劉卓 潘應(yīng)雄（洪都航空工業(yè)集團(tuán) 江西 南昌 330024)

新一代高級教練機(jī)發(fā)展趨勢研究

劉卓 潘應(yīng)雄（洪都航空工業(yè)集團(tuán) 江西 南昌 330024)

從帶動高級教練機(jī)發(fā)展的動力入手，結(jié)合未來飛行員技能訓(xùn)練需求和高級教練機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，探究新一代高級教練機(jī)的發(fā)展趨勢。

高級教練機(jī)；發(fā)展趨勢；飛行員訓(xùn)練

1 引言

教練機(jī)是空、海軍飛行員訓(xùn)練系統(tǒng)的核心，并依飛行訓(xùn)練程序由不同性能和檔次的各型飛機(jī)組成。根據(jù)在飛行員訓(xùn)練過程中所處的階段和所承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)，教練機(jī)大致可分為初級、初/中級、中級、中/高級、高級/戰(zhàn)斗教練機(jī)和同型教練機(jī)[1]。其中高級教練機(jī)一般應(yīng)用于高級訓(xùn)練階段（A JT）和改裝訓(xùn)練階段（LIFT）。高級訓(xùn)練階段（A JT）是通過復(fù)雜氣象、武器、基本戰(zhàn)術(shù)等方面的專門訓(xùn)練，使學(xué)員掌握高級駕駛技術(shù)；改裝訓(xùn)練階段（LIFT）是讓新飛行員在駕駛先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)之前，通過技術(shù)訓(xùn)練，掌握作戰(zhàn)機(jī)動和戰(zhàn)術(shù)等方面的技能。可以說，飛行學(xué)員經(jīng)過高級教練機(jī)的培訓(xùn)，已具備了駕駛戰(zhàn)斗機(jī)同型教練機(jī)的資格和水平。因此，高級教練機(jī)的發(fā)展與戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展緊密相連，高級教練機(jī)的技術(shù)要求與飛行員技能訓(xùn)練需求息息相關(guān)。本文將從牽引高級教練機(jī)發(fā)展的動力入手，結(jié)合飛行員訓(xùn)練需求的發(fā)展，探究新一代高級教練機(jī)的發(fā)展趨勢。

2 高級教練機(jī)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

教練機(jī)的歷史可以追溯到20世紀(jì)初，1909年世界上第一架軍用教練機(jī)雙座萊特A型飛機(jī)交付部隊(duì)用于飛行員訓(xùn)練[2]，1913年最早專門設(shè)計(jì)的教練機(jī)美國“阿弗羅”504-K誕生[3]。

1）第一、二次世界大戰(zhàn)期間

隨著第一次和第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，為滿足飛行員的大量需求，德、法、英、美等國生產(chǎn)了大量的教練機(jī)以滿足成批飛行學(xué)員培養(yǎng)的需求。該階段由于作戰(zhàn)飛機(jī)多采用活塞式發(fā)動機(jī)，飛行速度不大，飛行員基本采用一型教練機(jī)進(jìn)行飛行訓(xùn)練，教練機(jī)性能與一般戰(zhàn)斗機(jī)性能相仿[3]，主要用于飛行員駕駛技能訓(xùn)練，如美國研制的單翼教練機(jī)AT-6。

2）20世紀(jì)40年代末～50年代末

軍用飛機(jī)進(jìn)入了噴氣時(shí)代，戰(zhàn)斗機(jī)飛行速度大幅提升，飛機(jī)性能、操縱特性等方面的駕駛技術(shù)與活塞式飛機(jī)有所不同[4]，原有的活塞式教練機(jī)無法滿足噴氣式飛機(jī)的駕駛技能訓(xùn)練需求，飛行員的訓(xùn)練被分為兩級，篩選和初級訓(xùn)練選擇活塞式教練機(jī)，高級訓(xùn)練則選用噴氣式教練機(jī)。該階段噴氣式教練機(jī)多為在噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)基礎(chǔ)上的改型，與戰(zhàn)斗機(jī)性能相當(dāng)，主要用于飛行員噴氣式飛機(jī)駕駛技能和作戰(zhàn)技能的訓(xùn)練。如1948年美國在F-80C戰(zhàn)斗機(jī)基礎(chǔ)上將其改裝成雙座教練機(jī)T-33。

3）20世紀(jì)50年代末～70年代中后期

飛機(jī)造價(jià)和訓(xùn)練費(fèi)用不斷上漲，原有的在作戰(zhàn)飛機(jī)基礎(chǔ)上改裝的高級教練機(jī)已不能滿足降低訓(xùn)練使用費(fèi)用的要求，部分國家則根據(jù)國情開始利用數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)手段分析論證高級教練機(jī)的技術(shù)需求，研制專門的高級教練機(jī)[8]。該階段高級教練機(jī)在飛機(jī)性能和系統(tǒng)功能上已與戰(zhàn)斗機(jī)形成了合理的技術(shù)銜接，可以高效低成本的滿足飛行員的技能訓(xùn)練需求。如美國的T-38，法、德合作研制的"阿爾發(fā)噴氣"，英國研制的“鷹”。

4）20世紀(jì)80年代初～90年代初

隨著空氣動力學(xué)、飛機(jī)動力系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等方面技術(shù)的飛速發(fā)展，第三代戰(zhàn)斗機(jī)廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的以“機(jī)械能”為核心駕駛方法已無法滿足第三代戰(zhàn)斗機(jī)對飛行員駕駛技能提出的要求，如注意力分配與轉(zhuǎn)移方式、飛行員的駕駛職能、機(jī)動飛行方式等方面均發(fā)生了較大的變化。因此，各國對已有的高級教練機(jī)進(jìn)行了一系列的信息化改造計(jì)劃，其重點(diǎn)是使高級教練機(jī)在座艙環(huán)境方面與戰(zhàn)斗機(jī)形成銜接，以使其盡可能地滿足飛行員訓(xùn)練的新需求。如英國在1992年改進(jìn)的鷹60和鷹100系列，該機(jī)在鷹的基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)總線、平顯等先進(jìn)航空儀表設(shè)備。

5）20世紀(jì)90年代至今

在原有高級教練機(jī)基礎(chǔ)上的信息化改進(jìn)，無法從根本上解決訓(xùn)練需求矛盾，傳統(tǒng)教練機(jī)無法滿足機(jī)動飛行方式變化帶來的技能訓(xùn)練需求。一些國家開始了著手新一代高級教練機(jī)的研制，以期可以完全滿足第三代戰(zhàn)斗機(jī)飛行員高級訓(xùn)練的技能需求，并可兼顧第四代戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的訓(xùn)練。如俄羅斯的雅克-130，韓、美聯(lián)合研制的T-50，意大利的M 346和中國的L15。

目前，隨著新一代高級教練機(jī)平臺的日趨成熟，新一代高級教練機(jī)已逐步開始裝備部隊(duì)。美國空軍已正式啟動未來教練機(jī)計(jì)劃代號T-X，預(yù)計(jì)2014年首架交付，參與競爭和評估的高級教練機(jī)是美、韓合作的T-50和意大利的M-346；俄羅斯已于2002年選定雅克-130作為其新型通用高級教練機(jī)，2010年2月，第一批雅克-130已移交給俄空軍并已開始培訓(xùn)飛行員；歐洲已形成聯(lián)合高級教練機(jī)項(xiàng)目，項(xiàng)目涉及歐洲12個(gè)國家，意大利的M 346高級教練機(jī)將成為該項(xiàng)目的使用機(jī)型；韓國空軍已裝備T-50高級教練機(jī)并已形成訓(xùn)練能力。

3 牽引高級教練機(jī)發(fā)展的動力

從高級教練機(jī)的發(fā)展歷史可以看出，高級教練機(jī)的發(fā)展是隨著戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展而同步發(fā)展。由于高級教練機(jī)主要用途是訓(xùn)練飛行員的高級駕駛和作戰(zhàn)技術(shù)等方面的飛行技能，其使用目的是使飛行學(xué)員經(jīng)過高級教練機(jī)的訓(xùn)練，能夠掌握戰(zhàn)斗機(jī)的“駕馭技術(shù)”，適應(yīng)作戰(zhàn)環(huán)境，因此作為高級教練機(jī)需要在平臺性能、系統(tǒng)功能上與作戰(zhàn)飛機(jī)相似，以期在訓(xùn)練使用中，使學(xué)員可以更多地掌握作戰(zhàn)飛機(jī)的駕駛和戰(zhàn)術(shù)技能；與此同時(shí)，在造價(jià)和使用訓(xùn)練費(fèi)用方面，又要求高級教練機(jī)可以使學(xué)員低成本地實(shí)現(xiàn)如同駕駛戰(zhàn)斗機(jī)相類似地訓(xùn)練感受，以降低訓(xùn)練使用的費(fèi)用和成本。

可以說，牽引高級教練機(jī)發(fā)展的動力在于兩個(gè)主要方面，一方面是戰(zhàn)爭對飛行員的技能水平需求的變化和發(fā)展；另一方面是如何更低成本地實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練需求。

4 新一代高級教練機(jī)的發(fā)展趨勢

4.1 滿足飛行員技能訓(xùn)練需求的發(fā)展

未來作戰(zhàn)環(huán)境和戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)水平將帶動飛行員技能訓(xùn)練需求的發(fā)展。未來戰(zhàn)爭是在全天候、全地理環(huán)境下的聯(lián)合作戰(zhàn)體系和復(fù)雜的信息化環(huán)境下進(jìn)行的，同時(shí)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)動能力強(qiáng)、更加依靠信息技術(shù)。這就要求飛行員能夠掌握先進(jìn)的信息系統(tǒng)和駕駛技術(shù)，在復(fù)雜的技術(shù)和任務(wù)環(huán)境下具有更強(qiáng)的信息綜合、機(jī)載系統(tǒng)管理和態(tài)勢感知能力，原有的飛行員技能要求和評判篩選標(biāo)準(zhǔn)將發(fā)生重大變化[5]。

4.1.1 高機(jī)動飛行

先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)在機(jī)動性和敏捷性方面將有較大的提升，一般采用高升阻比氣動布局、發(fā)動機(jī)加速性好、推重比大，垂直機(jī)動和水平機(jī)動能力好，具有高機(jī)動、高敏捷特性。飛行員需在高級訓(xùn)練階段盡可能地掌握駕駛技能、適應(yīng)高機(jī)動條件的過載負(fù)荷。

因此，新一代高級教練機(jī)應(yīng)具備高機(jī)動、高敏捷特性，能夠模擬戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)機(jī)動過程中帶給飛行員的負(fù)荷感受，使飛行學(xué)員更好地掌握和適應(yīng)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的駕駛。這就要求，新一代高級教練機(jī)在研制中應(yīng)采用與戰(zhàn)斗機(jī)相似的氣動布局、大推重比發(fā)動機(jī)。

4.1.2 操縱動作

先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)均采用電傳操縱系統(tǒng)，飛機(jī)可以自動增穩(wěn)、改善飛行品質(zhì)，飛行員操縱負(fù)荷小、無需額外增加操縱動作量，大量降低操縱動作強(qiáng)度[2]。飛行員可以分出大部分精力用于管理機(jī)載系統(tǒng)信息、戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢信息等作戰(zhàn)所需信息的處理工作。

因此，新一代高級教練機(jī)應(yīng)采用電傳操縱系統(tǒng)，使其具有與戰(zhàn)斗機(jī)相似的操縱感受，在高級訓(xùn)練階段使學(xué)員真正掌握先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的駕駛技能，降低傳統(tǒng)操縱方式帶來的不必要的訓(xùn)練時(shí)間消耗和飛行學(xué)員淘汰。

4.1.3 注意力分配與轉(zhuǎn)移

先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)座艙設(shè)備綜合化程度高，信息管理多已實(shí)現(xiàn)模塊化，采用時(shí)間分割顯示方式。飛行員在實(shí)施瞄準(zhǔn)攻擊、航行、起飛、著陸等飛行過程中，可在保持視線集中于前方的情況下，獲得所需的火控計(jì)算、導(dǎo)航以及飛行軌跡等信息，無需再轉(zhuǎn)回座艙內(nèi)觀察儀表，即使需要觀察，也可通過綜合顯示器獲取信息[2]。飛行員的注意力分配與轉(zhuǎn)移范圍發(fā)生了重大變化，飛行員需要在高級訓(xùn)練階段建立良好的注意力分配與轉(zhuǎn)移習(xí)慣。

因此，新一代高級教練機(jī)應(yīng)采用與先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)相似的座艙布局，使飛行學(xué)員在高級訓(xùn)練階段掌握滿足先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)駕駛需求的注意力分配與轉(zhuǎn)移習(xí)慣。

4.1.4 判斷與決策

先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)信息處理的自動化程度高，可以采取“托付監(jiān)控式”的信息管理方式，飛行員只要在幾個(gè)重要時(shí)機(jī)做出目標(biāo)輸入和決策選擇，飛機(jī)就能夠自動地收集與處理信息，使飛行狀態(tài)達(dá)到飛行員的要求。此外，由于先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)具有迎角、過載等極限限制功能。飛行中，飛行員不必再過多地關(guān)注迎角是否會超過臨界迎角、飛機(jī)是否會失速進(jìn)入螺旋等問題，實(shí)現(xiàn)“無憂慮飛行”[2]。飛行員在執(zhí)行飛行任務(wù)過程中的判斷決策發(fā)生了顯著的變化。

因此，新一代高級教練機(jī)應(yīng)在航電、飛控系統(tǒng)功能上與先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)相似，培養(yǎng)飛行員良好的判斷與決策習(xí)慣。

4.2 低成本地實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練需求

未來飛行員的訓(xùn)練需求，要求高級教練機(jī)應(yīng)在飛行品質(zhì)、系統(tǒng)功能、座艙布局等方面與戰(zhàn)斗機(jī)相似，以滿足飛行員的技能訓(xùn)練需求。這樣必然會增加高級教練機(jī)的采購和訓(xùn)練使用成本。因此，新一代高級教練機(jī)在研發(fā)過程中，必須考慮低成本滿足訓(xùn)練需求的可能性，優(yōu)化高級教練機(jī)的系統(tǒng)配置和功能，在滿足訓(xùn)練需求的基礎(chǔ)上降低制造和采購成本，并通過提高機(jī)體壽命的方式，降低訓(xùn)練使用成本。

4.2.1 嵌入式訓(xùn)練

機(jī)載嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)可以低成本地模擬先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的系統(tǒng)功能，并可為飛行員提供虛擬的單機(jī)或協(xié)同作戰(zhàn)環(huán)境。該系統(tǒng)可以在高級教練機(jī)上模擬先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)所具備的多功能雷達(dá)、電子戰(zhàn)、空空和空地武器投射、紅外和光電傳感器、武器和任務(wù)管理系統(tǒng)等，從而降低飛機(jī)配裝上述系統(tǒng)所帶來的成本增加和武器投射過程中帶來的訓(xùn)練成本增加。

4.2.2 長壽命

飛行員訓(xùn)練使用費(fèi)用，主要取決于所使用教練機(jī)的全壽命周期費(fèi)用，而決定全壽命周期費(fèi)用的關(guān)鍵在于教練機(jī)的飛行小時(shí)壽命情況，長飛行小時(shí)壽命可以降低全壽命周期費(fèi)用[6]、減少教練機(jī)采購數(shù)量，節(jié)省整個(gè)體制訓(xùn)練過程中的訓(xùn)練使用費(fèi)用。

4.2.3 綜合保障

綜合保障費(fèi)用是飛機(jī)全壽命費(fèi)用的主要組成部分，軍機(jī)全壽命費(fèi)用中，使用保障費(fèi)用所占比例達(dá)50%～60%以上[6]。因此，新一代高級教練機(jī)在研制過程需要注重飛機(jī)的綜合保障性，優(yōu)化維修規(guī)劃、保障設(shè)備、備件供應(yīng)等各方面綜合保障要素[7]，提高綜合保障水平，降低全壽命費(fèi)用。

4.3 新一代高級教練機(jī)的發(fā)展趨勢

結(jié)合飛行員訓(xùn)練技能需求的發(fā)展和低成本實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練需求的要求，新一代高級教練機(jī)在平臺飛行性能、操縱品質(zhì)、航電系統(tǒng)等方面應(yīng)與未來戰(zhàn)斗機(jī)接近或形成銜接。其主要技術(shù)發(fā)展趨勢如下：

1）采用合理的氣動布局形式，采用高推重比的渦扇發(fā)動機(jī)，適應(yīng)戰(zhàn)斗機(jī)性能的提升，具備模擬先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的操縱方式和飛行性能的能力，能夠?qū)崿F(xiàn)高機(jī)動、高敏捷性、大迎角、持續(xù)大過載的飛行訓(xùn)練；

2）采用電傳操縱系統(tǒng)，有效的減輕飛行員的操縱負(fù)擔(dān)，具有桿力可編程和邊界限制功能，為培養(yǎng)正確的注意力分配轉(zhuǎn)移和判斷決策習(xí)慣提供基礎(chǔ)保障；

3）采用先進(jìn)綜合航電系統(tǒng)和玻璃化座艙環(huán)境，與先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)相似，為飛行學(xué)員培養(yǎng)、提高、固化戰(zhàn)場姿態(tài)感知的能力，成為真正的“系統(tǒng)管理戰(zhàn)斗飛行員”提供教練平臺；

4）采用機(jī)載嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng),低成本地模擬先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的信息、武器和任務(wù)管理系統(tǒng)功能，降低研制成本和訓(xùn)練使用費(fèi)用；

5）采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，提高機(jī)體使用壽命，降低全壽命周期費(fèi)用；

6）注重綜合保障性，降低使用保障費(fèi)用。

5 結(jié)束語

高級教練機(jī)發(fā)展的歷史表明，牽引高級教練機(jī)發(fā)展的動力主要來源于飛行員技能訓(xùn)練的需求發(fā)展和低成本滿足訓(xùn)練需求的要求。目前，以L15為代表的新一代高級教練機(jī)在研制過程中已經(jīng)充分考慮并權(quán)衡了現(xiàn)代戰(zhàn)爭對飛行員技能訓(xùn)練提出的各種需求，并通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了“低成本復(fù)現(xiàn)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的性能和系統(tǒng)功能”的要求。新一代高級教練機(jī)的服役將更好地滿足第三、四代戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的訓(xùn)練需求，提高飛行員的訓(xùn)練效率，大幅降低訓(xùn)練費(fèi)用。

[1] 世界飛機(jī)手冊編寫組.世界飛機(jī)手冊（2000）.航空工業(yè)出版社，2001

[2] 丁邦昕，飛機(jī)駕駛學(xué).藍(lán)天出版社,2004

[3] 李德順，趙景增等.航空兵與空戰(zhàn).航空工業(yè)出版社,1996

[4] 顧誦芬，史超禮等.世界航空發(fā)展史，河南科學(xué)技術(shù)出版社，1998

[5] AERMACCHI WORLD，2007，9

[6] 飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊編委會.技術(shù)經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)，航空工業(yè)出版社，2001

[7] 飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊編委會.產(chǎn)品綜合保障，航空工業(yè)出版社，2000

[8] 郭道平.高級教練機(jī)迎來第三次浪潮，國際航空，2000

Research on the Developmental Trend of New Generation Advanced Jet Trainer

Liu Zhuo, Pan Yingxiong
(Hongdu Aviation Indust ry Group, Nanchang, Jiangxi, 330024)

The paper probes into future development trend of new generation advanced jet t rainer,star ting f rom the drive factors of advanced jet t rainer’s development, in combination with the future requirements of pilot cadet’s ski l l t raining and the current developmental status of AJT.

Advanced jet t rainer；developmental trend；pi lot cadet’t raining

2010-09-30）

劉卓，男，1981年7月出生，工程師，研究方向?yàn)轱w機(jī)總體設(shè)計(jì)；

潘應(yīng)雄，男，1982年11月出生，工程師，研究方向?yàn)轱w機(jī)總體設(shè)計(jì)。