“三代同台”的現代教練機
教練機是為訓練飛行員而專門研製或改裝的飛機。飛行員亦稱空勤人員,包括駕駛員、領航員、通信員、射擊員、雷達員、電子設備操縱員、空中機械員等。除駕駛員的訓練需要專門的教練機外,其他空勤人員的培養大多是在相應的轟炸機、運輸機或經過改裝的專業教練機上進行。一般所說的教練機,主要是指用於訓練駕駛員的飛機。它分為軍用教練機和民用教練機兩大類,以及固定翼教練機與旋翼教練機兩大分支。本文只涉及軍用固定翼教練機。
現代教練機的歷史,應從專門設計的噴氣式教練機的問世時算起。上個世紀50年代至今,現代教練機歷經三個發展階段,每個階段大約20年。迄今,現代教練機已發展了三代;而且在一些國家,三代教練機仍然同台“獻藝”。
第一代:噴氣式教練機出山
50年代初,世界各國空軍開始普遍裝備噴氣式戰鬥機,隨後出現了最早專門設汁的噴氣式教練機。專門設計的教練機要比改型機更適合飛行院校的教學。荷蘭、法國、義大利是業界上最早研製專用噴氣式教練機的國家。1951年,荷蘭試製出從頭部進氣的福克S.14型教練機。1952年7月,富加公司為法國空軍研製的“教師”教練機首飛成功,被多數北約國家選定為標準中級教練機。
從50年代中期開始,為適應軍用飛機由活塞式向噴氣式轉變的趨勢,不少國家紛紛研製、裝備噴氣教練機,掀起了第一輪教練機研製熱潮:
1954年10月,美國空軍首架專門設計的噴氣式教練機T-37投入試飛。
1956年,北美航空公司開始為美國海軍研製T-2“橡棚”噴氣式教練機。
1957年12月,義大利獨立開發的MB.326噴氣式教練機的原型機試製成功。
1958年1月,日本以美國F-86戰鬥機為藍本,製成第一種國產中級噴氣教練機T-1;6月,英國設計的“噴氣校長”教練機首飛成功,7月26日,新中國自行研製的第一架噴氣式飛機——“殲教1”初/中級教練機躍上藍天。該機的試飛,標誌著新中國的航空工業已從修理、仿製過渡到自行研製。
1959年4月,捷克斯洛伐克開發出首架L-29初/中級教練機。該機到1974年停產時共生產3600架。
1960年1月,加拿大生產的CL-41噴氣式教練機實現處女航;2月,波蘭設計的TS-11T“火星”教練機開始試飛。
1961年3月,美國空軍的第一架超聲速教練機T-38“禽爪”交付部隊使用。T-38是“三代同台”噴氣教練機的元老之一,可能會成為世界上使用時間最長的高級教練機。
上述的噴氣式教練機,除個別機型外,大多數成為了各國航校的主力教練機型。在航空工業大國中,只有蘇聯未裝備國產的專門設計的噴氣式教練機。俄羅斯研製的新—代教練機尚在試飛,沒有大批量生產,俄目前仍使用捷克的L-39。
第二代:教練機適用範圍拓寬
早期的噴氣式戰鬥機飛行員的培養,基本上是有什麼電機用什麼飛機,所謂的教練機體制多是“東拼西湊”的,每一級教練機的更新換代也是各搞各的,很少從整體卜進行研究,因而訓練效益不高。
到了60年代末、70年代初,隨著飛機造價和訓練費用的上漲,一些專家開始用數學和經濟學手段,分析、論證教練機和訓練體系的費用和效率問題,部分國家則根據研究結果和國情,開始對教練機體制進行凋整。由此引發了第二輪教練機研製熱潮:
1971年7月,日本自行設計的T-2超聲速教練機進行了第一次試飛。
1972年,捷克斯洛伐克L-29的後繼機——L-39被華約國家選為標準噴氣教練機,並投入批量生產。
1973年10月,法、德兩國合作開發的“阿爾發噴氣”高級教練/攻擊機首飛上天。
1974年8月,英國製成著名的“鷹”式中/高級噴氣教練機,同年,前蘇聯的雅可福列夫設計局將“雅克-50”單座運動機改型為“雅克-52”初級教練機。
1976年8月,義大利發展出MB.339高級教練/攻擊機,用於取代MB.326中級教練機和G.91T高級教練機。
1977年6月,西班牙在美國和德國幫助下開發成功C.101“航空噴氣”中/高級教練機,並進行了第一次飛行,10月,德國生產的具有噴氣式飛機操縱特點的“風扇教練”400/600型初/中級教練機試驗成功,同年,巴西著手設計EMB-312渦槳教練機,該機的優異性能引起許多國家的興趣,很快就占據了較大的市場份額。
1979年12月,法國航宇公司用以降低飛行員訓練費用的“埃普西隆”活塞式初/中級教練機首次試飛。
1981年4月,義大利研製的低成本中級教練/攻擊機S.211的原型機完成了處女航。
1982年5月,瑞土皮拉蒂斯公司開始在PC-7基礎上設計其後繼型一一PC-9高性能渦槳教練機。
這些新研製的教練機針對性強、性能全面、設備先進,拓寬了適用範圍。由它們與保留下來的機型構成的新的教練機系列,比舊體制更合理、更科學,大大提高了訓練效益。經過這一輪的換裝,大多數用老式戰鬥機、攻擊機改型的非專門設計的教練機,開始退出航校的教學“講台”。
第三代:教練機性能大幅提升
80年代末、90年代初,由於裝備更新、軍隊規模壓縮、經費減少等各種原因,部分國家的航校及航空兵訓練體系再次面臨調整和改革。在技術發展的推動和裝備需求的牽引下,一些飛機工業公司看準機會,著手論證、研製下一代教練機,從而推動了第三輪教練機研製熱潮。下面是近10多年研製的部分教練機。
初級教練機
俄羅斯蘇霍伊集團於1991年底設計出“蘇-26M”單座運動型飛機的雙座發展型——“蘇-29”,1996年下半年又試飛了採用M-14活塞式發動機的高機動初級教練機——“蘇—49”,用以取代現役的“雅克-52”初教機。
1998年11月,巴西研製的首架K-51初教機試飛成功。該機的外形與“巨嘴鳥”相似,但採用後三點式起落架和150千瓦活塞式發動機,巡航速度約315千米/小時。
目前,日本正在啟動T-7初級教練機計畫,用於替換T-3活塞式教練機。
初/中級教練機
1991年4月,南非研製成功ACE型渦槳教練機。該型機除南非空軍自己使用外,還有望占領一部分螺旋槳教練機的市場。
90年代初,韓國開始發展KTX-1教練機,共生產了5架原型機。該機主要用於更換T-41初級教練機和T-37中級教練機,韓國空軍計畫採購100架左右。
1995年6月,美國的空、海軍“聯合初級教練機系統”(JPATS)計畫選中瑞土PC-9的改進型,作為現役T-37的後繼機。目前,皮拉蒂斯公司正和美國比奇飛機公司一起,以該機為基礎改型製造JPATS教練機。新機定名為T-6A“德州佬Ⅱ”。美國空軍的T—6A已於2001年6月開始服役,而美國海軍的T-6A則於2003年才投產。
2002年2月,巴西航空工業公司宣布開始生產“超級巨嘴鳥”教練機。這種渦槳教練/輕型攻擊機配備有先進的航電系統,能夠掛載1500千克重的武器。可用來進行初級/基礎訓練,以及執行一些監視和攔截任務。
2002年7月1日,瑞士皮拉特斯公司採用“無紙化”技術研製的新型教練機PC-21試飛成功。PC-21脫胎於PC-9,但性能更好、技術更先進、效費比極高,據稱氣動特性優於世界上任何其他渦槳教練機。其最大平飛速度630千米/小時,俯衝速度甚至達778千米/小時,已不亞於一些老式的噴氣式教練機。
中級教練機
中巴聯合研製、採用TFE-731渦輪風扇發動機的K-8噴氣式教練機,於1990年11月21日首飛成功。該機機動性好、留空時間長、速度較快,海平面最大平飛速度達800千米/小時。這是一款具有世界先進水平的中級噴氣教練機,已有多個國家購買。
1993年,捷克斯洛伐克發展出L-139教練/輕型攻擊機。該機也選用了TFE-731渦輪風扇發動機,最大平飛速度約770千米/小時。該機的可靠性和多用途能力對第三世界國家有吸引力。
中/高級教練機
1991年11月,首架生產型T-45A“蒼鷹”中/高級教練機交付美國海軍使用。該機是在英國的“鷹”式教練機的基礎上發展而成的一種先進艦載教練機,主要用於取代現役的T-2C中級教練機和TA-4J高級教練機,以形成新的噴氣飛行訓練體制(VTXTS)。
1998年,在印度航展上,印度斯坦航空公司展出了該公司正在研製的HJT-36教練機。該機翼下有4個掛架,具備一定的對地攻擊能力。印軍計畫用它替換老式的HJT-16基礎教練機。
高級教練機
1999年初,美國空軍與諾斯羅普公司簽訂契約,對T-38高級教練機的機翼進行改型,以使其疲勞壽命延長到8600小時。美國空軍的470架T-38A高教機和AT-38B戰鬥/教練機更換新機翼後,能夠用到2025年甚至2040年。這樣,T-38將成為世界上使用時間最長的高級教練機之一。
高級教練/戰鬥機
1996年3月,俄羅斯米格集團用於取代L-39的先進教練機——“米格-AT”進行了第一次飛行。該機可帶2噸武器,最大平飛速度850千米/小時。一個月後,雅克福列夫設計局研製的“雅克-130”也試飛成功。該機尺寸比“米格-AT”大,載彈量3噸,最大速度950千米/小時。這兩種飛機均採用了電傳操縱系統和先進的機載設備,機動性很好。
俄羅斯蘇霍伊設計局獨自出資研製的S-54高級教練/戰鬥機,是一種可作為戰鬥機使用的高性能單發教練機。其氣動布局與“蘇-27”戰鬥機極為相似,可以說是小型化的“蘇-27”。雖然S-54方案在競爭俄空軍下一代教練機時受挫,但蘇霍伊設計局仍在對其進行改進,以便向國外的用戶銷售。S-54將走系列化的路子,除基本型外還將派生出S-55陸基教練機和S-56艦載戰鬥機。這樣,它們的綜合使用、維修成本可大幅度降低,將對一些國家產生吸引力。
90年代初期,韓國與美國洛克希德·馬丁公司聯合提出了KTX-2高級教練/輕型戰鬥機方案,該機最大平飛速度約1.4馬赫。它主要用作高級教練機,為第三代和第四代戰鬥機訓練飛行員;也可改裝成單座型,用作為輕型戰鬥機。KTX-2後來定名為T-50和A-50“金鷹”。
戰鬥/教練機
德國DASA公司正在研製一種飛行性能與KTX—2相當或略優,且造價較低的MAKO教練機方案,最大特點是採用了隱身外形設計,並具有歐洲戰鬥機的風格,將作戰功能放在了首位。在各國空軍普遍縮小規模的情況下,一機多用並以作戰為主,將對部分第三世界國家有很強的吸引力。
同型教練機
90年代先後出現的具有作戰能力的同型教練機有:法國第四代戰鬥機“陣風”的雙座型、西歐四國歐洲戰鬥機EF2000“颱風”的雙座型和瑞典“鷹獅”式戰鬥機的雙座型JAS.39B。目前,在第四代戰鬥機中,只有美國的F-22尚未有同型教練機。處於設計階段的“聯合攻擊戰鬥機”(JSF),則考慮採用雙座型或者單座型配“虛擬教員”的方式訓練飛行員。
除教練機外,近年來,各國空軍都很重視飛行模擬器的發展。隨著計算機技術的進步,具有全景、動感、虛擬現實功能的各種先進的模擬器正在步入軍營,成為綜合訓練系統的重要組成部分。
軍用教練機的分類
主要用於初學者體驗飛行,並掌握一些初步的駕駛術,如航線起落、空中飛行、簡單特技等。典型的初教機有俄羅斯的“雅克-52”、中國的“初教6”、美國的T-41、印度的HPT-32等。這類教練機多採用活塞式發動機作動力,但也有個別機型選擇渦槳或小推力噴氣發動機,如波蘭的TS-11、比利時的“噴氣鯊”等。初教機的特點是重量輕、速度低(最大飛行速度在200~400千米/小時左右)、起降距離短、結構和設備較簡單、造價較便宜、安全性較好,易於操縱,適合初學者使用。
(2)初/中級教練機
主要用於飛行學員的篩選和基本駕駛技術訓練,可以涵蓋初教機的絕大部分功能。最大飛行速度在400~600千米/小時左右。該級教練機的動力裝置大致分為兩類:一類是經濟性較好的活塞、渦槳或渦軸式發動機,如法國的“埃普西隆”、芬蘭的L-90、德國的“風扇教練”等,另一類是速度特性較優的噴氣式發動機,如捷克斯洛伐克的L-29、加拿大的CL-41等。
(3)中級教練機
主要用於飛行學員的基本駕駛術訓練,通過教學考察淘汰不值得培養的學員。中教機的最大飛行速度在500~800千米/小時左右。大部分中教機選用渦噴或渦扇發動機作為動力裝置,如中國的“教練8”、義大利的MB,326和S.211、英國的“噴氣校長”、法國的“教師”、日本的T-4等。但也有部分中級教練機裝備先進的渦槳發動機,如巴西和英國的“巨嘴鳥”、瑞士的PC-9等。
(4)中/高級教練機
主要用於飛行學員的基本駕駛術和高級駕駛術訓練,以及一般的戰鬥技術訓練。通過訓練考核,繼續淘汰不合格的學員。它們的最大飛行速度一般在700~1000千米/小時以上,個別機型可超過聲速。動力裝置多為渦噴和渦扇發動機。採用渦噴發動機的有義大利的MB.339、中國的“殲教5”等;採用渦扇發動機的有捷克的L-39C、西班牙的C.101、英國的“鷹”T.MKI、瑞典的SK60A等。
(5)高級教練機
主要用於高級駕駛術訓練和部分戰鬥技術訓練。通過訓練考核,少量淘汰不適於駕駛作戰飛機的學員。該級教練機多為跨聲速和超聲速,動力裝置也有渦噴和渦扇之分。採用渦噴發動機的有美國的T-38、羅馬尼亞的IAR-99;選擇渦扇發動機的有法德合作研製的“阿爾法噴氣”IB、日本的T-4等。該級教練機的操縱特點、機載設備等與戰鬥機相當或相近,可基本模擬戰鬥機的駕駛和戰術技術動作。
(6)高級教練/戰鬥(攻擊)機
一機兩用、以教練為主,用於基礎改裝訓練(國外稱為戰鬥機入門訓練),幫助學員掌握戰鬥機的高級駕駛術、空中戰鬥技術和部分戰術,必要時也能執行作戰任務。該型機多由中/高級噴氣式教練機改裝而成,如捷克的L-59、英國的“鷹60”系列、日本的T-2A、法德合作研製的“阿爾法噴氣”E型等;也有專門設計的,如俄羅斯的“米格—AT”、“雅克-130”,韓國的KTX-2“金鷹”等。該級教練機的綜合性能接近戰鬥機,能完全模擬戰鬥機(攻擊機)的戰術技術動作,但造價相對較高。
(7)戰鬥(攻擊)/教練機
為一機兩用型,主要用於戰鬥技能訓練和高級戰術訓練,並可承擔部分作戰使命。該型機既有由現役中、高級教練機發展來的,如美國的AT-38、瑞典的SAAB-105XT、捷克的L-159、英國的“鷹”100系列等;也有用戰鬥機和攻擊機改裝的,如印度的“無敵教練”、俄羅斯的“蘇-28”,還有新研製的,如英法合作設計的“美洲虎”、中國台灣生產的AT-3、德國在研的AT2000(MAKO)等。這類教練機在性能上與一般的戰鬥機、攻擊機沒有太大的差別,但武器載荷較小、武器種類較少。執行作戰任務時,往往由單人駕駛。
(8)同型教練機
為一機兩用型,具備完整的作戰能力,既能用於執行作戰任務,又能用於戰鬥機的改裝訓練和高級戰術訓練。學員在該型機上經過帶教後,便可成為一名真正的作戰飛機駕駛員。現代著名的同型教練機有美國的F-5F、P-16B、F-15B,俄羅斯的“烏米格-21”、“蘇-27UB”,法國的“幻影”2000B,中國的“殲教7”等。主要功能與戰鬥/教練機類似,但綜合作戰能力更強,與同型戰鬥機相當。
(9)帶虛擬教員的戰鬥機
實為單座戰鬥/教練機(這是它與各種現役教練機最大的區別)。教員不上飛機,而是通過機載和地面台站數據鏈系統與空中的飛機進行“連結”,在地面的模擬(或虛擬)座艙內指導和監控學員的訓練。這種先進的作戰飛機正在研製之中,如美國的JSF等。它可能代表了未來高級軍用教練機的發展方向。