需求牵引发展——管窥新一代高教机的发展理念

2008-04-07 15:21:06 来源: 《国际航空》杂志社(北京) 网友评论 0 点击查看

需求牵引发展——管窥新一代高教机的发展理念

先进战斗机对飞行员的培养提出了挑战,也改变了高教机的设计理念。国际上以雅克-130、M-346和T-50等为代表的新一代高级教练机,融合了先进战斗机的理念和技术,采用了综合训练系统、嵌入式训练系统等新的训练手段,可以低成本模拟先进战斗机的高机动性。

国外新一代高教机的代表——雅克-130、M-346和T-50的研制近来取得进展。意大利空军已宣布将采购15架M-346高级教练机,预计首架飞机将于2010年交付。韩国与美国联合研制的T-50 “金鹰”教练机生产型于2005年12月开始交付韩国空军服役,到2007年10月,首批在T-50上受训的飞行员已成功毕业。

2007年11月14日俄罗斯塔斯社报道称,雅克-130战斗教练机已顺利完成国家试验,俄空军总司令亚历山大·泽林已签署命令,批准生产首批至少10架雅克-130型喷气式教练机。该飞机被俄罗斯空军选作空军飞行员进行基础和高级训练的基本机型,也就是说,除初级训练外,俄罗斯几乎所有的军机飞行员培训都将在雅克-130上进行。

“雅克130”高级教练机
“雅克130”高级教练机

高机动性战斗机对飞行员的要求

战斗机机动性的发展

一般来说,飞机的机动性是指飞机在一定的时间内改变其飞行速度、飞行高度和飞行方向的能力。

但从系统论的角度出发,战斗机的机动性应该考虑的是以飞机为载体,包括飞行员、武器、电子设备和机电系统等在内,整个空中战斗平台的机动性。因为只有整个平台具有了高度的机动性,在作战中才能达成出其不意、先敌发现、先敌跟踪、先敌占位、先敌瞄准、先敌攻击等先机,从而争取战场优势并由优势转换成最终的胜利。

由于汲取了越南战争的经验与教训,以美国为首的西方国家对其第三代战斗机提出了新的要求,普遍强调其中对空战机动性的要求。典型的三代机诸如F-15、F-16、F-18和法国的“幻影”2000以及苏联时期开始研制的米格-29和苏-27等三代战斗机都以较高的飞行机动性闻名于世。

为了获得高飞行机动性能,相关先进战斗机主要采取的措施有:提高飞机推重比、应用边条翼和翼身融合体、配备前后缘襟翼或缝翼、采用电传操纵和放宽静稳定度。

第三代战斗机以提高一般飞行机动性为出发点,最终达成了整个平台的高机动性;而以F-22为代表的四代机则是从进一步提高整个作战平台的机动性要求出发,利用现代科学技术的发展,对飞机的所有软硬件进行合理的综合并以飞行员为中心全面提升作战潜能,打造了新一代平台机动性更高的战斗机。

山鹰越飞越高
山鹰越飞越高

现代战斗机对飞行员的要求

第二代飞机进行作战飞行时,飞行员的重要任务之一是驾驶飞机进行机动飞行,以尽快达到可攻击范围,并在攻击后迅速逃离。虽然传统战斗机在某些反映飞行机动性指标上与现代三代机相差不大,但是这些指标在很多情况下不具有实战意义。以可控飞行迎角为例,一些传统战斗机通过改进也能达到接近F-16的水平,但是这些飞机往往在远小于最大可控飞行迎角就进入分离状态,此时横航向特性也变坏,因此在最大可控飞行迎角前的较大范围内可控性较差。由于没有飞行边界的控制措施,空战中飞行员出于对进入失速和尾旋的担心,一般不敢在临界点做大的或急剧的机动动作。因为这种情况下,飞行员的注意力主要关注飞机的过载、迎角、侧滑角和速度变化情况,很难集中精力投入战斗。因此驾驶传统战斗机进行作战的飞行员更像是驾驶战斗员。

随着战斗机机动性能力的不断提高,对飞行员的要求也发生了根本性的变化。现代战斗机的平台气动特性已有了质的提升,动力特性更加优异,同时普遍采用了电传操纵系统,飞行员在驾驶机动性更高的现代先进战斗机时,一般无需担心会进入不可控危险状态,可以在较大范围内实施 “无忧虑操纵”,从而将战斗机的飞行机动性发挥到极致。另外从提高战斗机整个平台机动性的角度考虑,现代战斗机普遍采用了数字化座舱、综合的航电火控系统、高机动导弹、数据链、传感器信息综合、地形跟踪、双杆操纵、夜视兼容的头盔瞄准具以及隐身等先进技术,整个平台机动性得到了大幅提高,这样“时间”的重要性就越加凸显,因此现代和未来战斗机飞行员的主要任务正从繁重的驾驶任务中解脱出来,转而需要在高机动对抗作战过程中以最快的速度进行信息的收集、判断以及决策,这对飞行员的定位转为决策战斗员。

分析国外专业机构的研究成果可以发现,现代和未来高机动作战飞机对飞行员能力主要提出了以下要求:

1.具有驾驶飞机进行高机动飞行的能力;

2.将飞行技能变成潜意识的本能反应;

3.熟练使用基于机载计算机系统的显示器多选菜单;

4.将各种不同来源信息进行快速预处理的能力;

5.多任务优先级迅速排序能力;

6.准确判断和把握使用相应技术手段时机的能力;

7.在掌握上述能力的基础上,形成合乎未来作战要求的注意力分配习性。

上述提出的要求主要分为飞行驾驶、信息处理和注意力分配三个方面。7项要求中每一条都具有挑战性,但最难把握的可能是最后一条,因为飞行员只有在掌握了满足现代战斗机前6项要求的基础上,经过模拟演习对抗甚至实战的心得总结才能最终养成。由此也可以看出为适应未来作战需求,飞行员的培养面临挑战,同时也对培养飞行员的教练机提出了新的更高的要求。

国外教练机发展情况分析

为了培养适合未来作战需要的战斗机飞行员,以欧美空军大国为代表的相关研究机构和教练机厂商提出了三种解决方案。第一种是用三代机的双座同型教练机完成训练任务;其次是一种折中方案,是在原有高级教练机的基础上进行改进,主要包括小幅提升飞行性能、基本综合的数字信息化和相关的任务能力模拟;最后一种是设计新的高级教练机,满足飞行员培养需要,模拟现代先进战斗机的机动性。

在三代机刚刚出现时,空军大国迫于当时的教练机严重缺乏,因此只有采用三代机的双座教练机进行飞行驾驶训练,至于信息处理和注意力分配部分只能回到单座战斗机上才能形成。这种方法的结果是同型双座机的比例高达1∶4到1∶6(一般认为在10%-14%较为合适),而且飞行员很多能力的训练在单座战斗机上完成,代价高昂,也只有美国这样的大国才能办到。小国空军为了拥有先进战斗机,不得不在采购战斗机时高比例购置同型双座机,比例一般在1∶4,最高的达到1∶2。因此第一种方案是迫不得已的方法,其维持的费用太高,且使作战飞机的实装寿命大量消耗在训练中,不利于战斗力的保持。

第二种解决方案比第一种稍好,飞行员信息处理能力得到了加强,但是限于平台的基本特性,难以模拟现代先进战斗机的飞行机动能力,同时由于没有电传操纵系统,若想把飞行技能变成潜意识的本能反应很难实现。这种方案最关键的问题是难于形成注意力分配训练,即为了保证训练安全,飞行员的高机动性难以达成;而要完成有限度的机动性训练,平台的限制也将使飞行员的注意力主要集中在驾驶上。现代先进战斗机对飞行员的要求在这种方案下只能很有局限地训练,而且培养出来的飞行员很可能会形成一些不良习惯,需要在后续战斗机双座或单座上纠正,因此这种方案治标不治本。

第三种解决方案的代表教练机是俄罗斯的雅克-130、意大利的M-346、韩国和美国合作的T-50等。这些教练机均是21世纪的新一代高级教练机,设计的主要目的就是满足现在和未来作战对飞行员综合能力培养的需要,它们融合了先进战斗机的理念和技术,采用了综合训练系统、嵌入式训练系统等最新的训练手段,可以低成本地模拟先进战斗机整个平台的高机动性。使用这些教练机,飞行员将可以在高级训练阶段基本养成上述所需要的能力,同时可大幅减少战斗机同型教练机的数量,并大大降低实装战斗机用在培养飞行员一般技能上所花费的飞行时间。另外这种教练机的改进型可以完成飞行员基础改装训练,甚至是战斗机飞行员的伴随训练,这将对一个国家空军战斗力的形成和保持起到至关重要的作用。

上述分析表明,现代和未来作战飞机对飞行员提出的能力要求是一种综合性要求,教练机需要全方面满足这些要求,单纯强调哪一方面,对飞行员能力的培养都会造成“短板效应”,进而使后续战斗机机种消耗增加。

在分析高机动性战斗机的发展对飞行员能力需求基础上,我国教练机研发基地——洪都航空工业集团——自主研发了与雅克-130、M-346和T-50类似的新一代高级教练机L15。为人们提供了一种与世界同步的选择。 甘四华

(本文来源:航空在线 作者:晓 勇)
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