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晨枫小苑

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晨枫  

西西河水浪打浪,一浪打到网易上。我本是喜欢纸上谈兵的一介草民,在西西河那边开了一个小铺子,这是海外华人的一个精神家园。我是一个一坐下来就不动窝的懒人,但架不住友人的邀请,到网易也开了一个茶摊。阿庆嫂是怎么说来着:来的都是客。希望您能喜欢我这小号。来来来,先握一个手! 当然,主有主规,客有客道。请勿随地吐痰,喧哗扰众,或者乱贴小广告。不欢迎指桑骂槐,更不准恶语伤人。

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池塘里的风波   

2016-12-04 14:25:12|  分类: 鹰击长空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在作战飞机里,教练机是最不起眼的了,但这丝毫不影响其重要性,因为再王牌的飞行员也都是最初从教练机上飞出来的。美国空军正在面临“完美风暴”,F-35的入役刚刚开始,且不说初期磨合时的大大小小的磕磕绊绊,按计划完成生产计划就是一笔巨大的投资。另一方面,下一代轰炸机计划刚刚启动,计划采购100架以上,现有的B-52和B-1不仅老旧,而且缺乏隐身,在现代战场上的突防生存力很成问题,B-2的数量又太少。但美国空军正在要求美国国会在正常军费之外单独拨款,以避免挤占其他采购和日常运作军费,其中包括KC-46加油机的采购和F-15、F-16的升级,现役的KC-135的平均机龄已经大大超过驾驶这些老爷爷飞机的飞行员年龄,F-35没能如期入役则迫使美国空军对现有F-15、F-16大面积升级延寿以避免出现战斗机数量空档。即使在这样的情况下,美国空军依然启动了T-X下一代教练机计划,计划采购350架,因为现役的T-38教练机在挑选阿波罗宇航员的时代已经开始使用了。与战斗机、轰炸机相比,教练机并不起眼,但T-X的选择激起池塘里的一阵风波。

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 从60年代到现在,诺斯罗普T-38一直是美国空军的主力高教,现在飞行员的教官的教官都可能是同一架飞机上飞出来的,实在太老了

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 采用比奇T-6之后,螺旋桨初教-中教问题解决了,现在该解决喷气高教了

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 F-22、F-35都没有双座型,现在还能用F-16双座型代训,以后就需要专用教练机了

说起来,教练机的要求很特别,在现代仿真技术高度发达时代尤其如此。教练机(尤其是具有挂载武器能力的高级教练机)属于作战飞机,但重点并不是冲锋陷阵,而是训练飞行员。T-X定位于高级教练机,美国空军现有的比奇T-6“德克萨斯人II”涡桨教练机基于瑞士皮拉图斯PC-9,尽管是螺旋桨推进,在很多方面性能已经媲美传统中级教练机,甚至具有部分传统上由高级教练机执行的低端功能。另一方面,F-22和F-35都没有双座型,现在还有F-15、F-16双座型作为训练过渡,未来飞行学员可能只有从T-X直接过渡到F-22-、F-35战斗机,而没有传统的双座型战斗机过渡。在这样的大背景下,T-X不再是传统的高级教练机了。

教练机对飞行性能的要求说高不高,说低也不低,要求中低空、中低速性能优秀,起落和操控特性温和,耐粗暴操作,但最高速度、机动性什么的只要达到中等水平就可以了,武器载荷更是没有要求。2015年3月25日,美国空军公布了T-X技术要求,要求持续过载能力不低于6.5g,目标为7.5g;50%燃油时瞬时过载能力要达到8g以上;具有先进的配套地面仿真系统和数据链能力;具有很高的出动率;还要有空中加油能力、比T-38节油至少10%等技术要求,但没有规定最大速度,T-38是超音速的。有意思的是,在最新版本的招标书里,美国空军规定给机动性优秀的候选飞机加分,但以7.5g为限,更高的过载能力就没有必要而得不到加分了。这使得机动性优秀但成本也略微提高的候选飞机更加有优势。

教练机的机动性是一个微妙的问题。用作基本飞行训练时,机动性没有多少要求,但用作战术训练时,就有较高的要求。教练机承担基本战术训练可以把更加昂贵的战斗机解放出来,宝贵的机体和发动机寿命不必浪费在较低层次的基本训练上,还可以把教练机用作熟练飞行员保持飞行资格的热身飞行,甚至作为对抗性演练中的入侵者战斗机使用,但这也提高了教练机的机体结构强度和推重比要求,提高教练机的购置和日常运作成本。另外,具有较高机动性的教练机只要配备简易火控和武器挂架,就可以作为低端战术飞机使用,但这进一步增加了结构强度和推力要求,购置和日常运作成本同步增加。教练机增强机动性是一个危险的诱惑,多少年来,人们小心谨慎,唯恐滑入不必要的性能升级和不由自主的成本攀升的陷阱。美国空军在T-X招标不仅扭转近年来以成本为主要判据的通常做法,也重新强调机动性的作用,这是一个意外。

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 陆战队的F-35B和海军的F-35C都只有7.5g的机动性,T-X也要求达到7.5g,引起人们遐想

如今美国空军的F-35A和美国海军陆战队的F-35B已经相继形成初步战斗力,但对F-35的争议依然不断,主要集中在F-35的空战能力上,尤其是空战格斗能力。F-35在设计中就强调提高态势感知,但对速度和机动性的要求有所放宽,最大速度只有M1.6,F-35A的机动性可以达到9g,但F-35B只能达到7.5g,海军的舰载型F-35C也是7.5g。T-X的机动性要求可以达到F-35B和C的水平,而且不惜付出成本代价,使得人们对机动性在空战训练和未来空战中的重要性重新产生兴趣。与此同时,美国空军对机动性要求的修改微妙地在四大主要竞争对手之间悄悄洗牌,把四大主要竞争对手摆在与先前截然不同的位置。

洛克希德的T-50A基于韩国KAI的T-50,后者已经在韩国、印度尼西亚和菲律宾空军服役,伊拉克和泰国也已经订购。这是KAI与洛克希德合作研制的,采用单台通用电气F404涡扇发动机推进。如果T-50A入选,计划在南卡罗莱纳州格林威尔生产。

T-50A是已经成熟的设计,这是一大优点。说起来,T-50A想不成熟都不行,这在气动设计上可算是缩小的两侧进气版F-16,与台湾的IDF有间接的血缘关系,但后者因为美国只愿意提供推力较低的霍尼韦尔F125小涡扇而被迫改为双发。T-50可以轻松满足T-X的基本要求,已经投入量产,按照美国空军的要求改型(如具有空中加油能力)的成本和风险都较低。T-50特别适合与洛克希德F-16配套,与同属洛克希德的F-22和F-35的相容性也容易保证,洛克希德在研制F-22和F-35过程中已经有成熟的训练仿真系统经验,容易整合进入T-50A。

不过T-50A的成熟也是缺点。T-50不是按照T-X要求设计的,离T-X的基本要求相距不远,但未必自动满足最高要求。如果美国空军进一步强调超过基本性能的加分,T-50A的改进幅度就要加大,技术风险和成本随之增加。

T-50A的单发也是一个潜在缺点。单发降低成本,教练机不乏单发的,经典的BAe“隼”式和美国海军的舰载改型T-45“苍隼”也是单发的,但双发毕竟增加可靠性,增加飞行学员的信心和粗暴操作导致的单发熄火后的生存力。双发教练机也可以做到一些单发无法做到训练项目,比如单发熄火后的空中启动、垂尾平尾控制面失效后用发动机推力作为替补控制等。

雷西恩的T-100也是从现有教练机发展而来的,原型是意大利阿莱尼亚-马奇(现并入莱奥纳多-芬梅堪尼卡)的M-346,雷西恩宣布最后将在美国生产,但尚未宣布具体地点。M-346也已经量产,在意大利、以色列、新加坡空军投入使用,对波兰空军的交付也将在年底开始。KAI T-50在研制时,洛克希德提供主要技术,但M-346在研制时,没有雷西恩什么事。说起来,M-346是“盗版”的俄罗斯雅克-130,只是西方提起这事时总是吞吞吐吐。在苏联解体时,雅克-130的研制已经进入后期,但尚未首飞。在叶利钦时代,俄罗斯带上玫瑰色眼镜向西方抛媚眼,热切寻求合作,雅克-130是其中的主要项目。当时意图是将俄罗斯的基本气动设计与西方的发动机、航电结合在一起,推出全新一代教练机,雅克福列夫继续负责向俄罗斯及东欧推销,阿莱尼亚-马奇则负责向西方和世界其他地区推销。雅克-130是针对米格-29、苏-27出现后新的训练要求研制的,其数字飞控具有可变稳定性能力,可以模仿不同飞机,在理念和能力上都领先于时代。但后来合作破裂,雅克福列夫继续自行完成,阿莱尼亚-马奇则把雅克-130的气动设计笑纳了,自行推出M-346,于是雅克-130有了这么一个同胞异姓的西方兄弟。

T-100在低风险、低成本方面与T-50A有一拼,由于采用两台霍尼韦尔F124小涡扇(台湾IDF的F125发动机的非加力版),可靠性比单发的T-50A更高。比奇在雷西恩旗下,比奇T-6已经是美国空军和海军战斗机飞行员的基本教练机,雷西恩T-1则是运输机、加油机和轰炸机飞行员的基本教练机,雷西恩对于把T-100整合进美国军方训练体系具有天然优势。另外,阿莱尼亚-马奇已经与著名的飞行仿真系统厂商CAE合作,推出LVC系统,可供天上实飞的飞机里的飞行学员和地面仿真系统里的飞行学员联网训练,用虚拟现实补足飞机数量的不足,意大利和以色列空军已经采用LVC系统,这对美国空军同样有巨大吸引力。

不过F124动力不足,两台F124加起来的推力刚好与一台F404的非加力推力相当,但F404是带加力的。事实上,T-50是按照教练机/低档战斗机设计的,最大速度达到M1.5,加力推力也使得推重比显著提高,提高机动性的余地比T-100更大,这是T-100吃亏的地方。T-100不是不可以采用加力的F125,那样就可以把推力水平与T-50拉齐了,事实上在起飞重量和推重比方面全面达到台湾IDF的水平,后者毕竟算是战斗机。只是发动机加力化也有结构加强和重量问题。阿莱尼亚-马奇的首席试飞员恩里科?斯卡拉波托曾承认,M-346满足T-X的最低要求没有问题,但要求更高的话就勉强了。但另一方面,M-346在西班牙的北约战术带头人学校的对抗演练中用作入侵者,在以色列空军中也有类似应用,所以在常用空战速度高度范围里的机动性至少能模仿一线现代战斗机,除非T-X的要求高得多,否则机动性应该够用了。但这不解决T-100的政治正确问题,在高度政治化的现在,其雅克血统可能成为抹不掉的原罪。

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 洛克希德-KAC T-50A基于KAC T-50,设计成熟

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 雷西恩T-100基于阿莱尼亚M346,前身是雅克130

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 诺斯罗普T-XT-38尽管是全新设计,但好似现代化的T-38

诺斯罗普与英国BAe合作,当初用BAe的“隼”式教练机的深度改型投标,后来改变决定,用全新设计投标,估计是得到美国空军决定提高机动性和其他飞行性能要求的消息,“隼”式毕竟是70年代的基本设计。诺斯罗普的T-X在2015年底对航空媒体秘密吹风,2016年8月19日终于有照片公开出来,但型号名尚未公布。这是一架下单翼、单发、两侧进气的飞机,具有传统的平尾和垂尾,只有较小的边条,但机头两侧有侧棱。在气动设计上,这是全新设计,但相当保守,有似曾相识之感,很像现代化的F-20双座版,夭折的F-20战斗机则由F-5/T-38发展而来。小边条有一定的涡升力能力,机头侧棱可能不足以像F-22那样产生涡升力,但有“枭龙01”那样的有限预压缩作用,帮助发动机在大迎角下的进气。进气口也有所前倾,可能也是出于大迎角的考虑。诺斯罗普方面透露,新设计的重点在于在控制成本的条件下,改善瞬时和持续过载、转弯半径、大迎角能力,显然对美国空军对飞行性能加分的做法未雨绸缪了。

有意思的是,T-38和F-20都是超音速的,诺斯罗普T-X像F-20一样,采用一台F404发动机,但尾喷口包络在机尾结构之内,似乎是非加力的高亚音速设计。当然,要改为超音速所需的收敛-扩散喷口不难,F404更是有现成的加力版。不过诺斯罗普在F-5之后就没有研制过投入量产的战斗机,如果为他人作嫁衣裳的YF-17/F-18和夭折的YF-23不算的话。BAe的“隼”式则是过去40年里西方最成功的教练机,此中得到的丰富经验不可忽视,有助于控制成本和风险。在气动设计上看不出多少BAe的影响,但在全系统支持和飞控品质方面,BAe的经验还是很可观的资产。

真正的黑马是波音-萨博团队。曾经有传说,波音-萨博将以萨博JAS-39“鹰狮”战斗机的双座型为基础,推出全新的教练机,并可以容易地发展成低成本的中等性能战斗机,填补美国和西方的有关空缺。这是一个很有意思的构想,在某种程度上暗合美国空军提高T-X性能要求和把高级教练机的整体定位向上拔高的意图,但以高性能战斗机为基础的设计带来购置和运作成本方面的疑虑。两家后来联合否认,宣布将全新设计,但一直口风很紧,直到诺斯罗普透露T-X设计后才犹抱琵琶半遮面地透露见首不见尾的印象图,不过9月13日终于公开推出,并宣布已有两架下线,即将开始结构测试,年底前首飞。

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 真正的黑马是波音T-X

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 采用独特的双垂尾布局,好似单发的F-18,或者说像萨伯JAS-39的前机身与F-18的后机身相对接

与诺斯罗普三心二意的全新设计不同,波音设计比较用心。在基本气动布局上,这是一架F-18F的单发缩小版,采用单台F404、两侧进气、哥特式大边条、外倾双垂尾。机头两侧没有诺斯罗普T-X那样的侧棱,但哥特式大边条可以有效地保证大迎角条件下的可靠进气,边条涡的增升作用更是从70-80年代开始就是增强机动性的主要手段。有意思的是,在大边条和机翼的结合部有好似微型翼刀的扰流片。后掠翼需要有一定的手段控制机翼上表面展向流动。传统上,苏联设计用翼刀,欧美用锯齿。两者各有利弊,但欧美一直嘲笑苏联用翼刀制止气流“叛逃”。不过近些年来,欧美也越来越多使用类似翼刀的扰流片,帮助控制气流走向,T100就有这样的装置,现在波音T-X也用。说起来,经典型F-18也在边条上有这样一对扰流片,但位置更加靠近中轴线,作用也是迫使边条涡改变走向,不至于敲击双垂尾,造成疲劳问题。为了保证双垂尾之间的间距,波音T-X的双垂尾安装在从边条向后延伸的侧板上,侧板尾端固定,但可能能像F-16一样,改变为可下垂的减速板。波音声称在设计中大量参考了F-18E/F和“鹰狮”的技术,F-18E/F的影响显而易见,但“鹰狮”的影响可能更多地存在于机体结构,“鹰狮”是采用单台加料版F404的战斗机,或许与波音T-X有很多可共享之处。

波音T-X将采用全数字显示,取消传统仪表。波音T-X也具有飞行中的飞机与地面仿真系统交联的能力。机头下有两个后掠的小翼,作为扰流片罕有这样前后紧密排列的,有可能是数据链的刀形天线。翼下有两个外挂点,可用作武器训练。

波音T-X是所有T-X方案中唯一采用双垂尾的,也是已知主流教练机中唯一采用双垂尾的,增强机动性的的意图显而易见,但重量和成本的威胁同样显而易见。波音声称设计以满足T-X最低要求为目标,这既可能是烟幕弹,也可能是最大限度降低成本使然。但波音也明确说明,设计中预留升级为入侵者战斗机的空间。另外,这也明显具有升级为低档战斗机的潜力。

波音认为,“黑钻石”技术将使得波音设计取得优势,这是将计算机辅助设计与计算机辅助制造、装配自动化高度整合的先进制造技术,包括胶黏、3D打印等,有利于增加制造体系的灵活性,大大降低设计到制造的周转时间,提高质量,降低成本。在气动和航电、发动机技术大体相当时,制造技术确实可以起决定性作用,但“黑钻石”并没有帮助波音赢得下一代轰炸机(简称LRSB)项目,诺斯罗普赢得了那个号称F-35之后美国空军最大的项目。波音和萨博有足够的技术力量研制全新的教练机,在比较确切理解美国空军的最后要求后再冻结设计,可能反而是有利条件,“黑钻石”则确保波音可以在最短时间内从设计冻结过渡到生产启动。

波音的LRSB失利可能反过来也是间接的有利因素。美国航空工业曾经群星璀璨,但在军事航空方面现在只有洛克希德、诺斯罗普、波音三家硕果仅存,雷西恩除了一点教练机业务外,军工业务主要在电子和导弹方面。洛克希德有F-35,诺斯罗普有LRSB,但波音在F-15、F-18E的最后批量完成后,如果没有进一步订单,将被迫关闭圣路易斯生产基地,原麦道的战斗机血脉将到此为止。诺斯罗普的战斗机底子薄弱,这使得美国事实上将仅剩洛克希德一家还具有完整的战斗机研制和生产能力,这对美国航空工业基础是高度不利的。从某种意义上来说,波音比洛克希德和诺斯罗普更加需要T-X,波音将全力以赴,而美国空军也需要波音赢得T-X。波音不是没有军用订单,P-8A海上巡逻机、KC-46A加油机都是军方的大项目,但这些以客机为基础的军用飞机对波音的战术飞机部门无益。在F-35A在美国空军形成初步战斗力后,F-35的出口有望提速,出口用户也可能订购T-X用于配套训练,使得T-X的赢家进一步得益。当然,工业基础的考虑是秘而不宣的,美国空军没有愚蠢到公然内定波音而成为显而易见的把柄,招惹其他投标公司打官司。

在洛克希德、雷西恩、诺斯罗普和波音之外,实际上还有泰克斯特朗-空地公司的“蝎子”也有意竞标。这架由一批从贝尔离职单干的人自筹资金搞起来的双发轻型喷气飞机实际上擅长的是监视和对地攻击,一般认为用作教练机并不适合。在美国空军提高T-X性能要求后,更是几近出局。不过公司方面坚持宣称,还在等待美国空军公布T-X的最后要求,那时才会最后决定是否参加竞标。

除非雷西恩T100中标,否则通用电气总是赢家,洛克希德、诺斯罗普、波音都采用通用电气F404发动机。这是一台中等推力的涡扇发动机,最早用于F-18经典型。F404的可靠性、低油耗和泼辣性深得赞赏,其深度发展型F414在尺寸、重量增加不大的情况下,推力大大提高,充分显示了F404基本设计的功力。如果中选,名至实归。

美国空军早在2003年就开始筹划T-38教练机的换代计划了,但由于经费和优先重点问题,一直拖到现在才真正展开,T-X的要求也几经更改。现在计划在12月发布最后技术要求,如果对超过最低要求性能加分的做法进一步扩大,将进一步打乱现有的竞争态势。美国空军将在2017年决定中标厂家,要求2024年形成初步作战能力。1959年就首飞的T-38教练机确实也不能再等了。
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