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俄罗斯空天军的“小金雕”

2018-01-16宋心荣

航空知识 2017年10期
关键词:空天军气动弹性金雕

宋心荣

在2017年7月的莫斯科航展上,一款红色涂装的前掠翼小飞机格外引人注目。该机就是俄罗斯现代航空技术公司(Modern Aviation Technologies)研制的SR-10教练机。SR-10小巧玲珑,机动性极好,外形奇特,被俄军戏称为“怪飞机”。虽然其貌不扬,但出身私企的SR-10却获得了俄罗斯国防部的订单,这也是俄军首次采购私营企业研制的飞机。

提到SR-10就不能不提现代航空技术公司。该公司于2007年由马克西姆·米罗诺夫和谢尔盖·亚历山德罗维奇这两位航空爱好者创立。作为一家私营企业,现代航空技术公司最初的业务主要是修理L-39教练机并对其进行现代化升级。大量的维修和升级L-39的经验最终为现代航空技术公司研制SR-10教练机奠定了基础。

SR-10是现代航空技术公司在没有政府资金支持的情况下开始独立研制的。该公司当时已经意识到,空天军那些老旧的L-39终将退役,更新机队将是一笔大生意。所以,该公司提前开始自主研发,就是为了抢夺这一大单。设计师安德烈·曼扎赫里指出,现代航空技术公司研制了两个版本的SR-10,一个是教练机版,一个是特技飞机版。SR-10的教练机版不仅针对空天军,也面向潜在的国外客户。毕竟L-39不仅是当年华约的标准教练机,还曾远销埃及、伊拉克、印度尼西亚等国。现在这些国家的L-39都已到寿,需要新的接替者,SR-10有望得到这些国家的订单。而特技飞机版的SR-10则是针对特技飞行爱好者和特技飞行表演队的特种飞机。

航展上的小金雕

定型的SR-10教练机全长为9.59米,翼展为8.40米,最大起飞重量为2 700千克。其总体布局和L-39很接近,都是遵循结构最简,机载设备最少这一原则而设计的。SR-10和L-39最大的区别就是SR-10采用了前掠翼。前掠翼拥有诸多优点。相比后掠翼,前掠翼能提高临界马赫数,降低波阻,低速状态下阻力更低,升阻比较好,翻滚特性也更好。而且,由于机翼后移,前掠翼飞机往往能获得更大的机身内部空间,尤其是在翼身连接处,因此其内置武器舱室可以更大,容纳更多弹药。但是,前掠翼飞机也有个显著缺点,就是前掠机翼存在着气动弹性发散问题:当迎角增大,升力增大时,机翼产生的扭转变形会使前缘提高,后缘降低,使机翼相对气流的迎角增大,从而让机翼升力和扭转变形继续增大,这种不稳定性称为气动弹性发散现象。前掠角越大,气动弹性发散问题越严重。前掠翼布局的气动弹性发散问题对机翼结构刚度提出了极高的要求。因此,在二战后,前掠翼飞机的发展一直受到限制。直到复合材料的出现才使得前掠翼的大规模使用成为可能。通过大量使用先进复合材料,苏霍伊设计局的苏-47“金雕”验证机基本上克服了前掠翼的气动弹性发散问题。

“金雕”的成功为SR-10打下了技术基础。SR-10的设计在一定程度上借鉴了“金雕”,同样大量使用复合材料。不过,为了降低技术难度和成本,SR-10教练机的前掠角较小,仅为10度。

采用了前掠翼的SR-10机动性极佳,能完成过载从-8g~+10g以内的所有特技飞行动作。2017年莫斯科航展期间,SR-10教练机在飞行中表演了80度大仰角爬升,空中翻斤斗等高难度特技飞行动作。SR-10教练机因为其出色的机动性甚至被俄媒戲称为“小金雕”。这种良好的机动性使得SR-10足以承担4代机乃至5代机飞行员的训练任务。SR-10教练机安装了K-36型零零弹射座椅,能有效保障乘员安全。SR-10教练机的操纵也十分简单,只需要有驾驶喷气机的基本知识即可上手。

SR-10教练机选用的是AI-25TLSh涡扇发动机。这一选择完全是出于成本考虑,用于雅克-40、L-39的AI-25系列发动机产量极大,技术很成熟。不过由于俄乌交恶,乌克兰马达西奇公司很有可能拒绝提供发动机。为此,米罗诺夫表示,只要生产批量足够大,可以为SR-10教练机换装“土星”科研生产联合体研制的AL-55涡扇发动机。AL-55是“土星”为印度HJT-36教练机研制的,由于充分利用了AL-31的技术,其性能要比AI-25TLSh好。

都是缺钱惹的祸

作为民营公司产品,SR-10教练机并不被业内看好。因此俄国防部采购SR-10的决定遭到了许多质疑。这些质疑主要围绕两点。一是俄罗斯空天军已经有了雅克-130,为什么还要再采购SR-10?二是前掠翼的SR-10究竟靠不靠谱?

有了雅克-130为什么还要SR-10?答案很简单,缺钱。近年来,由于油价下跌和西方制裁双重打击,俄罗斯经济萎靡,GDP呈现负增长态势。眼看2018年大选在即,普京也不能不顾及一下国内民生,需要削减军费来平衡预算。2016年俄罗斯军费开支预算比2015年削减了2 254.147亿卢布(约合36.36亿美元)。2017年俄罗斯国防预算为2.836万亿卢布(约合447亿美元),与2016年相比下降1万亿卢布(157亿美元),降幅达27.1%。而根据俄罗斯国家杜马在其网站上发布的2017~2019年预算草案,2018/19年俄罗斯国防预算还要进一步下降。这447亿美元的军费,还要优先保证战略核力量的换装,毕竟这是俄罗斯大国地位的根本支撑。剩余的军费则用于主要装备的更新,叙利亚的作战,军队的日常费用,轮到教练机这种小件就剩不了多少经费了。而俄军中高级教练机换装需求巨大,空天军现在还有200架以上的L-39教练机。如果全部采购雅克-130,以现在雅克-130高达1 500万美元的单价,完成换装需要30亿美元。这还只是个开始——双发的雅克-130虽然安全,但是耗油也大,两台AI-222涡扇发动机每小时消耗约960千克航空燃料,一次飞行油耗两吨以上。日积月累,多出来的燃料消耗也是一笔不小的开销。而比雅克-130小的SR-10教练机是单发,燃油消耗也小得多。更重要的是,SR-10教练机比雅克-130便宜得多。现代航空技术公司给出的报价为350~450万美元,也就是说1架雅克-130的钱能买3架SR-10教练机。考虑到中高级教练机的巨大需求,用SR-10而不是雅克-130来替换L-39是个合理的选择。当然,买SR-10并不是不要雅克-130。这两种教练机的分工不同。根据俄空天军的设想,SR-10服役以后,将成为俄空天军飞行员三级训练体制的重要一环。飞行学员将先在雅克-152活塞式初级教练机上学习起飞、着陆和航线飞行等初级动作,之后改用SR-10喷气式教练机进一步学习,最后才飞雅克-130高级教练机。根据俄国防部和斯摩棱斯克飞机制造厂签订的合同,14个月以后,斯摩棱斯克飞机制造厂将交付首批SR-10教练机。俄空天军的最终目标是采购至少150架SR-10教练机以替换老旧的L-39教练机。这次采购SR-10教练机,还有一个目的,那就防备雅克-152初级教练机的生产受到西方制裁的干扰。俄空天军对雅克-152初级教练机的需求很大,已经签订了采购150架雅克-152的合同。雅克-152使用的是德国的 RED-A03T航空柴油发动机,这是世界上最好的500马力(367千瓦)航空发动机之一。虽然俄罗斯企业已经获得了RED-A03T的生产许可证,但是根据俄罗斯航空发动机专家弗拉基米罗维奇·拉赫林的说法,俄罗斯只能够根据图纸组装RED-A03T,还需要进口德国零件。所以,一但德国卡住RED-A03T零件的供应,俄罗斯空天军的雅克-152采购计划很可能难以实现。在这种情况下,廉价,而且能装备俄罗斯自产的AL-55涡扇发动机,生产完全不受外国制约的SR-10教练机就成了最佳替补。而这一角色,显然不是昂贵的雅克-130所能扮演的。毕竟对初级教练机的需求总要比高级教练机大得多。这次的订单就是要把SR-10的生产线先开起来,以备不测。

解决了买不买的问题,接下来来看SR-10靠谱不靠谱。关于SR-10教练机,最大的争议就在于它的前掠翼。其实,自从复合材料问世以来,前掠翼的气动弹性发散就不再是问题了。复合材料可以通过调整纤维排列,使机翼在扭曲变形最严重的地方刚度最大,复合材料中的强硬轴足以克服机翼弯曲时形成的翘曲。使用复合材料的苏-47“金雕”前掠翼验证机就基本克服了这一问题。更为关键的是,SR-10的机翼前掠角也并不大,10度的前掠角比二战中问世的容克Ju 287(15度前掠角)还小,气动弹性发散问题本身就不是很严重。还有人质疑复合材料部件的维护问题,其实在滑翔机领域,复合材料已经得到了广泛的运用,复合材料维护的门槛并不高。平心而论,SR-10使用和L-39差不多的发动机,体量也差不多大,如果不采用前掠翼,那么除了航电设备,很难比L-39获得质的飞跃。而改用前掠翼以后,SR-10教练机获得了极强的机动性,足以用于5代机飞行员的训练。这也是俄空天军采购SR-10的一个重要原因。所以,前掠翼布局、复合材料都不是SR-10的致命短板。倒是私营的现代航空技术公司经验不足,可能导致SR-10在服役以后出现一些意想不到的问题。不过这也是必须付出的代价,凡事都有头一回。在俄军费连年下降之际,私营企业研发的廉价中高级教练机也不失为一个创新。俄国防部的采购合同算是SR-10成功走出了第一步,但能否在竞争激烈的国际教练机市场中获得认可,SR-10依然任重道远。

责任编辑:王鑫邦endprint

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