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翩蝶重生

2015-02-03俞敏

航空世界 2014年9期
关键词:涡桨涡扇教练机

俞敏

或许这两个名称让人似曾相识的同时,更多的带给读者的还是一种疑惑,其实两者的关系说起来也并不复杂,也就是一种技术发展形成的型号承续,但两者之间依然存在较为明晰的区别和设计上各自的轻重取舍。这一切,必须从1970年代中期西艾义-马歇蒂(西-马)公司酝酿,并在1979年正式推出的一个自费项目说起。

廉价力作

这种轻型低成本涡扇教练机针对的是在SF-260等活塞飞机上完成25小时屏幕飞行的入门级学员,这批未来飞行员的最终目标是阿尔法喷气和霍克级别的高级教练机。为了节省成本,加快进度,西-马公司一度考虑直接在涡桨SF-260基础上进行喷气化,但很快认识到此方案并不具备可行性,便果断放弃。新飞机最初设计阶段确定的基本特征是上单翼、跨声速超临界机翼,在降低油耗方面提出了较高的要求。全比例模型在1977年巴黎航展上首度公开亮相,两年后其母公司阿古斯塔才将其正式推向前台。

设计方面充分利用了MB.326的气动成果,流线型机身整体感较强,和同时代的MB 339相比显得更为短小玲珑,仅有9.31米长,3.8米高,使用空重1.85吨。它同样采用单发设计,原型机后机身装有一台加拿大普·惠公司的JT15D-4C无加力发动机,最大推力11.12千牛,机身后方装有电子燃油控制系统。飞机表面60%为复合材料,进气道管壁为玻璃纤维增强塑料浇注强化,内侧采用带状增强塑料螺旋绕制和金属喷涂工艺,前方带有分流板。双大梁悬臂上单翼较为平直,通过螺栓与机身连接,翼展8.43米,采用NASA GAW-1机翼剖面,其1/4弦线处带有15.5°后掠。

前三点起落架均为单轮,鼻轮接近机头整流罩末端,可转动±18°,起飞后向前收起,主起落架支柱位于进气道外壁,通过y型液压支柱向两侧斜向放下,收起状态需要90°放平。该机总共5个外挂点,典型载荷是机身下方装有一个12.7毫米机枪吊舱或者转场吊舱,机翼下方总共4个加强挂点,外侧挂载250千克(通常是机枪、航炮或者50~100毫米火箭弹),内侧挂架最大挂载350千克(可挂两个270升燃油箱),武器类别范围和外侧挂架基本一致,但还多出两种选择——270升副油箱和炸弹/火箭弹组合撒布器(4枚Mk 76或Mk 106炸弹,2~4枚50或68毫米火箭弹)。

首席试飞员阿历山德罗·基斯莱尼(Alessandro Ghisleni)于1981年4月10日驾驶c/n 001 I-SITF号原型机在米拉诺-马尔彭萨完成了首飞。当时该机装有一台普·惠加拿大公司JT15D-4C无加力涡扇发动机,燃油总共800升,其中650升装在一体化机翼油箱内,其余则在机身充气软囊内单点重力加油口位于右翼上表面。最大起飞空重2.75吨,25000英尺(7620米)高度最大平飞速度为667千米/时,可实现倒飞,实用升限12190米,内部燃油(9145米高)航程1668千米,转场航程2483千米(9145米高,500千米/时航速),从上述数据来看,显然在竞争对手的新型号面前没有多少优势,但用于替代老式涡桨飞机则绰绰有余。

销售对象以小国为主

但意大利本国空军却对S.211缺乏兴趣,最终还是装备了马基公司的MB.339A,而SF-260也未被替换。国内销售的挫败直接导致了西-马公司的业务举步维艰,并在1983年被并入阿古斯塔公司。后者在直升机领域干得风生水起,但对于固定翼飞机项目也来者不拒,因此S.211项目才有幸得以保留。

该机在1988年换装JT15D-5C发动机(14.25千牛推力),装有自动点火器,碎屑探测器和压缩机气流阀,其噪声和排放标准能够满足美国联邦航空 Pt36和国际民航组织的标准。如此一来,就算升级为S.211A了,其目的是为了参与美国基础飞机训练系统(PATS)竞标,替代对象为诺斯罗普T-37,后来考虑淘汰比奇T-34的美国海军也参与其中,成为了联合项目J-PATS。在美国的主要合作伙伴为格鲁门公司,如果竞标成功,后者将提供系统一体化并根据合同负责65%的生产工作量。

换用新发的S.211A机身和起落架得到加强,能够多带30加仑(约136升)燃油,空重2021千克,最大起飞重增至3503千克,翼尖略有下垂,全襟翼失速速度提高到82节(151.8千米/时),燃油从210加仑(约955升)增至2410加仑(约10956升),机上装有单点加油设备,可以选装合适的脉冲多普勒雷达,以及两个座舱电子飞行信息显示器,过载范围扩大到+7~-3.5。

但一年之后S.211还是输给了瑞士皮拉图斯的PC-9。幸好在出口市场上倒是屡有斩获——新加坡空军的订单最大,总共30架,但除了首架提供全套零件之外,其余多由新加坡航宇技术公司(STA)下属工厂特许生产并组装。另外还有海地空军1985年也斥资购买了4架,不过后来订单因故取消,最终在1990年被某个美国民间机构买下,另据说索马里空军也有少量进口,但具体数量至今还不清楚。1988年9月,阿古斯塔宣布菲律宾空军斥资7800万美元购买18架(保留增购18架的优先权),合同中规定阿古斯塔向菲律宾飞机研发公司(PADC)转让零部件生产技术,因此18架中14架由菲方组装。菲律宾后来还在1993年增购了6架飞机的零部件,因此其总数为24架,其中有4架在进入21世纪后相继坠毁,目前菲律宾空军剩余的S.211分别装备第7战斗机中队和第105教练机中队,两者都驻扎在邦板牙的巴萨基地,前者的S.211带有武装,部分从1996年起成为了红色王牌飞行表演队的专用飞机。endprint

总之整个90年代该机几乎无声无息,淡出了人们的视线,很大一部分原因是意大利航空工业重组造成的,作为阿古斯塔分公司之一的西艾义-马歇蒂经营不善,最终在1997年12月关闭,生产线和员工队伍被马基公司接手。作为陪嫁的S.211一开始也是没人疼,没人爱,但马基公司(2003年7月成为芬坎蒂尼集团阿莱尼亚公司一部分)经过多年的市场摸爬,兴趣逐步从涡桨飞机转移到涡扇教练机上,并于2004年范保罗航展上高调宣布重启S.211改良计划,这就是后来M.311项目出台的由来。

从公布的基本参数看,这其中除了航速796千米/时之外,几项主要指标都不低,最大升限12120米,过载范围+7~-3.5,起飞滑跑450米,着陆滑跑450米,空重2.3吨,最大起飞重3.2吨,武器载荷将近1吨,推重比0.47,在10分钟余油和两具外挂油箱状态下,航程分别达到了1389千米和1796千米。

重整旗鼓

马基之所以会重新青睐涡扇动力,原因有二:首先是进入90年代以后,许多涡桨飞机厂商之间竞争激烈,许多国际客户要求涡桨教练机具有更大的机身,更为完善的航电性能,导致多种涡桨教练机造价直线飙升,雷声的T-6B、恩博威的EMB-314超级巨嘴鸟和皮拉图斯PC-21这些一线品牌售价连年看涨,到2006年基本上突破了700万美元大关(不包括嵌入式模拟系统),当初相对于涡扇飞机具备的价格优势被逐渐拉近,其次从客观可行性来讲,涡桨和涡扇飞机的外在形态非常相似,生产流程、系统重量、建造和维护费用大致相当。涡桨发动机燃油消耗一般要比涡扇降低30%,但总成本则下降到4%~5%,如果进一步考虑直接操作成本(DOC),两者几乎扯平。

而在操作品质上涡扇飞机有着不可替代的作用,螺旋桨飞机只适合在低速飞行训练中使用,意大利空军的SF-260进入90年代之后已经渐感吃力,而且现代的涡桨教练机扭矩值偏大,对于新学员而言会带来极大的问题,尤其在起飞阶段。当然设计师可以装备自动补偿系统,模拟喷气动力管理和偏航操控特性,但这往往会带来更多的问题,而且在重量上也付出了不小的代价。

正因为如此,阿莱尼亚现在必须说服空军逐步放弃涡桨基础教练机,尽快转入涡扇模式,这样对于转入最终的喷气飞行训练也更为顺利便捷,公司还竭力向空军证明,如果选择涡扇教练机,M.311就是最佳选择,它的单位成本和全寿命费用都要比同类更低。从2005年1月开始改良的第一架原型机I-PATS(即S.211A原型机c/n 201)作为航电展示平台2005年5月31日在阿莱尼亚的维内葛诺进行测试,曾在当年的巴黎航展上亮相,正是从那时候起,外界真正目睹了新改型的存在,飞机总共进行6次试飞,后来飞行时数累计达到数百小时,并最终获得了特别飞行品质许可证(Certificato di Navigabilita Speciale)。机上装有全数字化设备,实际上是一架航电展示机。而通过1号机6次飞行,特别飞行认证经过修改之后,2号原型机I-JPAT(c/n202)也就是第一架真正新造的M.311飞机,开始致力于获得国内和国际的适航许可。

公司认为原先的JT15D-5C发动机完全符合FAR 36噪声标准,因此不必更换,但机身是全新的——进气口、减速板、起落架舱门以及60%的蒙皮材料都是凯夫拉、碳纤维和蜂窝人造纤维(Nomex)制成。机头重新设计,加长了0.3米(达到9.85米),装有着陆灯,也为未来添加新的设备预留了足够空间。机体寿命增加到1500飞行小时,同等过载条件下,最大起飞重增至3200千克,由于外部载荷也同样增加,起落架也得以强化。

超临界机翼是M.311一个比较具有特色的设计,因为它保证了较大速度范围内的气动效率,机翼1/4弦长处后掠15°,展长8.51米,翼面积12.6米2,飞机最大高度3.73米,垂尾也带有45°后掠,4个翼下加强挂点可以携带总共1吨的外挂物,每个可以携带最多250千克炸弹或者270升副油箱,或者12.7毫米和20毫米航炮。机身和机翼内各有一个整体油箱,总共是893升燃油。机械飞控系统比较完善,除了伺服辅助副翼、电子操控襟翼和三轴向调整片,还带有液压驱动腹部减速板,另外起落架、副翼和环境控制系统压缩机也通过液压系统实现控制。

优化维护过程是M.311设计中一个不容忽视的亮点,过去的零部件替换间隔都是死板固定的,现在则是基于接通条件理论,根据需要程度,直接卸下重装,同时飞机具备系统内部检测能力,零部件数量比过去大大减少,可互换率则同比有了显著提高,同时大修间隔时间也加长了。飞机安全寿命值都是预先设定的,由于装上了安全和使用监控系统(HUMS),系统和零部件磨损可以很好估测,可以轻松应对早期故障的发生,这样就能增加整体系统使用率,减少维修费用。

为了适应高性能飞行需要,前后加压舱均装有马丁·贝克Mk.10轻型零-零弹射座椅,为了获得更好的前向视野,后座抬高了28厘米。得益于MB.339CD/ FD和346系列的设计经验,M.311的航电系统布置更趋合理,独立设备舱更容易打开维修,机载系统的改良包括增装氧气生成系统(OBOGS)和新型环境控制系统(ECS)。配有1553B军标数据站的数字化航电组件采用一体化开放结构,带有冗余设计,较为灵活,通过加拿大马可尼通讯任务计算机对整套航电系统进行管理。双座座舱整体布局和霍克作战高级教练机能够顺利衔接,同时前后舱和MB.339CD/FD一样,均装备HOTAS飞控系统,前舱装备的抬头显示器和3个12.7厘米X17.8厘米主动矩阵液晶显示器(MFD)均有夜视适应能力,分别负责对应基础飞行显示、导航显示和发动机仪表显示,后舱带有两个MFD和一个HUD图像显示器,MFD菜单可以相互链接,前后舱座舱仪表在必要情况下还可互换。endprint

其他的改良设备包括惯性激光平台,一体化全球定位系统,伏尔/仪表降落系统,测距系统和精确导航所用的塔康设备,以及数字化声学/视频/数据记录器。最值得一提的专用设备是通过备用电池和陀螺仪驱动的人工水平仪,又称为返航仪表系统(GHIS),这是在一旦遭遇较大故障,舱内全黑状态下确保飞机安全飞返基地的“秘密武器”。对于武器系统的训练操作,除了MFD和数字移动地图之外,还包括虚拟挂载管理系统,加拿大马可尼公司提供嵌入式模拟技术可以满足雷达系统和多种空地和空空武器(包括航炮、火箭弹、精确制导炸弹,以色列超视距导弹)相兼容,甚至模拟雷达告警接收设备的工作。飞行数据可以向地面站实时传输,以满足任务结束后的报告分析。

依然形势严峻

根据销售分析人员在2005年的乐观估计,截止到2030年,国际市场对于新型基础训练机的需求将达1800架,而M.311抢占其中1/5的地盘不成问题,也就是360架左右。尽管马基公司踌躇满志、雄心勃勃,但还是出师不利,还没正式亮相就输掉了新加坡空军的竞标,而打败它的正是被公司认为“前途暗淡”的涡桨类教练机——瑞士皮拉图斯PC-21。之后马基把目标瞄准了土耳其政府的教练机招标,可是2006年1月土方公布了36架新型基础教练机的方案要求(RFP),明确表示将采购涡桨动力——喷气式的M.311不予考虑!但公司不死心,还是一再试图说服对方改变主意,后来由于RFP项目在国际上没有公司响应,土耳其的态度确实有所松动。

对于M.311项目而言,2006年注定是惨淡和希望并存的一年,当年7月,阿莱尼亚正式并购马基公司,接管了该公司的涡扇教练机项目。同时还有两个竞争机会可供一搏,大单包括皇家空军的军用飞行训练系统(MFTS)项目和以色列的教练机替换项目(取代国产“画眉鸟”)。MFTS项目由英国防务采购局出面,目标是替换空军的肖特“巨嘴鸟”教练机和其他一些杂牌的过时飞机,空军当时已经注意到,那些涡桨飞行员转入“鹰”式高级教练机,淘汰率有些过高,因此从一开始就倾向于涡扇飞机,智利和阿联酋也在这一年表示要采购先进基础教练机。另外澳大利亚空军的PC-9从2008年开始也进入换代期,对于M.311而言,同样是个不容错过的时机。

近些年来,阿莱尼亚依然没有放弃M.311后续型号的开发,正在酝酿一个更大的国际新型喷气教练机计划,意大利国防部已经和公司签订了合作意向书,由后者在M.311基础上研发一种被称为高效教练机(HET)的远期升级版。根据公司首席执行官朱塞佩·吉奥多的说法,其性能将比早期型号有质的飞跃,能够打败市面上所有的同级别涡桨教练机,而且花费也几乎和后者没有区别。

它从外观看起来和M.311没有多大差别,装有一台1600千克推力的涡扇发动机,机身疲劳寿命为15000小时,自我诊断和维修能力大幅提升,据称其电子系统要比M.311先进许多——飞行员配有抬头显示器和夜视镜、前方面板布置3个12.7厘米X17.8厘米多功能显示器,双冗余计算机,HOTAS控制系统和一体化INS/GPS导航和数字移动地图,座舱尺寸和起落架也将重新设计。这种被吹得神乎其神的飞机就是M.345,定位于M.346高级教练机以下的空间,预计将取代空军目前的MB.339系列,可能将在2017-2020年左右投放市场,公司估计其产量不会低于200架。目前看来,M.345能否打开市场,首先要看在本国的表现,阿莱尼亚的定位标准不低,认为现役所有西方主流教练机都是M.345潜在的替代对象。但今非畴昔,市场已经不是30年前的市场了,实力不俗的竞争者倒是有增无减,外形明显不够“四代”的M.311和M.345要想杀出一条血路,恐怕还看不到多少憧憬的曙光。

编辑:赵静蕊endprint

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