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美国T-X教练机竞标之往日重现

环球资讯+  · 公众号  · 军事  · 2017-03-25 14:55

正文


2016年9月13日,随着美国波音公司对外公开T-X高级教练机样机,美军下一代空军教练机计划(T-X计划)的四款竞标产品终于全部亮相。作为美国空军新世纪以来最大规模的教练机更新及竞标项目,T-X计划吸引了美国国内几大主要军机生产商全面参与,并提出了多个方案。此间,特别值得注意的是,这些教练机方案竟然都能在历史中找到相对应的影子。

 


不得不换的T-38

说来奇怪,作为全球最强大的空中力量,美国空军自1947年建军至今虽然已更换了众多战斗机型号,但二战结束以来的大部分时间里,却一直使用一种高级教练机——1961年开始服役的T-38“禽爪”高级教练机,其总产量1146架,至今已服役55年。在服役过程中,T-38经过三次航电和动力的升级,依靠其良好的操纵性和经济性,目前仍是美国空军唯一的高级教练机。

作为一款从N-156方案发展而来的高级教练机,T-38在二代机中的机动性还算优秀(编注:也许有读者并不熟悉N-156方案,但在该方案上发展出来的F-5A/B“自由战士”和F-5E/F“虎”系列战斗机一定不会让人陌生)。加之可实现超声速飞行,该机一度为美军所青睐并不奇怪,但时至今日,受原始设计局限,T-38的基本性能早已无法满足第三代战机的训练要求了。美国空军之所以继续使用T-38作为高级教练机,除该机经济性好、飞行性能尚且堪用外,大量双座型三代机正在服役也是重要原因,因为新飞行员在使用双座型三代机进行改装飞行训练时,可借此提高技术水平。


不过,随着四代机的大批量服役,以往T-38高级教练机加双座型三代机的培训模式,已难以适应训练需求。一方面,T-38早在1972年就已停产,虽然此后经历过数次升级,但T-38机队整体上早已老迈不堪。2008年4月23日,一架T-38因结构疲劳在空中解体,导致学员和教官死亡;2009年5月,又有一架T-38在训练中坠毁。要彻底翻新这些老飞机不仅耗资庞大,也不太现实。另一方面,美军现在服役的四代机,无论是昂贵的F-22,还是相对“廉价”的F-35A/B/C,都是清一色的单座型号,没有设计可供转换飞行训练的双座型战机。在目前F-15D、F-16D等双座型三代机在役的情况下,四代机全部为单座型的问题还不算严重,但随着这些双座型三代机逐渐老化,相关问题正在逐渐凸显。

也正是基于上述考虑,美国空军才进行T-X教练机招标,并计划用新型教练机一举取代之前的高级教练机-双座战斗机培训体系。新型教练机的采购数量可能为350架,将用于飞行学员毕业训练和战斗机入门飞行训练。根据美国空军2015年3月25日公布的新型教练机关键需求,该机将具备不小于64.7%的操作可靠性;在3000至6000米高度,以80%燃油重量、不高于15度的小俯仰角飞行时,可维持6.5G的限制过载不少于15秒。美军其他需求还包括:携载模拟雷达、数据链、雷达告警接收器、态势感知显示器,以及类似F-22和F-35的玻璃化座舱。T-X新教练机还必须具备模拟使用空对空以及空对地武器的能力,包括AIM-120空空导弹以及小直径炸弹。

此外,新型教练机应具备为F-22培养飞行员的能力,模拟系统要能为学员提供生理提示,航空电子等系统应模块化且具备开放式结构,可随时升级,生命周期成本20年内不得超过353亿美元(按当年币值算)。

在这些技术要求里,有关携载模拟雷达、数据链、雷达告警接收器、态势感知显示器,实现玻璃化座舱,以及模拟携带各类空空导弹和空地武器,较容易实现。毕竟,这些“模拟”主要依靠电子设备的进一步升级,对于飞机飞行性能的要求并不高,甚至连彻底升级航电系统的T-38高级教练机理论上都能完成这些任务,真正要求高的是其飞行性能,这些三代机以上水平的机动性指标,意味着只有全新研制的高性能教练机才能满足需求。

竞标之初,有多家美国公司加入竞争,而经过几轮较量后,目前只剩下四家公司,分别是洛克希德-马丁公司,波音公司,诺斯罗普-格鲁曼公司和雷神公司。

 


“美国山鹰”VS“美国猎鹰”

正如马克·吐温曾说的那样:历史从不重演,但它押韵。进入本次T-X竞标的四家公司,其产品虽然有新有旧,但在竞争形势上,不由得让人仿佛有往昔重现的感觉。

作为T-38的生产商,诺-格自然对新一代教练机志在必得,不过在选型上,诺-格公司其实经历过不小的波折。最初,在美国空军发布T-X详细技术要求前,诺-格公司的计划是选择与BAE公司合作,在英国“鹰”T2/128式高级教练机基础上研制美国新一代高级教练机。应该说,这种选择相当“接地气”,毕竟“鹰”式高级教练机属于久经考验的型号,美国海军装备的T-45C“苍鹰”舰载教练机便是在其基础上研制的,再考虑到该机技术成熟可靠,未来即使进行大规模改进,其价格也能控制在合适范围内。


不过,2015年2月15日,经过评估后,诺-格公司宣布放弃这一研制计划,改为“全新研制”。外界猜测,这更多是出于满足空军技术要求的考虑。2016年8月26日,诺-格公司全新研制的T-X竞标机样机完成首飞。从试飞照片可以发现,该机内部编号为N400NT。虽然该机号称“全新研制”,不过明眼人一看就明白,该机的研制基础依然是T-38。从外观上看,较此前的T-38高级教练机,该机最大的改进之处就是将两台J8-5R小型涡喷发动机更换为一台无加力F404-GE-402中型涡扇发动机,其最大军用推力比之前增加了168%,比起之前的加力推力也增加近90%。推力的大幅提升,使之具备了超声速巡航的潜力。当然,更大推力的发动机也带来飞机设计的一系列变化,包括更大尺寸的两侧进气道和更长的后机身。飞机的主翼也进行了修改,其梯形翼在翼根部像F-5E/F一样增加了边条,同时机身也效仿F-22、F-35等四代机,改成接近菱形的机身截面。这些改进不仅大幅提升了机动性,也在一定程度上减少了飞机的雷达反射截面。当然,对高级教练机而言,减少雷达反射截面的意义极为有限,这样做更多是想利用折缝,在气动上起到类似F/A-18前缘边条的作用,从而改善飞机的升力特征及机动性。


事实上,类似的情况在历史上也有先例。1982年,诺斯罗普推出的F-20战斗机,就是F-5E战斗机更换F404-GE-100发动机后进行全面改进的产品。时隔24年后,诺-格公司对F-5系列的直系亲属T-38进行的这一轮改进,确实有点似曾相识的感觉。

雷神公司提出的T-100竞标方案,也是身世坎坷。该方案基础为意大利阿莱尼亚公司开发的M-346高级教练机,其实质上是俄罗斯雅科夫列夫设计局雅克-130高级教练机的意大利版(阿莱尼亚公司在与雅科夫列夫终止合作后,用获得的雅克-130资料“自行开发”)。 阿莱尼亚公司最初在2013年找到通用动力公司作为合作伙伴,但后者于2015年3月宣布退出T-X竞标,因此合作伙伴在2016年2月换成了雷神公司。

T-100或者说M346,作为一款典型的当代高级教练机,在技术性能上是合格的,而且该机从一开始就使用两台霍尼韦尔F124-GA-200发动机,也保证了美军对新型高级教练机飞行性能的需求。更重要的是,该机已获得包括意大利、以色列、波兰和新加坡等国68架订单,将来还可能获得更多海外订单,从而为降低成本创造了条件。


这两款教练机的竞争情形,也很容易让人联想到中国空军从2000年前后延续至今的新一代高级教练机竞争——国产JL-9“山鹰”高级教练机与L-15“猎鹰”高级教练机同台竞技的情况。JL-9“山鹰”高级教练机,是由我军大量装备的二代教练机歼教-7深度改进而来,换装了新发动机,修改了气动布局,采用了新一代的航电系统。而L-15“猎鹰”高级教练机,则是在借鉴雅克-130高教机的基础上自行设计;“山鹰”使用单台中等推力发动机,“猎鹰”使用两台小推力涡扇发动机;“山鹰”保留了歼教-7时代就有的超声速飞行能力,而“猎鹰”目前仍是一款高亚声速高教机。在T-X教练机竞标项目中,N400NT的改进与“山鹰”如出一辙(动力系统的改进跨度更大),而T-100则干脆就是雅克-130的“欧洲表亲”,称呼二者为“美国山鹰”与“美国猎鹰”,似乎再合适不过了。

 


“小战隼”VS“小黄蜂”

另外两个竞争对手的教练机,同样是现成设计与全新研制共存。其中,洛-马公司的竞标产品,是与韩国航太工业公司合作研制的T-50“金鹰”高级教练机。该机1997年开始研制,2001年生产出首架样机并在次年首飞,2004年开始量产。在T-50的研制过程中,虽然韩国航太工业公司号称是研制计划的主承包商,洛-马公司为主要分包商,负责机翼、飞行控制系统和航空电子系统的研制,并在整个项目研制过程中提供技术支持,但外界普遍认为,基于航太工业公司几乎为零的航空研制经验,这个项目能在短时间内迅速完成,必然是拥有雄厚技术实力的洛-马公司一手包办的结果。

T-50教练机以F-16“战隼”战斗机为基础设计,两者结构及子系统有70%至80%的共通性。不过,考虑到教练机的战技术指标并没有战斗机那么严苛,T-50体量较F-16缩小了不少,其全机尺寸只有F-16的80%,重量则只有F-16的70%,动力系统配置也大幅降低,从一台F110级别的大推力涡扇发动机换成一台F404-GE-102中等推力涡扇发动机。


比起T-50这款广为人知的高级教练机,2016年9月,才第一次发布样机的波音T-X原型机显得颇为陌生。最初,波音公司与瑞典萨博公司合作,打算基于“鹰狮”战斗机双座型研制教练机,但随后又表示要全新研制,并在2016年完成了教练机样机的研制。从波音公司最初发布的CG图看,其T-X教练机方案虽然保持了传统的前机身、进气道及平直梯形翼,但却采用了与YF-23一样的V型尾翼。然而,最终出现的样机却选择了常规的倾斜双垂尾和牵动平尾,这也许是出于技术稳妥的考虑。虽然一开始波音公司计划在“鹰狮”战斗机基础上研制教练机,但波音T-X方案的机身、机翼、进气道甚至起落架结构,都和双座型“鹰狮”完全不同,只有发动机的级别相同。波音T-X方案使用一台带加力的F404-GE-402发动机,而“鹰狮”使用的是基于F404发展而来的RM12涡扇发动机。

尽管是“全新研制”,但波音T-X方案使用的气动布局、进气道结构,特别是其大边条配合倾斜双垂尾的设计,很容易让人们联想到波音公司的另一款产品——F/A-18“大黄蜂”。当然,后者使用的是两台F404-GE-400涡扇发动机,尺寸和动力都要比波音T-X方案大不少。两者如出一辙的设计,反映出波音公司在研制中节省资金和降低技术风险的多重考虑。

上世纪70年代初,美国空军设立新一代轻型战斗机项目,并从五家投标公司中选出通用动力和诺斯罗普两家公司,分别研制YF-16和YF-17两款轻型战斗机参与竞标。随后YF-16发展为F-16,并成为第三代战斗机中产量最大的一款,在通用动力航空业务被洛-马收购后,F-16成为洛-马公司在F-35项目前收益最好的外贸战斗机。YF-17则在引入麦道公司加盟后成功上舰,麦道被波音收购后,该机也成为波音公司最重要的舰载机项目。40多年后,以这两款战机衍生而来的教练机再次同台竞技,让人不得不感慨历史竟如此巧合。

 


不只算经济账的T-X

由于需要承担飞行员培训任务,教练机的飞行时间一般较长,因此对经济性要求非常高。大多数优秀的教练机,其飞行性能也许并不出众,但必须有较低的飞行成本。此外,教练机的勤务性也很重要,这样既能降低飞行及维护成本,也能保障飞机具备较高的在航率,从而满足高强度训练需求。美国空军虽然向来以追求先进技术而著称,但在教练机的选择上却突出了经济性的特点,无论是此前参与竞标的“蝎子”和“鹰”式教练机,还是N400NT,或者直接利用现成教练机竞标的T-100和T-50,都遵循着经济性这一传统。

如上文所述,通过此次招标,美军想用新型高级教练机一次性替换掉老式高级教练机和双座型战斗机两种飞机,因此对其飞行性能提出了更高的要求。军方甚至放出风声说,在F-15、F-16和F/A-18战机退役后,美军假想敌部队或将采购新型高级教练机作为未来的假想敌战机。作为要与F-22“过招”的机型,新型高级教练机对机动性的要求自然也不一般,因此此次竞标的几款教练机不仅在气动布局上向三代机靠拢,连发动机也一改低油耗、长寿命、小型发动机的传统,全面使用F404级别的中等推力发动机,以便拥有较大的推重比。

目前来看,除早已成熟的T-50和T-100两种高级教练机外,诺-格的N400NT和波音的T-X原型机,还处于试飞早期阶段,甚至尚未首飞。在这个时间点预言哪家公司的产品会胜出显然为时尚早,不过,有一点似乎可以肯定:诺-格的N400NT、波音的T-X和洛马的T-50,都使用了通用动力的F404系列涡扇发动机作为动力,而考虑到T-100那纯正的俄罗斯血统,这个方案并不为人看好。因此,无论结局如何,通用动力作为发动机提供商,都将成为笑到最后的大赢家。

本文经《世界军事》授权转载  编辑:张淋清

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