尴尬的教练机

晨枫

原载:西西河

相关资料:铸翼——中国空军教练机选型

Part1 Part2 Part3 Part4 Part5 Part6

 

 

 

 

  作为战斗机,飞行性能和武器能力上的要求只会更高。战斗机要求相当高的速度和高度,一般教练机没有这样的要求,即使为了满足中等性能战斗机的基本要求,也需要将最大速度增加到至少 1.5 倍音速左右,升限也相应增高。为此,教练机常用的中低流量比非加力涡扇发动机不能用了,要用战斗机的低流量比加力涡扇发动机。中国的 K-8 教练机使用美国的 TFE731 发动机,这恰巧也是很多公务飞机使用的发动机,就是因为其油耗低、可靠性好。但是 TFE731 用于超音速飞行就勉为其难了,台湾的 IDF 用加力的 TFE731 是没有办法,不是因为这是理想的战斗机发动机。韩国的 T-50 就是用美国 F-18 战斗机上使用的 F404 发动机,这更加适合于超音速飞行,但成本、油耗都上去了。IDF 倒真是应该用单台 F404 儿不是两台 TFE1042 的。战斗机发动机追求终极性能,像高性能跑车发动机;教练机发动机追求可靠省油,像出租汽车发动机。两者要求不一样,用后者代替前者根本不能达到性能要求,用前者代替后者则损失可靠性和油耗。使用战斗机发动机对教练机的使用经济性是另一个坏消息。战斗机的机动性要求比教练机高很多,这要求机体作很大的加强,这又是重量增加,和由此产生的使用经济性损失。

 

但韩国的雄心显然在于 T-50,这是 T-50 首飞                   /              但在机体重量、发动机、航电、武器大体和瑞典 JAS-39 相当的情况下,T-50 如何保持低成本,这还要拭目以待。要是做不到低成本,T-50 作为教练机的生涯就成问题了

美国加雷特 TFE731-2A 涡扇发动机

  这还没有涉及到航电。教练机不需要太多的航电,只要有基本的飞行仪表和通信就够了。但作为战术飞机,火控系统是必要的,而且需要和所有配套的武器相匹配。现代火控可不简单,红外、微光、激光、雷达,这些探测设备的重量和成本都不低,座舱显示也要跟上去。虽说现代火控都数字化了,只要硬件在,软件可以随时更新,但平时只装“架子”硬件而没有相应的软件对节约重量和成本没有什么作用。软件是没有重量的,软件成本主要在开发,而不在于复制。既然已经开发出来了,载入还是不载入火控系统对软件的成本几乎没有影响。硬件成本和产量有关系,但也是有限度的,到研发和工装成本已经可以忽略不计的时候,材料、制造等成本就决定了硬件成本下降的空间。教练机要是打进现代火控的成本的话,那成本肯定低不了。如果只用简易火控呢?战场上只有第一,没有第二,简易火控只有在敌人很肉的情况下有效,但是除了根本负担不起现代战斗机的国家外,连教练机都担当重任的时候,敌人不会太肉,这时教练机的战场生存能力就很成问题了。但是要把火控升级到可以一战的程度,成本又大大升高了。现代战斗机的高昂成本不是天上掉下来的,也是在严格的成本控制之下依然这么一点一点爬上去的。一分钱一分货,便宜出好货的事人人想做,但除了众里皆混我独清的情况外,战斗机做不到的低成本,换成教练机也未必做得到。

  现代战斗机已经成为高度复杂和昂贵的系统,但其能力也高度强大。为了控制成本,作为兼职战斗机或者兼职攻击机的教练机一般比专用战斗机或者专用攻击机的性能要有所下降,但下降太多又使得这种兼职失去意义,只能迫使兼职升级成准专职,走向危险的“性能要求爬升”(performance creep)的道路,最终导致价格的自杀性螺旋式上升。

  教练机追求战术飞机的性能还有一道跨不过去的坎:全机重量。教练机本身是没有挂载要求的,所以全机重量只要按空机加需要的载油量就够了。但作为战术飞机,光能飞到敌人那里“显示存在”是不够的,必须挂载足够的武器。A-10 的挂载量达到 9 吨,F-15E、苏-30 的挂载量达到 8 吨,就是“轻型”的 F-16 的挂载量也达到 6 吨以上。教练机可以达到同等的载重量吗?当然可以,只要飞机做得一样大,但那样的话,教练机成本低、经济性好的优点就荡然无存了。那么是否可以使教练机的载重量大大减小,依然达到相当高的作战效能呢?现代战斗机的尺寸和载重量是经过科学论证的,并不是任意决定的。大大低于典型战斗机的重量只能意味着大大低于典型战斗机的能力。在战场上,别人都端着突击步枪在战斗,你端着一把手枪,这就不能战斗了吗?当然不是,但战斗效能大大下降这是不容置疑的。现代战斗机的一个趋势是重量越来越大,轻型战斗机被认为是鸡肋,没有太大的前途,FC-1、JAS-39 已经在重量的下限了,再小就难以作为有效的战斗机了,这也是 LCA、歼-7MF 注定会成为鸡肋的道理。教练机兼职的战斗机能够扭转这个趋势吗?不能。即使教练机只是为高性能预留飞行性能和航电的升级余地,这也将在采购和运行成本中体现出来,对教练机作为教练机的竞争力不利。

  飞行仿真器对教练机是另一个挑战。飞行仿真器的仿真精度越来越高,可以完成很多过去必须上天才能完成的训练,但是终究不能取代教练机。不说别的,做危险动作的时候,仿真器上失败了可以再来,在飞机上就不一定有这个再来的机会。这种心态的差别是仿真器无法复现的。飞行仿真器是种种仿真器的一种,说穿了就是用和飞机座舱相同的环境,模仿飞行时的状态。座舱硬件要做得和真飞机一样,这不难。但飞行特性要和真飞机一样,这个难度非同小可。即使在计算机技术高度发达的今天,仿真用的数学模型依然是高度简化的。这一方面是实时计算速度的需要,另一方面是“囊中羞涩”,对复杂的物理现象依然缺乏微观的了解,只能用简化模型来笼统地描述。在飞机设计时,用超级计算机解算 Navier-Stokes 方程尚且花费时日,飞行仿真器队复杂气象和燃油消耗或者投放武器而引起的重量变化的实时计算如何可能?这么说吧,现代战斗机的风洞和试飞时间比 50 年代是更长了,而不是更短了,这不是现在的人们比过去知道的少了,而是现在的人们的要求更高了。飞得更高,更快,更猛,外挂更加复杂,空气和飞机的相互作用离简化的理想状态也就更远,这也使得飞行仿真器更难精确仿真。用数字线控里的飞行模型做仿真模型可以吗?当然可以,但线控和仿真有一个关键的差别,线控是闭环环境,对于气动数据估计的误差可以通过对周围物理世界实测反馈来实时调整补偿,仿真器就没有这样的条件了,一切都是开环的,只能将错就错。这是仿真器不可能取代教练机的另一个原因。但是要求不高的时候,仿真器确实可以代替很多基本训练的飞行小时,这使得教练机只有向高端发展,只有在仿真器里无法精确仿真的科目里才有优越性,这变相地把教练机往高里推了。

  现代教练机除了训练飞行学员外,还开始担负起保持老资格飞行员的飞行小时的任务。现代战斗机、轰炸机、运输机的运行成本很高,但飞行员需要保持飞行小时,以拳不离手。高性能教练机可以满足大部分要求,同时,具有线控变稳的教练机还可以模仿多种飞机,这是高性能教练机的一个切入点,但前提依然较低的采购和运行成本,否则就没有意义了。

尊重本站权利,转载本站文章请注明出处。您如果看到不注明转载的情况,方便的话请当场指出。空军之翼将十分感谢您的热心帮助!

 

Part1 Part2 Part3 Part4 Part5 Part6

-Part4-