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教練機高速俯沖時斷電

發(fā)布時間:2017-07-17 18:34:33
盆,那發(fā)動機推力和油耗的增加可就太多了。如果在設計時考慮戰(zhàn)時可以增裝裝甲,而平時不裝,這個問題小一點,但留有余地同樣意味著設計死重,留得余地越大,死重越大。
 
  攻擊機
 
  攻擊機一般用航炮、火箭彈、導彈和炸彈攻擊地面目標。航炮可以用吊艙,但火線離飛機軸線太遠,瞄準精度不好。發(fā)射時的強烈振動和掛架的剛度不足使射擊精度進一步下降,長期的強烈振動也對掛架的強度有害。真正的航炮都是固定安裝在機身上的,或者在機腹,或者在翼根,或者在機頭,或者其他位置。要達到一定的射程、精度和毀傷效果,航炮需要有一定的口徑和初速,這樣航炮的后坐力就較大,炮身就較重。A-10攻擊機的7管30毫米GAU-8轉(zhuǎn)管炮不帶炮彈的空重達到2810公斤,裝滿炮彈后頂A-10的空重的16%,要是拆下來放在地上,個子比一輛小轎車都大。由于GAU-8太沉重了,整個A-10飛機差不多都是圍繞著它設計的,成為攻擊機中最大最重的。地勤要把它拆下來之前,一定要把后機身用千斤頂架好,否則GAU-8一拆下來,A-10就要前輕后重蹺蹺板了。當然,GAU-8有點變態(tài)了,但是用于對地攻擊而有點威力的航炮大多個子不小,太輕飄飄的沒有多少威力,不要也罷。這樣一來,教練機的重量又要增加了。如果是可拆卸的,那卸下來時飛機重心就不對了。或者說,如果航炮有相當重量而且是可以拆卸的話,教練機的重心設計就會很不好辦,顧得了一頭就難顧另一頭。如果連重心都弄不好,那教練機的飛行質(zhì)量也就別提了。
 
  教練機本身沒有必要需要掛架,一般每個架次的時間都不長,下來加油就是了,所以機內(nèi)油箱不需要太大,也不需要副油箱。但戰(zhàn)術飛機需要具有遠程奔襲或者長時間巡邏的能力,機內(nèi)油箱需要加大,即使不需要像蘇-27戰(zhàn)斗機那樣變態(tài)的40%機內(nèi)載油系數(shù)(機內(nèi)載油量占正常起飛重量的百分比),也應該至少有戰(zhàn)斗機平均的28%左右,而不是典型教練機的22-23%(如捷克的L-59和英國的“鷹”式)甚至更低。過大的機內(nèi)油箱意味著更大的機體,即使平日里減油起飛,阻力、重量、發(fā)動機推力依然要上去,依然降低經(jīng)濟性。使用副油箱也不能完全解決問題。副油箱需要在掛架和機翼內(nèi)設置油管和相應的開關,增加系統(tǒng)的復雜性,要不是必要,也是能省就省。蘇-27由于巨大的機內(nèi)油箱不需要副油箱,所以開始時的設計是根本不能用副油箱的,節(jié)約了重量和成本。
 
  對于教練機來說,副油箱只是翼下掛架的一個用處,火箭發(fā)射器、導彈、炸彈都需要是用掛架,這樣就要增加掛架的復雜性,需要在電氣和機械上和各種武器匹配。對于導彈來說,還需要有壓縮空氣管路,用于驅(qū)動陀螺。多用途掛架在技術上沒有問題,但這些設備和功能都不是教練機部需要的,教練機每天上天背著那么多的包袱,日常經(jīng)濟性成了大問題,維修、備件都成了問題,多一件設備,就多一份日常的維修和更新,到臨戰(zhàn)了再大檢修、大更新是不行的。現(xiàn)代戰(zhàn)場的防空火力日益強大,攻擊機沒有一定的防護,只有靠隱身來增加自身的生存能力了。歐洲MAKO教練機是第一種采用隱身設計的教練機,前機身有顯著的隱身修形。且不說MAKO的隱身能力究竟有多少,戰(zhàn)斗機比教練機更強調(diào)隱身,如果有不影響氣動設計的隱身方法,人們早就蜂擁而上了。如果教練機為了有限的隱身而嚴重損失了經(jīng)濟性,那可能會得不償失。
 
  戰(zhàn)斗機
 
  作為戰(zhàn)斗機,飛行性能和武器能力上的要求只會更高。戰(zhàn)斗機要求相當高的速度和高度,一般教練機沒有這樣的要求,即使為了滿足中等性能戰(zhàn)斗機的基本要求,也需要將最大速度增加到至少1.5倍音速左右,升限也相應增高。為此,教練機常用的中低流量比非加力渦扇發(fā)動機不能用了,要用戰(zhàn)斗機的低流量比加力渦扇發(fā)動機。中國的K-8教練機使用美國的TFE731發(fā)動機,這恰巧也是很多公務飛機使用的發(fā)動機,就是因為其油耗低、可靠性好。但是TFE731用于超音速飛行就勉為其難了,臺灣的IDF用加力的TFE731是沒有辦法,不是因為這是理想的戰(zhàn)斗機發(fā)動機。韓國的T-50就是用美國F-18戰(zhàn)斗機上使用的F404發(fā)動機,這更加適合于超音速飛行,但成本、油耗都上去了。IDF倒真是應該用單臺F404兒不是兩臺TFE1042的。戰(zhàn)斗機發(fā)動機追求終極性能,像高性能跑車發(fā)動機;教練機發(fā)動機追求可靠省油,像出租汽車發(fā)動機。兩者要求不一樣,用后者代替前者根本不能達到性能要求,用前者代替后者則損失可靠性和油耗。使用戰(zhàn)斗機發(fā)動機對教練機的使用經(jīng)濟性是另一個壞消息。戰(zhàn)斗機的機動性要求比教練機高很多,這要求機體作很大的加強,這又是重量增加,和由此產(chǎn)生的使用經(jīng)濟性損失。
 
  這還沒有涉及到航電。教練機不需要太多的航電,只要有基本的飛行儀表和通信就夠了。但作為戰(zhàn)術飛機,火控系統(tǒng)是必要的,而且需要和所有配套的武器相匹配,F(xiàn)代火控可不簡單,紅外、微光、激光、雷達,這些探測設備的重量和成本都不低,座艙顯示也要跟上去。雖說現(xiàn)代火控都數(shù)字化了,只要硬件在,軟件可以隨時更新,但平時只裝“架子”硬件而沒有相應的軟件對節(jié)約重量和成本沒有什么作用。軟件是沒有重量的,軟件成本主要在開發(fā),而不在于復制。
 
  既然已經(jīng)開發(fā)出來了,載入還是不載入火控系統(tǒng)對軟件的成本幾乎沒有影響。硬件成本和產(chǎn)量有關系,但也是有限度的,到研發(fā)和工裝成本已經(jīng)可以忽略不計的時候,材料、制造等成本就決定了硬件成本下降的空間。教練機要是打進現(xiàn)代火控的成本的話,那成本肯定低不了。如果只用簡易火控呢?戰(zhàn)場上只有第一,沒有第二,簡易火控只有在敵人很肉的情況下有效,但是除了根本負擔不起現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的國家外,連教練機都擔當重任的時候,敵人不會太肉,這時教練機的戰(zhàn)場生存能力就很成問題了。但是要把火控升級到可以一戰(zhàn)的程度,成本又大大升高了,F(xiàn)代戰(zhàn)斗機的高昂成本不是天上掉下來的,也是在嚴格的成本控制之下依然這么一點一點爬上去的。一分錢一分貨,便宜出好貨的事人人想做,但除了眾里皆混我獨清的情況外,戰(zhàn)斗機做不到的低成本,換成教練機也未必做得到,F(xiàn)代戰(zhàn)斗機已經(jīng)成為高度復雜和昂貴的系統(tǒng),但其能力也高度強大。為了控制成本,作為兼職戰(zhàn)斗機或者兼職攻擊機的教練機一般比專用戰(zhàn)斗機或者專用攻擊機的性能要有所下降,但下降太多又使得這種兼職失去意義,只能迫使兼職升級成準專職,走向危險的“性能要求爬升”(performancecreep)的道路,最終導致價格的自殺性螺旋式上升。教練機追求戰(zhàn)術飛機的性能還有一道跨不過去的坎:全機重量。教練機本身是沒有掛載要求的,所以全機重量只要按空機加需要的載油量就夠了。但作為戰(zhàn)術飛機,光能飛到敵人那里“顯示存在”是不夠的,必須掛載足夠的武器。A-10的掛載量達到9噸,F(xiàn)-15E、蘇-30的掛載量達到8噸,就是“輕型”的F-16的掛載量也達到6噸以上。教練機可以達到同等的載重量嗎?當然可以,只要飛機做得一樣大,但那樣的話,教練機成本低、經(jīng)濟性好的優(yōu)點就蕩然無存了。那么是否可以使教練機的載重量大大減小,依然達到相當高的作戰(zhàn)效能呢?現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的尺寸和載重量是經(jīng)過科學論證的,并不是任意決定的。大大低于典型戰(zhàn)斗機的重量只能意味著大大低于典型戰(zhàn)斗機的能力。在戰(zhàn)場上,別人都端著突擊步槍在戰(zhàn)斗,你端著一把手槍,這就不能戰(zhàn)斗了嗎?當然不是,但戰(zhàn)斗效能大大下降這是不容置疑的。現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的一個趨勢是重量越來越大,輕型戰(zhàn)斗機被認為是雞肋,沒有太大的前途,F(xiàn)C-1、JAS-39已經(jīng)在重量的下限了,再小就難以作為有效的戰(zhàn)斗機了,這也是LCA、殲-7MF注定會成為雞肋的道理。教練機兼職的戰(zhàn)斗機能夠扭轉(zhuǎn)這個趨勢嗎?不能。即使教練機只是為高性能預留飛行性能和航電的升級余地,這也將在采購和運行成本中體現(xiàn)出來,對教練機作為教練機的競爭力不利。飛行仿真器對教練機是另一個挑戰(zhàn)。飛行仿真器的仿真精度越來越高,可以完成很多過去必須上天才能完成的訓練,但是終究不能取代教練機。不說別的,做危險動作的時候,仿真器上失敗了可以再來,在飛機上就不一定有這個再來的機會。這種心態(tài)的差別是仿真器無法復現(xiàn)的。飛行仿真器是種種仿真器的一種,說穿了就是用和飛機座艙相同的環(huán)境,模仿飛行時的狀態(tài)。座艙硬件要做得和真飛機一樣,這不難。但飛行特性要和真飛機一樣,這個難度非同小可。即使在計算機技術高度發(fā)達的今天,仿真用的數(shù)學模型依然是高度簡化的。這一方面是實時計算速度的需要,另一方面是“囊中羞澀”,對復雜的物理現(xiàn)象依然缺乏微觀的了解,只能用簡化模型來籠統(tǒng)地描述。在飛機設計時,用超級計算機解算Navier-Stokes方程尚且花費時日,飛行仿真器對復雜氣象和燃油消耗或者投放武器而引起的重量變化的實時計算如何可能?這么說吧,現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的風洞和試飛時間比50年代是更長了,而不是更短了,這不是現(xiàn)在的人們比過去知道的少了,而是現(xiàn)在的人們的要求更高了。飛得更高,更快,更猛,外掛更加復雜,空氣和飛機的相互作用離簡化的理想狀態(tài)也就更遠,這也使得飛行仿真器更難精確仿真。用數(shù)字線控里的飛行模型做仿真模型可以嗎?當然可以,但線控和仿真有一個關鍵的差別,線控是閉環(huán)環(huán)境,對于氣動數(shù)據(jù)估計的誤差可以通過對周圍物理世界實測反饋來實時調(diào)整補償,仿真器就沒有這樣的條件了,一切都是開環(huán)的,只能將錯就錯。這是仿真器不可能取代教練機的另一個原因。但是要求不高的時候,仿真器確實可以代替很多基本訓練的飛行小時,這使得教練機只有向高端發(fā)展,只有在仿真器里無法精確仿真的科目里才有優(yōu)越性,這變相地把教練機往高里推了,F(xiàn)代教練機除了訓練飛行學員外,還開始擔負起保持老資格飛行員的飛行小時的任務,F(xiàn)代戰(zhàn)斗機、轟炸機、運輸機的運行成本很高,但飛行員需要保持飛行小時,以拳不離手。高性能教練機可以滿足大部分要求,同時,具有線控變穩(wěn)的教練機還可以模仿多種飛機,這是高性能教練機的一個切入點,但前提依然是較低的采購和運行成本,否則就沒有意義了。
 
  總之,現(xiàn)代教練機的難題不在于技術,而在于如何在成本和性能之間平衡,弄得不好就搞成價格自殺。具體到現(xiàn)代幾種正在設計或新近投入使用的教練機,各國對成本和性能之間的平衡有不同的理解。
 
  英國“鷹”式教練機
 
  英國在70年代率先推出“鷹”式教練機后,一直精雕細琢,不肯重起爐灶。這是因為“鷹”式的性能依然能夠滿足現(xiàn)在的需要,不斷在航電、發(fā)動機和部分機體材料上升級,可以達到少花錢、多辦事的效果。“鷹”式不僅在英國、美國使用,也在加拿大、法國、澳大利亞、印尼、馬來西亞、沙特、韓國等國使用,印度一面在研制自己的HJT教練機,一面也購買了一批“鷹”,顯示出老“鷹”至今依然具有魅力。
 
  德國MAKO教練機
 
  德國在“阿爾法-噴氣”退役后,沒有立刻部署新的高教,但現(xiàn)在正在研制MAKO教練機。這是號稱具有隱身能力的超音速教練機,但成本-效益十分成問題,至今沒有買家,連首飛也一拖再拖,德國空軍也不肯解囊。這是歐洲第一架具有隱身能力的作戰(zhàn)飛機,從外觀來看,除了機頭用類似美國F-22戰(zhàn)斗機的折邊,沒有太多的隱身措施
 
 
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