双三角翼型,机翼前缘简单的固定弯扭设计也被更复杂的前缘机动襟翼代替。向前一直延伸到进气道唇口附近的曲线边条则继承了国内早已成熟的苏-27边条设计特点,这种设计虽然略显保守,但是成熟可靠。借助这些设计,教练9G进一步提升了包线左端的飞行性能。

教练9G的另一个设计亮点——DSI进气道则源于“枭龙”战斗机04号原型机的设计成果。由于“山鹰”改用两侧进气布局,机体重量有所增加,涡喷13F发动机的动力稍显不足,而教练9G增加机翼面积,采用前缘机动襟翼之后重量进一步增加,因此使用减重效果理想的DSI进气道取代原带调节斜板的双波系超声速进气道不失为明智的选择。

虽然教练9G的技术数据尚未披露,但从2012年珠海航展上教练9G出口型FTC-2000G的资料上能够看出教练9G在几个重要指标上相对教练9基本型的提高。其最大起飞重量从教练9基本型的9 800千克提高到11 000千克,着陆速度更是成功的从240千米/小时降低到了210千米/小时,在一定程度上能够模拟歼15的起降特性。

尾部气动布局的改变也同样引人关注,教练9G原型机上设计简练、面积和后掠角度适中的垂尾取代了歼教7和“山鹰”标志性的大后掠垂尾加双腹鳍布局。取消腹鳍有助于降低结构重量、减小阻力,同时减少了与地面或甲板剐蹭的可能性,飞机大迎角起降安全性得到有效提升。

从中央电视台的军事节目中,可以看到在“山鹰”原型机尾下方腹鳍部位,安装了一个着舰用的尾钩。但之后曝光的照片中,这架飞机的尾钩已经取消。从装备技术发展的角度上分析,既然早期设计中有尾钩,并且已安装到原型机上,说明至少在该机研制前期还是瞄准了标准的航母舰载教练机设计指标,而海军对教练9G上舰可能同样报以期望。而后来取消这一设计无疑说明,使用单位对该机的性能能否达到真正的航母舰载机起降标准仍然心存疑虑,导致该机最终用途发生改变,否则尾钩至少可以用于在岸基模拟场地的着舰训练中练习如何钩上模拟拦阻索的训练科目。

教练9G命运的转折

虽然通过对翼面气动布局的改动,教练9G在力所能及的范围内有效提高了包线左端的飞行性能和起降能力;但是由于“小步快跑”的局限性,该机的机身设计还是存在着教练9基本型,以及歼教7身上,尤其是后机身和水平尾翼的一些设计特征,仍然带有二代战斗机的设计特色。并且该机没有采用现代战斗机设计中普遍采用的翼身融合设计,机身贡献的升力仍然有限,导致飞机总体升力特性相对于瞄准三代机标准的L15“猎鹰”仍然存在差距。这也是为什么即使教练9G做出了一番堪称苦心孤诣的改进后,使用单位还是认为其起降性能和大迎角飞行能力两项重要指标和歼15无法做到无缝衔接的原因。

而且,贵航在整个教练9项目中一直把包括动力系统在内的子系统高国产化率作为一个重要优势。但是由于国内航发水平与世界先进水平存在差距,此时能够稳定提供与教练9H配套的这一级别国产发动机仍然只有从歼教7就已经开始使用的涡喷13F型发动机。虽然经过相关厂所多次改进,但是该发动机推力不足、油耗较大等种种顽疾仍然严重制约着教练9G的性能。

与现代战斗机类似,在注重高出勤率的现代教练机设计中,维护性的重要性也日趋凸显。而在这方面,由于脱胎于二代机的机体设计,继承了很多二代机维护问题的教练9G与完全按照国外先进教练机标准制定维护方案的L15相比,同样存在差距。例如,该机需将后机身段拆离,才可更换发动机,这在空间狭小的航母机库里是一个棘手的问题。另外,歼15和未来更新型号的舰载战斗机均将使用数字式电传操纵系统,而教练9G出于成本考虑仍然使用传统的带控制增稳的机械操纵系统,这对于飞行员结束教练机上的培训后去适应舰载机的操纵特点颇为不利,尤其是在对飞行员操纵技巧要求很高的着舰阶段。

因此,在评估了教练9G在试飞中体现出的优点和暴露出的缺陷之后,海军最终决定将该机的定型要求从航母舰载教练机改为岸基模拟着舰训练用教练机。这种做法不仅是对教练9G这个已经接近完成的型号的充分利用,也体现了海军在舰载机飞行员培训中的新思路。

对于初创阶段的海军舰载航空兵部队而言,飞行员队伍的建设完全可以采取类似空军引进首批苏-27战斗机时所采取的精兵模式,即从全海军,甚至是全军范围内装备第三代战斗机的部队,尤其是飞行特性与歼15较为接近的苏-27/30和歼11型战斗机的作战部队里,抽调选拔优秀飞行员进行改装训练。

对这些已经熟练掌握苏-27系列飞机飞行性能和操纵技巧的优秀飞行员来说,唯一需要额外掌握的技术就是航母起降技巧。众所周知,航母起降技术,尤其是降落技术的训练需要耗费飞机大量的飞行小时数。而舰载机相对暴烈的“可控坠毁”式降落动作相对陆基飞机的着陆动作对飞机结构的冲击力更大,如果全程驾驶歼15进行练习,对宝贵的机体寿命无疑是严重的浪费。而随着教练9G的加入,他们就可以在首批完成歼15起降的舰载机飞行教员的指导下,通过在岸基训练机场驾驶教练9G感受舰载机降落的特点。利用成本要低廉很多的教练9G多蹲几次起落后,熟悉了相关特性的飞行员在歼15上的适应时间就会相应减少,有助于在提高训练总体效费比的同时保证战斗力生成速度。

同时,未来的歼15S双座改进型舰载战斗机也将在舰载机飞行员训练中发挥作用。这样,在歼15S服役之后,由教练9G、歼15S、歼15组成的过渡时期舰载机飞行员训练体系就能正式成型,足以满足小批量培养舰载机飞行员的需要。

鹿死谁手:

未来的海军航空兵教练机

在可预见的将来,中国海军虽然不会发展成为全球性海上力量,但是中国海军的航空母舰也绝不会停留在只拥有一艘“辽宁”舰的水平。随着舰载航空兵部队规模的扩大,教练9G终究只能是个过渡产物,真正的航母舰载教练机出现在舰载机部队的作战序列只是个时间问题。

作为“山鹰”的老对手,原始设计中就具备优越大迎角飞行性能、优秀短距起降能力和高推重比这三项航母舰载机非常看重的指标的“猎鹰”绝不会在这次竞争中再度甘为人后。目前“猎鹰”的国内自用型号已于2013年7月完成首飞,空军期许了多年的“标准型”高级教练机终于走出了坚实的一步,而海军舰载机型号也同样在紧锣密鼓地发展中。

一如在空军发生的类似情况,此番角逐中,“猎鹰”最大的优势仍然是技术。很多专家都认为,该机几乎无需气动大改,只需要进行加强结构,改装折叠机翼和尾钩等少许上舰适应性改进就能完全满足航母舰载教练机所有性能指标。这对于在时间上已经处于严重不利地位的中航工业洪都公司无疑是利好因素,能够大大扳回前一阶段贵航在教练9G上积累的应用技术上、装备基础上乃至和海军具体意见的沟通协调上的先发优势。

面对志在必得的对手,“山鹰”也绝非毫无优势。前文提到,通过将教练9改进为教练9G的过程,虽然还没有成为真正的航母教练机,但是贵航借此积累的各方面设计和工程经验仍然弥足珍贵。举例来说,虽然教练9G的尾钩设计最后被取消,但是贵航由此获得了舰载机尾钩和机体匹配的诸多设计数据,包括尾钩与主起落架前后间距的确定,连接处结构强度计算等等,这些都将为教练9家族的新改进型继续“小步快跑”提供帮助。

在航展的宣传资料中,贵航声称未来将使用推力达到8 000千克以上,已在“枭龙”上开始试验的国产涡扇13发动机改善其飞行性能;而更换新型发动机势必意味着其后机身外形将得到修改,纵向数字电传的引入也将缩短该机飞行品质上和“猎鹰”的差距。贵航能否在“小步快跑”中找到性能、成本与进度的平衡点,将是决定其能否在这次竞争中获胜的关键。

如果这些改进能够成功实现,这只来自西南大山里的“鹰”的传奇就没有结束。而志在一统海空军高级教练机高端市场的“猎鹰”也必须认真对待这个看似不起眼的对手。毕竟,现在占领着海军航空兵高级教练机市场的,可并不是“猎鹰”。

责任编辑:陈肖

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