張弘
(中航工業(yè)洪都)
對(duì)教練機(jī)裝備跨越發(fā)展六個(gè)問題的思考
Thinking on Six Questionsof Striding Development of Trainers
張弘
(中航工業(yè)洪都)
教練機(jī)是飛行初學(xué)者的搖籃、飛行精英的熔爐。軍用教練機(jī)是教練機(jī)中技術(shù)要求最高的機(jī)種,是航空兵力量建設(shè)的鋪路石。以教學(xué)任務(wù)為中心的專用噴氣式教練機(jī)的研發(fā)已歷經(jīng)60多年的發(fā)展,期間隨著使用需求的變化不斷融入教育學(xué)、教育心理學(xué)和飛行訓(xùn)練理論等相關(guān)學(xué)科理論的前沿成果。隨著主戰(zhàn)裝備加速升級(jí)換代,世界各國(guó)都在構(gòu)建面向未來的軍事飛行人員教育訓(xùn)練和教練機(jī)體制,也在不斷更新教練機(jī)使用理念,教練機(jī)裝備跨代發(fā)展需求凸顯。
近年來,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈、用戶要求的日益苛刻,促使我們更加積極主動(dòng)地去思考相關(guān)問題,并在工程實(shí)踐中按照長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃逐步落實(shí)和解決。這些問題主要包括六個(gè)方面:主戰(zhàn)裝備的發(fā)展對(duì)教練機(jī)的研制提出何種要求?世界上高級(jí)教練機(jī)的發(fā)展主流趨勢(shì)到底是什么?高級(jí)教練機(jī)應(yīng)如何做到與主戰(zhàn)裝備的無縫銜接?五代機(jī)飛行員訓(xùn)練體系需要何種高級(jí)教練機(jī)?有人/無人雙模的六代機(jī)又可能需要高級(jí)教練機(jī)具備何種技術(shù)特點(diǎn)?以L15飛機(jī)為代表的高端教練機(jī)裝備研發(fā)還需要哪些科學(xué)研究支撐,還需要提升哪些能力?
本文意在對(duì)上述問題進(jìn)行探討,以期探索中航工業(yè)教練機(jī)產(chǎn)業(yè)整體跨越之路。
未來空、海軍航空主戰(zhàn)裝備發(fā)展的目的是打贏未來的戰(zhàn)爭(zhēng),其基礎(chǔ)是未來的作戰(zhàn)環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)所提出的作戰(zhàn)能力要求。未來的作戰(zhàn)最突出特點(diǎn)就是“空天時(shí)代的信息化體系對(duì)抗”,這種作戰(zhàn)特點(diǎn)非常強(qiáng)調(diào)人和系統(tǒng)的集成整合水平。在強(qiáng)對(duì)抗中,整合水平越高的一方獲勝的理論概率更高。這種對(duì)未來作戰(zhàn)能力的要求包含兩方面的內(nèi)容:一方面體現(xiàn)在對(duì)裝備的要求,促進(jìn)了主戰(zhàn)裝備的發(fā)展;另一方面又對(duì)操控裝備的作戰(zhàn)人員提出了很高的能力要求,促進(jìn)了訓(xùn)練體制、訓(xùn)練裝備體系等的發(fā)展。教練機(jī)是訓(xùn)練裝備體系中的核心組成,專業(yè)教練機(jī)一般壽命都在8000飛行小時(shí)以上,新研型號(hào)一般至少10000飛行小時(shí)以上,至少要用25年以上。假設(shè)研發(fā)周期為5年,那么一型教練機(jī)至少會(huì)影響部隊(duì)未來5-30年間的戰(zhàn)斗力生成質(zhì)量。
未來的主戰(zhàn)裝備隱身性能更好,抵達(dá)戰(zhàn)區(qū)的速度更快,機(jī)動(dòng)性更強(qiáng),對(duì)信息技術(shù)的依靠性更強(qiáng),也比今天的裝備更加致命。未來的作戰(zhàn)人員將成為全天候、全地理環(huán)境、高度信息化的聯(lián)合作戰(zhàn)體系中的高智能作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)。未來的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員不僅要能駕馭先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行持續(xù)大過載、高能量機(jī)動(dòng),還要具備從錯(cuò)綜復(fù)雜的信息源中綜合各種信息、快速進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)決策的能力,更要學(xué)會(huì)管理,充分協(xié)調(diào)資源、協(xié)同作戰(zhàn)、以最小的代價(jià)完成任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)這種能力培養(yǎng)目標(biāo),整個(gè)訓(xùn)練體制要讓飛行學(xué)員在教練機(jī)訓(xùn)練階段接受更多的、更具有廣泛適應(yīng)性的訓(xùn)練內(nèi)容,為未來主戰(zhàn)裝備和相關(guān)戰(zhàn)術(shù)做好準(zhǔn)備,為比以前更廣泛和更加不同的任務(wù)領(lǐng)域做好準(zhǔn)備,從而使畢業(yè)學(xué)員真正做好準(zhǔn)備去迎接未來作戰(zhàn)任務(wù),而非僅僅是成為噴氣式飛機(jī)駕駛員而已。
飛行員培養(yǎng)的新需求要求教練機(jī)能夠提供相應(yīng)的能力培養(yǎng)環(huán)境,簡(jiǎn)單說可以分為態(tài)勢(shì)管理能力培養(yǎng)環(huán)境、風(fēng)險(xiǎn)管理能力培養(yǎng)環(huán)境和任務(wù)管理能力培養(yǎng)環(huán)境等三類環(huán)境。
其中,“態(tài)勢(shì)”指的是影響飛機(jī)和機(jī)組的因素及狀態(tài),簡(jiǎn)單的說就是飛行員周圍發(fā)生的情況。“態(tài)勢(shì)管理”就是要在特定時(shí)間段內(nèi),對(duì)影響飛機(jī)和機(jī)組的因素及狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確理解,并采取合理有效的手段完成預(yù)先規(guī)劃的或是突發(fā)的任務(wù)。態(tài)勢(shì)管理能力的培養(yǎng)環(huán)境又包含5個(gè)方面:
一是精確操控環(huán)境,也就是飛行學(xué)員練習(xí)精確控制輸入量,讓計(jì)算機(jī)精細(xì)化控制機(jī)動(dòng)飛行。未來的主戰(zhàn)裝備不管采用的是電傳操縱系統(tǒng)還是光傳操縱系統(tǒng),其本質(zhì)都是人通過操控裝置控制計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)按照預(yù)先定義的控制規(guī)律精確地協(xié)調(diào)控制飛機(jī)多個(gè)可調(diào)氣動(dòng)控制面,同時(shí)有可能還要對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)也進(jìn)行精確控制、矢量控制,從而使飛機(jī)敏捷、高效地完成預(yù)想的機(jī)動(dòng)飛行動(dòng)作。教練機(jī)上有這樣的操控環(huán)境或是能夠模擬出這樣的操控環(huán)境,就能夠使飛行學(xué)員養(yǎng)成正確的操控習(xí)慣,防止養(yǎng)成“痼癖”。
二是能量管理環(huán)境,也就是飛行學(xué)員精確控制飛行態(tài)勢(shì)以確保連續(xù)機(jī)動(dòng)能量?;仡櫩諔?zhàn)歷史,機(jī)動(dòng)能量一直是空戰(zhàn)制勝的關(guān)鍵之一。三代機(jī)強(qiáng)調(diào)了能量機(jī)動(dòng)性,四代機(jī)利用先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和推力矢量,更加突出了高能量機(jī)動(dòng)。教練機(jī)具有類似的環(huán)境,可以使飛行學(xué)員盡早熟悉連續(xù)機(jī)動(dòng)飛行中保持飛機(jī)能量的方式方法,提高技能 “正遷移”,提高后續(xù)訓(xùn)練的效率。
三是高機(jī)動(dòng)環(huán)境,也就是讓飛行學(xué)員在實(shí)際飛行中增強(qiáng)過載意識(shí)和抗大過載、連續(xù)過載能力。以美軍為例,上世紀(jì)八、九十年代大量裝備F-16等高敏捷性戰(zhàn)斗機(jī)后,由于 “推拉桿效應(yīng)”,即小過載推拉桿操縱后,連接大過載動(dòng)作易使飛行員產(chǎn)生短時(shí)反應(yīng)遲鈍、意識(shí)喪失等問題,造成飛行事故頻發(fā),導(dǎo)致二代機(jī)不存在的 “推拉桿效應(yīng)”成為了三代機(jī)飛行員的 “必修課”。剛畢業(yè)的新飛行員在分配到F-16部隊(duì)之前,要在盧克訓(xùn)練基地訓(xùn)練兩年時(shí)間,最先補(bǔ)的課就是高機(jī)動(dòng)飛行。如果在教練機(jī)上就可以實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)飛行,那么就可以減少在更加“昂貴”的戰(zhàn)斗機(jī)上的補(bǔ)課,讓戰(zhàn)斗機(jī)的壽命用于更高級(jí)的戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練和作戰(zhàn)。
四是信息化環(huán)境,也就是飛行學(xué)員需要循序漸進(jìn)地養(yǎng)成快速、準(zhǔn)確判讀數(shù)字信息和多源信息的能力。第三代以上的戰(zhàn)斗機(jī)多數(shù)在座艙內(nèi)配置一個(gè)平顯、三個(gè)多功能顯示器或是一塊觸摸屏顯示器,有的還配置了頭盔顯示器等,同時(shí)座艙內(nèi)還有多種信息提示、告警和通信聯(lián)絡(luò)信息。戰(zhàn)斗機(jī)飛行員置身于座艙中,視覺和聽覺經(jīng)常充斥著各種信息,需要自己對(duì)這些信息進(jìn)行篩選、判斷、快速確定優(yōu)先級(jí)別,甚至同時(shí)還要在高威脅作戰(zhàn)環(huán)境中面臨敵機(jī)導(dǎo)彈攻擊或是地面防空武器射擊的情況下,考慮采用何種戰(zhàn)術(shù)完成作戰(zhàn)任務(wù)。國(guó)內(nèi)外的研究都表明,這種能力需要從飛行訓(xùn)練的早期 (也就是教練機(jī)訓(xùn)練階段)就開始逐漸養(yǎng)成,否則一旦不符合戰(zhàn)斗機(jī)要求的注意力分配和轉(zhuǎn)移習(xí)慣“定型”后,就需要花更大的代價(jià)來糾偏。
五是座艙/機(jī)組資源管理環(huán)境,也就是培養(yǎng)飛行學(xué)員準(zhǔn)確判斷工作負(fù)擔(dān)并在必要時(shí)請(qǐng)求支援的能力?!皺C(jī)組資源管理”一詞源自民航,經(jīng)典的解釋是“所有可用資源的有效利用(硬件、軟件和人力),以獲得安全有效的飛行運(yùn)行”,換句話說就是,“組織所有可用資源,組織團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成任務(wù)”。對(duì)于軍用運(yùn)輸機(jī)等多成員機(jī)組而言,這個(gè)詞仍然適用,但是對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員,尤其是單座戰(zhàn)斗機(jī)飛行員而言,就是“座艙資源管理”。未來的先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)飛行員要想取勝,必須成為好的“座艙”領(lǐng)導(dǎo)者,為了完成任務(wù),所有類型的資源都應(yīng)當(dāng)予以考慮。美軍戰(zhàn)斗機(jī)飛行員從上世紀(jì)九十年代開始逐漸強(qiáng)調(diào)“座艙資源管理”能力培養(yǎng)的重要性,有意識(shí)地在教練機(jī)訓(xùn)練課目中增加相關(guān)內(nèi)容,并做了硬性的訓(xùn)練規(guī)定。
未來主戰(zhàn)裝備飛行員的培養(yǎng),要求教練機(jī)能夠提供的第二類能力培養(yǎng)環(huán)境就是 “風(fēng)險(xiǎn)管理能力培養(yǎng)環(huán)境”,也就是飛行學(xué)員養(yǎng)成在計(jì)算機(jī)的幫助下進(jìn)行安全監(jiān)控和預(yù)防的習(xí)慣。這與大多數(shù)二代機(jī)需要飛行員消耗較多精力監(jiān)控危險(xiǎn)飛行邊界截然不同。第三代以上的戰(zhàn)斗機(jī)配置了機(jī)載計(jì)算機(jī),可以代替人來完成一些常規(guī)、程序性、重復(fù)性的安全監(jiān)控工作,按照要求給出不同等級(jí)的信息提示,必要時(shí)還可自動(dòng)控制避免飛機(jī)進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)。這種計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化控制能力的增強(qiáng),使得飛行員在飛行中的精力分配出現(xiàn)重大轉(zhuǎn)變,飛行員突然發(fā)現(xiàn)有的時(shí)候沒有事情可做,飛行的樂趣也少了很多,但這時(shí)往往意味著安全風(fēng)險(xiǎn)在悄悄降臨,真的出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)的處置反應(yīng)往往直接決定生死。飛行學(xué)員空中經(jīng)驗(yàn)少,精力分配習(xí)慣尚未定型,在飛行學(xué)員階段就注意培養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)管理意識(shí)可以為在戰(zhàn)斗機(jī)上少犯低級(jí)錯(cuò)誤奠定扎實(shí)的能力素質(zhì)基礎(chǔ)。
任務(wù)管理能力培養(yǎng)環(huán)境是培養(yǎng)未來主戰(zhàn)裝備飛行員,要求教練機(jī)能夠提供的第三類能力培養(yǎng)環(huán)境。主戰(zhàn)裝備的技術(shù)提高后所帶來的結(jié)果是減少每次作戰(zhàn)所需要的空勤人員。主戰(zhàn)裝備的信息技術(shù)和先進(jìn)導(dǎo)航系統(tǒng)將可以部分替代人力來完成信息的處理,但同時(shí),空中作戰(zhàn)也需要更加精確的情報(bào)和增加精確制導(dǎo)武器的使用。因而要求飛行員掌握先進(jìn)的信息系統(tǒng),能在飛行中進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃,能使用更多的武器執(zhí)行多目標(biāo)打擊任務(wù)。更加復(fù)雜的技術(shù)和任務(wù)環(huán)境要求戰(zhàn)斗飛行員具有更強(qiáng)的信息綜合、機(jī)載系統(tǒng)管理能力、態(tài)勢(shì)感知保持能力,能夠快速準(zhǔn)確理解信息化戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)并快速合理決策,實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)意圖。目前,這種任務(wù)管理能力的培養(yǎng)已經(jīng)前伸到了飛行學(xué)員訓(xùn)練階段,教練機(jī)顯然必須滿足相應(yīng)的要求。
未來主戰(zhàn)裝備的發(fā)展和未來作戰(zhàn)能力要求不僅會(huì)影響到整個(gè)訓(xùn)練體制和訓(xùn)練大綱的規(guī)劃,而且最終將集中到教練機(jī)發(fā)展要求上。當(dāng)然,整個(gè)訓(xùn)練體制的訓(xùn)練效益問題也是必須關(guān)注的問題,提高訓(xùn)練效益的關(guān)鍵是:讓每一個(gè)具有潛質(zhì)的學(xué)員成為真正的作戰(zhàn)人才;盡早淘汰每一個(gè)不能滿足未來作戰(zhàn)裝備和任務(wù)能力需求的學(xué)員。在教練機(jī)發(fā)展乃至教練機(jī)裝備體系構(gòu)建中,必須從整個(gè)訓(xùn)練體制全面考慮訓(xùn)練效率和訓(xùn)練成本的問題。
所謂的“高級(jí)教練機(jī)”是指飛行學(xué)員通過了飛行基礎(chǔ)訓(xùn)練,進(jìn)入專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練時(shí)所采用的教練機(jī)。對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)、攻擊機(jī)等作戰(zhàn)飛機(jī)而言,高級(jí)教練機(jī)主要用于高級(jí)飛行技術(shù)訓(xùn)練和部分戰(zhàn)斗技術(shù)訓(xùn)練。通過訓(xùn)練考核,淘汰不適于駕駛作戰(zhàn)飛機(jī)的學(xué)員(一般數(shù)量較少)。高級(jí)教練機(jī)在各國(guó)空軍裝備中起承上啟下的作用,占有重要地位,對(duì)飛行員學(xué)員的訓(xùn)練水平、訓(xùn)練質(zhì)量和訓(xùn)練效益均有很大影響。高級(jí)教練機(jī)配置原則是向前與基礎(chǔ)教練機(jī)形成合理的跨度,向后能與未來20-30年間的作戰(zhàn)飛機(jī)形成有效銜接,總體達(dá)到縮短飛行訓(xùn)練時(shí)間,降低飛行學(xué)員的淘汰率,提高訓(xùn)練效率的目的。
回顧噴氣式教練機(jī)的發(fā)展歷史,我們可以看出,噴氣式教練機(jī)已經(jīng)歷經(jīng)了三個(gè)主要的發(fā)展階段:
◎第一階段是上世紀(jì)40年代末到60年代末
為了滿足部隊(duì)安全培養(yǎng)高速噴氣機(jī)飛行員的需要,提高飛行教學(xué)的安全性。早期主要由在役噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)改雙座型而成,后來逐漸開始探索針對(duì)噴氣式飛機(jī)飛行訓(xùn)練專門設(shè)計(jì)教練機(jī)。這一階段的噴氣式教練機(jī)針對(duì)機(jī)械操縱系統(tǒng)和分立儀表判讀進(jìn)行高速噴氣式飛機(jī)飛行技術(shù)的教學(xué),在螺旋槳教練機(jī)和高速噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)間起到性能銜接的作用,減少飛行訓(xùn)練跨度,提高訓(xùn)練安全性,減少淘汰率。簡(jiǎn)單講就是,教練機(jī)從簡(jiǎn)化了武器等配置的雙座戰(zhàn)斗機(jī)變成了專業(yè)的教練機(jī),教練機(jī)的發(fā)展開始考慮 “人”——特別是新學(xué)員成才的規(guī)律。
這種培養(yǎng)思路的轉(zhuǎn)變?cè)诿绹?guó)空軍訓(xùn)練體制的高級(jí)教練機(jī)配置上顯得非常突出。1950年美軍飛行學(xué)員訓(xùn)練體制中開始引入T-33噴氣式教練機(jī),T-33是F-80的雙座改裝型。根據(jù)美軍史料,F(xiàn)-80是美國(guó)空軍第一架噴氣式戰(zhàn)斗機(jī),于1950年在朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)上與米格-15一起開創(chuàng)了噴氣機(jī)空戰(zhàn)的先河。之前的三年間,美軍已經(jīng)探索了將F-80直接作為高級(jí)教練機(jī)進(jìn)行學(xué)員培訓(xùn)的可能性,試驗(yàn)結(jié)果表明需要有雙座噴氣式教練機(jī)。T-33的單機(jī)價(jià)格約為F-80的1.3倍。
朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)使美軍意識(shí)到噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的空戰(zhàn)不僅需要專門培養(yǎng)高質(zhì)量的專業(yè)飛行員,而且還需要保持一定的數(shù)量規(guī)模。因此,1952年美軍發(fā)布全新飛行員訓(xùn)練計(jì)劃,引入“輕型飛機(jī)篩選計(jì)劃”提高初始學(xué)員的質(zhì)量,降低淘汰率。1958年,根據(jù)朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)的空戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和大量裝備噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的現(xiàn)狀,美軍開始執(zhí)行“全噴氣機(jī)訓(xùn)練計(jì)劃”,在當(dāng)時(shí)的兩階段學(xué)員訓(xùn)練中引入了T-37作為基礎(chǔ)教練機(jī),從而與高級(jí)教練機(jī)T-33構(gòu)成了簡(jiǎn)潔的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員培養(yǎng)體制。T-37是美國(guó)空軍第一架按照教練機(jī)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)的雙發(fā)基礎(chǔ)教練機(jī),其飛行特性有助于飛行學(xué)員將學(xué)到的操縱技能轉(zhuǎn)換到更大、更快的噴氣式飛機(jī)上去。當(dāng)時(shí)T-37的單機(jī)價(jià)格約為T-33的1.35倍,使得當(dāng)時(shí)的訓(xùn)練體制中基礎(chǔ)教練機(jī)的價(jià)格比高級(jí)教練機(jī)的價(jià)格還貴。
當(dāng)時(shí)在“全噴氣訓(xùn)練計(jì)劃”中最需要調(diào)整的環(huán)節(jié)就是T-33,因?yàn)門-33畢竟是“多了一把椅子”的“簡(jiǎn)化版”戰(zhàn)斗機(jī),并不太適合教學(xué)。美國(guó)空軍需要研制一種新型的性能優(yōu)于T-33的噴氣式教練機(jī),這樣可以使學(xué)員更好地適應(yīng)裝備的新型戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)F-4等。美國(guó)諾斯羅普公司當(dāng)時(shí)正在研發(fā)新型高性能輕型戰(zhàn)斗機(jī)N-156及其雙座教練型N-156T。當(dāng)時(shí)美國(guó)空軍對(duì)輕型戰(zhàn)斗機(jī)沒有興趣,卻對(duì)N-156T教練機(jī)“一見鐘情”,軍廠雙方一拍即合,經(jīng)過按需改型為專業(yè)高級(jí)教練機(jī)T-38A,成為美國(guó)空軍第一種超音速教練機(jī)。當(dāng)時(shí)選擇T-38的官方理由是與已經(jīng)服役的一些戰(zhàn)斗機(jī)相比性能優(yōu)良、維護(hù)使用費(fèi)用低。T-38自1961年服役于美國(guó)空軍,因其設(shè)計(jì)完善、使用經(jīng)濟(jì)、維護(hù)簡(jiǎn)便、性能優(yōu)秀和優(yōu)良的安全記錄,得到了廣泛的應(yīng)用。T-38A于1972年停產(chǎn),其中一些飛機(jī)改為AT-38B,成為戰(zhàn)斗入門教練機(jī),用于外掛彈藥投放訓(xùn)練。T-38A的單機(jī)價(jià)格在當(dāng)時(shí)算是相當(dāng)昂貴的,單機(jī)價(jià)格約為其前任T-33的6倍多。因其優(yōu)良的性能和低使用費(fèi)用,1974年到1982年美國(guó)空軍“雷鳥”特技表演隊(duì)和美國(guó)海軍戰(zhàn)斗機(jī)武器學(xué)校TOPGUN作戰(zhàn)模擬項(xiàng)目也選用了T-38A。近七萬名美國(guó)空軍飛行員在這種世界首型超聲速教練機(jī)上獲得了他們的飛行技能,至今T-38仍然在役,這充分表現(xiàn)出美國(guó)空軍當(dāng)年的項(xiàng)目采辦魄力和遠(yuǎn)見卓識(shí)。
◎第二階段是上世紀(jì)70年代到80年代末
隨著噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)和空中作戰(zhàn)技術(shù)的發(fā)展,飛行員的培養(yǎng)日趨復(fù)雜和昂貴。為在軍費(fèi)縮減的情況下,降低飛行員培養(yǎng)成本,減少淘汰率,提高訓(xùn)練體制效益,歐洲各國(guó)開始專門設(shè)計(jì)具有較高訓(xùn)練效能的,能夠承擔(dān)教練/作戰(zhàn)一體化任務(wù)的噴氣式教練機(jī)。這些基礎(chǔ)/高級(jí)教練機(jī)主要用于加強(qiáng)戰(zhàn)斗技術(shù)訓(xùn)練,著力提高訓(xùn)練效能。各國(guó)軍方都對(duì)這些教練機(jī)提出了教練/作戰(zhàn)一體化的要求,并強(qiáng)調(diào)模擬器是實(shí)際飛行訓(xùn)練的有效補(bǔ)充,同時(shí)各國(guó)還基于這些教練機(jī)開始構(gòu)建更合理、更科學(xué)的訓(xùn)練體制,大大提高了訓(xùn)練效益。這期間發(fā)展的典型機(jī)型是法、德合作的“阿爾法噴氣”、英國(guó)的“鷹”系列、意大利的MB-339、捷克的L-39和L-59、中國(guó)的K-8等。
◎第三階段是上世紀(jì)90年代初到現(xiàn)在
二十世紀(jì)九十年代開始,第三代戰(zhàn)斗機(jī)乃至更高性能主戰(zhàn)裝備的采購(gòu)維護(hù)費(fèi)用與軍費(fèi)總額限制之間的矛盾日益突出。伴隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束,各大國(guó)空軍不惜代價(jià)、優(yōu)先大量裝備戰(zhàn)斗機(jī)的情況成為歷史。美國(guó)憑借其雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力得以維持其數(shù)千架之多的第三代戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)隊(duì),前蘇聯(lián)則被完全拖垮。前蘇聯(lián)解體后至2004年前,俄空軍由于飛行員訓(xùn)練不足發(fā)生了許多飛行事故,航校飛行員訓(xùn)練水平不足,導(dǎo)致戰(zhàn)斗機(jī)壽命大量低層次消耗在補(bǔ)課上,戰(zhàn)斗機(jī) “買不起、用不起”的問題非常突出。為在滿足主戰(zhàn)裝備不斷提高的訓(xùn)練要求的同時(shí),降低整個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)飛行員訓(xùn)練體制的訓(xùn)練成本,一些國(guó)家開始發(fā)展新一代高級(jí)教練機(jī)。截止目前,國(guó)際上只有4型機(jī)是公認(rèn)具有競(jìng)爭(zhēng)力的,包括俄羅斯的雅克-130、韓/美聯(lián)合研制的T-50、意大利的M-346和中國(guó)的L15。新一代高級(jí)教練機(jī)出現(xiàn)有其歷史必然性。首先是強(qiáng)國(guó)軍隊(duì)紛紛“退役二代、換裝三代、發(fā)展四代”,主戰(zhàn)機(jī)隊(duì)發(fā)生質(zhì)變的同時(shí),軍費(fèi)緊縮又要求保規(guī)模,節(jié)省戰(zhàn)斗機(jī)壽命。其次是三代機(jī)大量、普遍裝備,意味著三代機(jī)平臺(tái)技術(shù)、數(shù)字電傳飛控、數(shù)字化綜合航電、數(shù)字化控制發(fā)動(dòng)機(jī)等技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟,安全性和成本已經(jīng)可以控制到允許在高級(jí)教練機(jī)上使用的程度。最后是新的使用要求,如面向未來主戰(zhàn)裝備培養(yǎng)人才的優(yōu)良教學(xué)功能和環(huán)境、教練/作戰(zhàn)/保規(guī)模一體化使用需求等等,都不是在傳統(tǒng)的二代機(jī)平臺(tái)上發(fā)展的教練機(jī)所能完全滿足的。
回顧這段發(fā)展歷程,應(yīng)該說是經(jīng)濟(jì)狀況不佳的前蘇聯(lián)/俄羅斯引領(lǐng)這一新潮流。俄羅斯空軍的理由有三條:一是壽命2000~3000飛行小時(shí)的三代機(jī)隊(duì)無法保持規(guī)?;l(fā)展;二是必須在減少戰(zhàn)斗機(jī)壽命損耗的同時(shí)保持高質(zhì)量飛行員隊(duì)伍規(guī)模;三是靠從培養(yǎng)二代機(jī)飛行員,再擇優(yōu)改裝三代機(jī)的人才培養(yǎng)模式,在面對(duì)三代機(jī)大量裝備的現(xiàn)實(shí)時(shí)就無法保證高質(zhì)量人才的規(guī)?;囵B(yǎng),因此“培養(yǎng)二代”的訓(xùn)練體制必須革新。俄羅斯空軍新高教項(xiàng)目的顯著特點(diǎn),后來也成為新一代高教機(jī)的發(fā)展標(biāo)桿,這些要求包括:
◆采用三代機(jī)氣動(dòng)布局,具備高機(jī)動(dòng)性和敏捷性
◆采用數(shù)字化控制渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),具有高推重比
◆采用數(shù)字電傳飛控系統(tǒng)、數(shù)字綜合航電系統(tǒng)、現(xiàn)代化座艙
◆要具有高安全性、高可靠性、長(zhǎng)壽命、高效費(fèi)比,同時(shí)還需要圍繞高級(jí)教練機(jī)組成綜合訓(xùn)練系統(tǒng)
◆依靠一機(jī)多型發(fā)展實(shí)現(xiàn)教練/作戰(zhàn)/保規(guī)模一體化
現(xiàn)在世界上高級(jí)教練機(jī)發(fā)展的主流趨勢(shì)可以用兩句話來總結(jié):
第一,既有先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性,又有教練機(jī)的低速安全操縱性
當(dāng)高級(jí)教練機(jī)具有與作戰(zhàn)飛機(jī)相似的飛行性能和機(jī)動(dòng)性時(shí),就可以加深學(xué)員對(duì)訓(xùn)練任務(wù)、乃至未來作戰(zhàn)任務(wù)的了解。一方面這可以使得心理、生理素質(zhì)達(dá)不到滿足未來作戰(zhàn)任務(wù)要求的學(xué)員被淘汰;另一方面,優(yōu)秀的學(xué)員可以更快提高技能水平,經(jīng)歷過高難度技能訓(xùn)練的飛行員可以更加自信、從容地應(yīng)對(duì)未來的挑戰(zhàn)。高級(jí)教練機(jī)的低速安全操縱性可以為學(xué)員提供一個(gè)安全可控的、可以循序漸進(jìn)提高難度的良好學(xué)習(xí)環(huán)境,在降低入門門檻的同時(shí)提高了學(xué)習(xí)質(zhì)量和成才率,從而可以使學(xué)員真正建立起面向先進(jìn)作戰(zhàn)飛機(jī)的、正確的飛行本能。
第二,低成本復(fù)現(xiàn)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的系統(tǒng)功能
先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的系統(tǒng)功能很多需要高性能機(jī)載設(shè)備的支持,但是高級(jí)教練機(jī)是有可能做到低成本的。因?yàn)椋瑱C(jī)載系統(tǒng)數(shù)字化以后,非常多的信息對(duì)飛行員體現(xiàn)為數(shù)字、符號(hào)、聲音、提示燈光等,這些都可以通過專門的嵌入式訓(xùn)練計(jì)算機(jī)進(jìn)行想定模擬,還能與數(shù)字綜合航電系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)整合,進(jìn)一步減少成本和占用空間。先進(jìn)的綜合航電系統(tǒng)和機(jī)載嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的組合在 “復(fù)現(xiàn)先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)系統(tǒng)功能”的同時(shí),可以靈活組配機(jī)載設(shè)備、“模擬”和“真實(shí)”相結(jié)合,既能滿足訓(xùn)練需求,又能減少設(shè)備費(fèi)用,大幅減少實(shí)彈實(shí)裝的訓(xùn)練使用。
只有滿足了這兩方面基本要求,高級(jí)教練機(jī)才能再通過綜合訓(xùn)練系統(tǒng)和相應(yīng)的體系配套建設(shè),為未來主戰(zhàn)裝備飛行員的培養(yǎng)提供良好的態(tài)勢(shì)管理能力培養(yǎng)環(huán)境、風(fēng)險(xiǎn)管理能力培養(yǎng)環(huán)境和任務(wù)管理能力培養(yǎng)環(huán)境。
能與主戰(zhàn)裝備實(shí)現(xiàn)無縫銜接的高級(jí)教練機(jī)首先應(yīng)該在飛機(jī)平臺(tái)能力設(shè)計(jì)上達(dá)到 “低成本復(fù)現(xiàn)主戰(zhàn)裝備的飛行性能和系統(tǒng)功能”,這里的主戰(zhàn)裝備是指在未來20-30年間的。但是如何滿足 “基本飛行、技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)的全部訓(xùn)練需求”呢?這就需要追根溯源。
未來飛行訓(xùn)練的核心在于提高人執(zhí)行任務(wù)的能力,這種以人為本,以能力培養(yǎng)為中心的訓(xùn)練裝備發(fā)展要求,目的是以能夠又好、又快、又省地批量培養(yǎng)滿足部隊(duì)任務(wù)需求的飛行員。那么怎么落實(shí)呢?具體說就是 “下載”,戰(zhàn)斗機(jī)的訓(xùn)練任務(wù)向教練機(jī)下載,教練機(jī)的訓(xùn)練任務(wù)向地面模擬器下載,地面模擬器的訓(xùn)練任務(wù)向計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段下載,也就是在最可能產(chǎn)生訓(xùn)練效益的訓(xùn)練階段使用最具有訓(xùn)練效益的訓(xùn)練手段, “在正確的時(shí)間,用正確的方法,教正確的技能,從而最終達(dá)到正確的學(xué)習(xí)效果”。如果不是以作戰(zhàn)任務(wù)為基礎(chǔ)的話,則很有可能在訓(xùn)練中導(dǎo)致因無效訓(xùn)練造成的浪費(fèi)和錯(cuò)誤淘汰。其關(guān)鍵在于什么樣的任務(wù)需要什么樣的訓(xùn)練裝備,訓(xùn)練戰(zhàn)斗機(jī)飛行員就應(yīng)該采用戰(zhàn)斗訓(xùn)練的思維而不是駕駛訓(xùn)練的思維方式,新的教練裝備就應(yīng)該讓學(xué)員可以更容易掌握基本技術(shù),但戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練內(nèi)容應(yīng)該更加復(fù)雜和真實(shí)。
實(shí)際上,以具有適度先進(jìn)性能的高級(jí)教練機(jī)平臺(tái)為核心,全面構(gòu)造綜合訓(xùn)練系統(tǒng)才能真正實(shí)現(xiàn)“無縫銜接”。綜合訓(xùn)練系統(tǒng)是目前最前沿的高級(jí)教練機(jī)發(fā)展思想,其根本宗旨是實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練效益的最大化。其主要包含三大子系統(tǒng):飛機(jī)系統(tǒng)、地面訓(xùn)練系統(tǒng)和綜合保障系統(tǒng):
教練機(jī)綜合訓(xùn)練系統(tǒng)的地面訓(xùn)練系統(tǒng)主要包括:任務(wù)訓(xùn)練模擬器、飛行訓(xùn)練模擬器、維修訓(xùn)練模擬器、電化教室等計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段,整個(gè)地面訓(xùn)練系統(tǒng)由地面訓(xùn)練管理中心進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理。
教練機(jī)綜合訓(xùn)練系統(tǒng)的飛機(jī)系統(tǒng)除了傳統(tǒng)意義上的飛機(jī)平臺(tái)及其系統(tǒng)之外,還包括機(jī)載嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)。機(jī)載嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)將真實(shí)的飛機(jī)、真實(shí)的飛行和虛擬的世界相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)“不需要真槍實(shí)彈的真實(shí)作戰(zhàn)訓(xùn)練”,可以為飛行員提供更多的虛擬實(shí)彈演習(xí)和虛擬協(xié)同作戰(zhàn)的機(jī)會(huì),甚至可以創(chuàng)造虛擬的高隱身飛機(jī)對(duì)抗訓(xùn)練條件。與地面模擬訓(xùn)練不同的是,飛行員可以在空中模擬的作戰(zhàn)訓(xùn)練環(huán)境中真實(shí)地體驗(yàn)到生理和心理的巨大沖擊,既可以安全施訓(xùn),節(jié)省實(shí)彈實(shí)裝,又可以提高訓(xùn)練質(zhì)量,這無疑對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的訓(xùn)練將起到重大的作用。
教練機(jī)綜合訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)集飛行員訓(xùn)練、地勤人員培訓(xùn)、訓(xùn)練保障于一體的一攬子訓(xùn)練解決方案。在教練機(jī)綜合訓(xùn)練系統(tǒng)的規(guī)劃中必須考慮滿足未來訓(xùn)練需求的靈活性問題。這一方面需要整個(gè)規(guī)劃順應(yīng)符合未來機(jī)隊(duì)發(fā)展的趨勢(shì),確保在技術(shù)上保持較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的教練機(jī)綜合訓(xùn)練系統(tǒng)整體框架的先進(jìn)性,也即是以具有前瞻性的平臺(tái)性能和系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)保證持續(xù)滿足訓(xùn)練需求的能力。另一方面也必須根據(jù)訓(xùn)練裝備現(xiàn)狀,從滿足訓(xùn)練的穩(wěn)定和持續(xù)發(fā)展的角度對(duì)教練機(jī)綜合訓(xùn)練系統(tǒng)的訓(xùn)練效能、經(jīng)濟(jì)性和項(xiàng)目進(jìn)度等進(jìn)行規(guī)劃,從而規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、分階段滿足需求。
以F-22A、F-35A為代表的第五代戰(zhàn)斗機(jī)的飛行員培養(yǎng)問題,現(xiàn)在已經(jīng)從前沿課題變成熱門話題了。原因是什么?因?yàn)槭澜缟献畛墒斓摹⒁彩俏ㄒ徽嬲鄣牡谖宕鷳?zhàn)斗機(jī)F-22A在近兩年,先后經(jīng)歷了墜機(jī)、停飛、訓(xùn)練飛行高度受限、飛行員想轉(zhuǎn)崗、暫停執(zhí)行遠(yuǎn)程飛行任務(wù)等等一系列的變故。美國(guó)洛克希德·馬丁公司今年五月才交付了最后一架批生產(chǎn)F-22。根據(jù)美國(guó)審計(jì)總署的資料,最新的F-22A價(jià)格超過4億美元。那么世界上最貴的戰(zhàn)斗機(jī)為什么會(huì)在形成初始作戰(zhàn)能力6年多后突然發(fā)生這樣的問題?美國(guó)空軍官方的說法是F-22A的機(jī)載制氧系統(tǒng)存在缺陷。眾所周知F-22A配置矢量推力動(dòng)力系統(tǒng),具有超機(jī)動(dòng)能力。F-22A剛開始服役的時(shí)候,就有美空軍的資深飛行教官擔(dān)心其超機(jī)動(dòng)能力將會(huì)從起飛和降落階段開始就給新飛行員出難題。因此,最先改裝F-22A的都是三代機(jī)飛行經(jīng)驗(yàn)達(dá)到750小時(shí)以上飛行精英。飛行員在空中進(jìn)行機(jī)動(dòng)飛行等訓(xùn)練時(shí)是需要按規(guī)定吸氧的,一旦出現(xiàn)氧氣不符合要求或供氧不穩(wěn)定的問題,就容易造成飛行員缺氧、甚至出現(xiàn)意識(shí)模糊;如果停止供氧10秒以上就會(huì)出現(xiàn)意識(shí)喪失,中低空飛行時(shí)就會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)毀人亡。飛機(jī)的機(jī)動(dòng)動(dòng)作越劇烈、持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)、飛行員處于生理極限的概率越大,對(duì)飛機(jī)供氧保障相關(guān)設(shè)備的要求就越高。也許正如三代機(jī)大量裝備幾年以后才出現(xiàn)“推拉桿效應(yīng)”等高機(jī)動(dòng)、高敏捷性飛機(jī)飛行員遇到的特殊問題一樣,又是F-22A特有的“超機(jī)動(dòng)能力”給飛行員能力和機(jī)載設(shè)備提出了原來沒有預(yù)見到的新要求。當(dāng)然這只是推測(cè),但是從中我們還是要思考,由于F-22A和F-35A都沒有發(fā)展同型雙座教練機(jī)作為同型改裝飛機(jī),那么如何解決第五代戰(zhàn)斗機(jī)飛行員規(guī)?;囵B(yǎng)的問題呢?
美國(guó)空軍裝備F-22A之后一直在嘗試解決這個(gè)問題,由于美國(guó)空軍的高級(jí)教練機(jī)T-38C并沒有三代機(jī)的高機(jī)動(dòng)飛行能力,因此無法進(jìn)行“超機(jī)動(dòng)”戰(zhàn)斗機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)飛行技術(shù)訓(xùn)練。美國(guó)空軍解決的辦法就是利用其現(xiàn)有的龐大的F-15、F-16機(jī)隊(duì)和飛行員規(guī)模儲(chǔ)備。
首先,美國(guó)空軍在初期采用的是 “精英改裝模式”,小批量多班次逐漸摸索大綱。由于F-22A是一種多用途戰(zhàn)斗機(jī),它既能爭(zhēng)奪戰(zhàn)場(chǎng)制空權(quán),又能執(zhí)行對(duì)地攻擊任務(wù),因此,美國(guó)空軍盡量選擇有駕駛多用途戰(zhàn)斗機(jī)背景的飛行員 (例如駕駛F-16D和F-15E的飛行員)來接受駕駛F-22A的培訓(xùn)。然后,當(dāng)訓(xùn)練模式逐漸成形的時(shí)候,400-500小時(shí)飛行經(jīng)驗(yàn)的三代機(jī)飛行員開始加入改裝F-22A。最后,在訓(xùn)練模式基本成熟后,飛行學(xué)員也有機(jī)會(huì)接受培訓(xùn)。一旦F-35A也大量服役,美國(guó)空軍將不得不完全從“精英改裝模式”轉(zhuǎn)變成“高效生長(zhǎng)模式”。根據(jù)美國(guó)空軍教育和訓(xùn)練司令部近兩年的資訊,美國(guó)空軍第五代戰(zhàn)斗機(jī)飛行員訓(xùn)練目前采用的是“過渡性”解決方案,正在積極推進(jìn)長(zhǎng)遠(yuǎn)解決方案。
目前的“過渡性”解決方案是:首先,新飛行員在T-38C上完成專門設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗入門訓(xùn)練課目(主要是強(qiáng)化了空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)的體驗(yàn)內(nèi)容);隨后,新飛行員在F-16雙座同型教上完成改裝過渡訓(xùn)練課目,課目強(qiáng)化了重大安全風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容訓(xùn)練。最后,再通過高仿真地面模擬訓(xùn)練系統(tǒng)和F-22A的實(shí)際飛行訓(xùn)練,完成改裝訓(xùn)練,獲得初始機(jī)型資格。后續(xù)還要進(jìn)行部隊(duì)?wèi)?zhàn)備任務(wù)資格培訓(xùn)等,方能獲得作為僚機(jī)執(zhí)行戰(zhàn)備值班任務(wù)資格,并進(jìn)入正常飛行員職業(yè)晉升培訓(xùn)。在改裝過渡訓(xùn)練課目中被強(qiáng)化的重大安全風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容訓(xùn)練包括:起飛和著陸、高機(jī)動(dòng)飛機(jī)駕駛技術(shù)訓(xùn)練、高機(jī)動(dòng)飛機(jī)戰(zhàn)斗飛行技術(shù)訓(xùn)練、晝夜空中加油、夜間組合課目等。
“過渡性”解決方案的基礎(chǔ)是F-16雙座同型教,但是,根據(jù)美國(guó)空軍的預(yù)計(jì),其F-16機(jī)隊(duì)將于2025年前后退役,2020年前后F-16雙座的數(shù)量就無法滿足批量培養(yǎng)五代機(jī)飛行員的需求。于是,美國(guó)空軍教育和訓(xùn)練司令部近三年開始積極推進(jìn)長(zhǎng)遠(yuǎn)解決方案。該方案的核心是引入先進(jìn)的新型高級(jí)教練機(jī)T-X同時(shí)替代T-38C和F-16雙座,通過一機(jī)多型,同時(shí)滿足F-16系列、F-15系列、F-22A和F-35A飛行員的培養(yǎng),并以之為基礎(chǔ)重構(gòu)美國(guó)空軍戰(zhàn)斗機(jī)/攻擊機(jī)飛行員專業(yè)培養(yǎng)的體制,真正實(shí)現(xiàn) “高效生長(zhǎng)模式”。
美國(guó)空軍的專項(xiàng)研究提出,未來作戰(zhàn)能力需求和主戰(zhàn)裝備飛行員培養(yǎng)需求對(duì)T-X的要求包括:可以執(zhí)行高機(jī)動(dòng)飛行技術(shù)訓(xùn)練和技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、具備晝夜空中加油訓(xùn)練能力、可以執(zhí)行夜視兼容訓(xùn)練,具備類似于未來主戰(zhàn)裝備的起降性能,減少未來主戰(zhàn)裝備起降訓(xùn)練損耗。同時(shí),美空軍飛行教官們對(duì)T-X還要求至少具備下三種新能力:培養(yǎng)飛行員信息收集、綜合和區(qū)分優(yōu)先主次的能力、培養(yǎng)飛行員管理信息、傳感器和武器的能力、培養(yǎng)飛行員座艙資源綜合調(diào)配能力。這三個(gè)能力要求的基礎(chǔ)還是高機(jī)動(dòng)平臺(tái)和高技術(shù)系統(tǒng)的組合。
目前,美國(guó)空軍已經(jīng)開始評(píng)估T-X,主要機(jī)型就包括了T-50和M-346。美國(guó)防部計(jì)劃在T-X上進(jìn)行一機(jī)多型的發(fā)展,主要有高級(jí)教練型、戰(zhàn)斗入門型、雙座攻擊型和艦載型等,數(shù)量將為350~500架。今年在英國(guó)倫敦“軍事飛行訓(xùn)練”會(huì)議上,美國(guó)空軍T-X項(xiàng)目主管介紹說:“T-X提供了對(duì)高級(jí)飛行訓(xùn)練體制進(jìn)行根本變革的機(jī)會(huì),高層領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)可了T-X的需求,預(yù)算經(jīng)費(fèi)將決定何時(shí)推進(jìn)項(xiàng)目?!蹦壳笆苤朴凇板X”的美國(guó)空軍設(shè)定T-X形成訓(xùn)練能力的“后墻”為2019-2020年。
所謂的第六代戰(zhàn)斗機(jī)是指在目前以F-22A和F-35A為代表的第五代戰(zhàn)斗機(jī)之后進(jìn)一步發(fā)展的下一代戰(zhàn)斗機(jī)。美國(guó)空軍2007年首次公開討論了這個(gè)軍用航空裝備的發(fā)展前沿問題,美國(guó)軍工巨頭紛紛跟進(jìn),美國(guó)波音公司的“鬼怪”工廠和洛克希德·馬丁公司的“臭鼬”工廠等積極開發(fā)第六代戰(zhàn)斗機(jī)的特定技術(shù),不時(shí)拋出新概念和新的作戰(zhàn)想定。目前第六代戰(zhàn)斗機(jī)還沒有比較明確的定義,但是比較廣泛傳播的概念能力想定包括:超高隱身、全飛行包線 (從亞聲速到數(shù)倍聲速)、可變形、有智能蒙皮、高度網(wǎng)絡(luò)化、有超高靈敏傳感器、可選有人/無人駕駛、定向能武器。
實(shí)際上,無論第六代戰(zhàn)斗機(jī)是有人/無人駕駛混合模式還是完全的有人或無人駕駛,對(duì)人員的培養(yǎng)都是不可或缺的。無論武器裝備如何先進(jìn)、能力如何強(qiáng)大,但是駕馭或是管理這些武器裝備完成任務(wù)的依然是高素質(zhì)的人。F-35A在研發(fā)飛機(jī)的同時(shí)就同步規(guī)劃了相應(yīng)的一體化訓(xùn)練系統(tǒng),并在其機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)中整合了相應(yīng)的功能。之所以洛克希德·馬丁公司能做到這點(diǎn),就是因?yàn)樵贘SF概念發(fā)展的同時(shí)就不斷結(jié)合作戰(zhàn)想定提出對(duì)人的任務(wù)能力素質(zhì)培養(yǎng)要求,并同時(shí)迭代開展與訓(xùn)練相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)先研究、提前突破?,F(xiàn)在F-35A還在試飛,美國(guó)空軍教育和訓(xùn)練司令部已經(jīng)在同步建設(shè)F-35A訓(xùn)練中心。另外,訓(xùn)練技術(shù)的預(yù)先研究又可以提前對(duì)人的任務(wù)能力平均水平進(jìn)行預(yù)警,從而反過來為裝備研發(fā)方向調(diào)整提供參考。裝備技術(shù)水平和人的能力達(dá)到和諧統(tǒng)一,方能使人-系統(tǒng)整合的水平最高,裝備性能得到最佳發(fā)揮,真正實(shí)現(xiàn)裝備發(fā)展的初衷。
未來的第六代戰(zhàn)斗機(jī)很可能將與今天的戰(zhàn)斗機(jī)有著截然不同的特征,機(jī)上系統(tǒng)能夠達(dá)到一定的智能自主水平。雖然人工智能已經(jīng)取得極大進(jìn)步,但是在全空間態(tài)勢(shì)感知、快速信息分析、決策行動(dòng)等方面與人腦的還有很大差距,這都需要長(zhǎng)期努力才能做到。計(jì)算機(jī)處理能力得到了快速增長(zhǎng),但是機(jī)器仍然很難處理瞬間可能發(fā)生的無數(shù)潛在態(tài)勢(shì),在機(jī)器具備這樣的能力前,戰(zhàn)斗機(jī)還是需要人的在環(huán)控制和管理。雖然對(duì)未來控制和管理第六代戰(zhàn)斗機(jī)的人需要的能力,目前仍然處于探索階段,但可以明確的是,這樣的一些能力培養(yǎng)要求自然就需要與之配套的高級(jí)教練機(jī)或是教練機(jī)綜合訓(xùn)練系統(tǒng)提供相應(yīng)的訓(xùn)練環(huán)境。有人/無人混合模式主要可能從兩方面提出訓(xùn)練需求
◎第一方面是“平臺(tái)人機(jī)整合”
未來的第六代戰(zhàn)斗機(jī)可能不是自主的,但是可以學(xué)習(xí)并為飛行員提出行動(dòng)建議。那么高級(jí)教練機(jī)就應(yīng)該具備這樣的機(jī)上虛擬訓(xùn)練系統(tǒng),能夠由教員設(shè)定不同的作戰(zhàn)場(chǎng)景和機(jī)上系統(tǒng)的智能自主水平,然后讓學(xué)員學(xué)習(xí)如何駕馭這樣的戰(zhàn)斗機(jī)執(zhí)行不同烈度的作戰(zhàn)任務(wù)。換句話說就是要在高級(jí)教練機(jī)上讓學(xué)員學(xué)會(huì)在座艙內(nèi)如何與機(jī)器人機(jī)組成員劃分權(quán)限、統(tǒng)籌資源。
◎第二方面是“有人機(jī)/無人機(jī)編隊(duì)整合作戰(zhàn)”
未來的第六代戰(zhàn)斗機(jī)可能是有人駕駛的,但是伴飛的卻是數(shù)字化的僚機(jī),后者作為額外的 “傳感器-射手”,并且可以接受語(yǔ)音指令。配套的高級(jí)教練機(jī)就應(yīng)該具有模擬這樣的僚機(jī),讓飛行學(xué)員有逼真的視覺感受,讓學(xué)員有機(jī)會(huì)培養(yǎng)自己一邊駕馭戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn),一邊指揮數(shù)字化僚機(jī)協(xié)同的能力。隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,將有可能在未來生產(chǎn)出自主式機(jī)器人戰(zhàn)斗機(jī)。但是無論如何智能化,武裝化的機(jī)器必須接受人的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo),必要的時(shí)候人可以降低機(jī)器的自主權(quán)限。因此,未來的飛行學(xué)員還需要循序漸進(jìn)培養(yǎng)自己充分利用資源、管理多架無人機(jī)作戰(zhàn)的空中訓(xùn)練環(huán)境。這實(shí)際上對(duì)高級(jí)教練機(jī)應(yīng)該具有的態(tài)勢(shì)、風(fēng)險(xiǎn)、任務(wù)管理三大能力培養(yǎng)環(huán)境提出了更高的要求,這些要求迫切需要我們從現(xiàn)在開始就不斷探索、深入研究。
前面已經(jīng)介紹了L15飛機(jī)與和雅克-130、M346、T-50都屬于同步發(fā)展的國(guó)際上最新一代高級(jí)教練機(jī),相比而言,L15飛機(jī)是中國(guó)研發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、達(dá)到世界級(jí)水平的教練機(jī),是目前世界上唯一的雙發(fā)超音速新一代教練機(jī)。美軍的T-38雖然也是雙發(fā)超音速,但是就算是1972年最后生產(chǎn)的,也已經(jīng)40年了。新一代終將替換老一代,這是不可逆轉(zhuǎn)的。經(jīng)過專家飛行評(píng)估,L15飛機(jī)在國(guó)內(nèi)現(xiàn)在是唯一一型可以讓飛行學(xué)員畢業(yè)后具備“直上三代”能力的高級(jí)教練機(jī)。
L15飛機(jī)最大的特點(diǎn)是具有高級(jí)教練狀態(tài)和戰(zhàn)斗入門狀態(tài)兩種可選配置。雖然還是“一機(jī)多型”的設(shè)計(jì)理念,但是L15飛機(jī)有自己的創(chuàng)新。L15飛機(jī)高級(jí)教練機(jī)狀態(tài)配裝的是非加力發(fā)動(dòng)機(jī),是高亞音速高級(jí)教練機(jī),主要用于和基礎(chǔ)教練機(jī)銜接完成高級(jí)飛行技術(shù)訓(xùn)練和部分戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練,以低成本地培養(yǎng)飛行學(xué)員對(duì)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的適應(yīng)能力,并掌握一定的戰(zhàn)術(shù)技巧。而L15飛機(jī)戰(zhàn)斗入門狀態(tài)配裝的是加力發(fā)動(dòng)機(jī),是超音速高級(jí)教練機(jī),系統(tǒng)功能和飛行能力更接近于先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī),主要是用于滿足戰(zhàn)斗入門訓(xùn)練和戰(zhàn)斗技術(shù)保持訓(xùn)練需求。連發(fā)動(dòng)機(jī)都成為可選配置,這在世界教練機(jī)發(fā)展史上也算得上是罕見的。
L15飛機(jī)的研制初衷就是面向國(guó)內(nèi)、國(guó)外兩個(gè)市場(chǎng),一機(jī)多型的設(shè)計(jì)理念是我們可以提供給用戶更加多樣化的選擇,也是我們面對(duì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)之一。我們可以根據(jù)用戶現(xiàn)有的機(jī)隊(duì)規(guī)模、教練機(jī)配置情況和未來對(duì)飛行學(xué)員的培養(yǎng)需求、采購(gòu)經(jīng)費(fèi)的預(yù)算來選擇推薦高級(jí)教練機(jī)狀態(tài)或戰(zhàn)斗入門教練機(jī)狀態(tài),或者兩種狀態(tài)的組合配置。這樣就為用戶精細(xì)化管理訓(xùn)練裝備體系、提高訓(xùn)練效益創(chuàng)造了條件,也為L(zhǎng)15飛機(jī)占領(lǐng)不同需求的市場(chǎng)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。今年在英國(guó)倫敦召開的軍事飛行訓(xùn)練會(huì)議上,與會(huì)國(guó)外代表的發(fā)言就表明這樣的理念已經(jīng)逐漸得到廣泛認(rèn)同。
L15飛機(jī)在同類產(chǎn)品中配置靈活性和客戶群適應(yīng)性應(yīng)該是最強(qiáng)的,記得2010年11月珠海航展期間,中航工業(yè)集團(tuán)公司李玉海副總經(jīng)理曾經(jīng)對(duì)L15飛機(jī)有過這樣的評(píng)價(jià):“(L15飛機(jī))為了滿足不斷拓展的用戶需求,按照一機(jī)多型的發(fā)展思路,實(shí)現(xiàn)了立足現(xiàn)在、面向未來、系列化發(fā)展的設(shè)計(jì)理念。L15系列高級(jí)教練機(jī)研制成功將對(duì)我國(guó)的航空武器裝備和軍事飛行訓(xùn)練帶來深遠(yuǎn)的影響,深信其必將成為世界教練機(jī)市場(chǎng)上最受歡迎的教練機(jī)?!?/p>
L15飛機(jī)屬于目前世界上性能最高的教練機(jī)之一,這些高性能教練機(jī)研發(fā)中實(shí)際上存在著一些特別突出的制約條件,使得無法采用與戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)完全相同方法。教練機(jī)的研發(fā)工作具有研制經(jīng)費(fèi)受限制、研制難度和受重視程度不協(xié)調(diào)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、用戶國(guó)主戰(zhàn)飛機(jī)更新?lián)Q代帶來的改型需求變化多等等特點(diǎn)。戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)只需考慮等級(jí)飛行員執(zhí)行任務(wù)的需求,教練機(jī)卻要為從初學(xué)者到等級(jí)飛行員提供從熟悉噴氣機(jī)飛行到高級(jí)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練和演習(xí)的實(shí)裝訓(xùn)練環(huán)境。顯然,教練機(jī)在研發(fā)要求、設(shè)計(jì)原則上與戰(zhàn)斗機(jī)必然存在諸多不同,其中“教學(xué)任務(wù)能力設(shè)計(jì)”更是戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)中所不具備的。先進(jìn)主戰(zhàn)飛機(jī)飛行員培養(yǎng)要求實(shí)際上對(duì)教練機(jī)的研發(fā)提出了異??量痰囊?,最突出的要求就是安全性、一機(jī)多型和經(jīng)濟(jì)可承受性三者兼?zhèn)洹?/p>
飛行學(xué)員初始技能水平低,容易出現(xiàn)“錯(cuò)、忘、漏”和粗暴操作,飛行情況復(fù)雜時(shí)易出現(xiàn)精神緊張狀態(tài),進(jìn)一步加大飛機(jī)超出飛行狀態(tài)使用區(qū)域的概率。如果教練機(jī)沒有一定的自動(dòng)化安全保障措施,會(huì)對(duì)學(xué)員的心理產(chǎn)生極大影響,從而降低其學(xué)習(xí)的欲望和培訓(xùn)效率。為達(dá)到訓(xùn)練目標(biāo),教練機(jī)必須盡量逼真地再現(xiàn)真實(shí)作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)影響飛行員的所有因素,消除妨礙學(xué)員培養(yǎng)和鞏固必要技能的精神緊張狀態(tài),防止發(fā)生重大事故。這些要求的矛盾是顯而易見的。因此,如何為L(zhǎng)15項(xiàng)目開發(fā)更完備的機(jī)載飛行安全保障系統(tǒng)就是一個(gè)迫切需要開展的研究方向。
L15項(xiàng)目的發(fā)展理念是“一機(jī)多型”,需要使教練機(jī)的特性與目標(biāo)飛機(jī)的特性協(xié)調(diào),這將顯著加劇設(shè)計(jì)矛盾,使氣動(dòng)力設(shè)計(jì)問題復(fù)雜化。教練機(jī)及其改型機(jī)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)存在很多制約,主要包括:可供選擇的合適尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品非常有限、必須盡量降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和研發(fā)費(fèi)用、機(jī)載系統(tǒng)復(fù)雜度增加、非常長(zhǎng)的使用壽命和提高飛機(jī)可維護(hù)性要求(導(dǎo)致重量增加)。
各空軍強(qiáng)國(guó)之所以革新軍事飛行訓(xùn)練理念,原因在于采用戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行基礎(chǔ)訓(xùn)練的經(jīng)濟(jì)可承受性不好。高性能戰(zhàn)斗機(jī)越來越昂貴的同時(shí)對(duì)戰(zhàn)斗力質(zhì)量的要求也越來越高,如何將戰(zhàn)斗機(jī)有限的飛行小時(shí)數(shù)利用得更有價(jià)值已經(jīng)成為各空軍強(qiáng)國(guó)訓(xùn)練體制改革的重要目標(biāo)。于是像L15飛機(jī)這樣的高性能教練機(jī)就必須承擔(dān)相應(yīng)的訓(xùn)練任務(wù)。但是采用高性能教練機(jī)進(jìn)行戰(zhàn)斗基礎(chǔ)訓(xùn)練的目的就是要節(jié)省體系訓(xùn)練成本,因此,高性能教練機(jī)既要有能力,又要有很好的經(jīng)濟(jì)可承受性,因?yàn)榭蛻粢呀?jīng)變得更加挑剔,要想有市場(chǎng)就必須讓客戶滿意?!凹纫R兒跑,又不讓馬兒多吃草”的尋優(yōu)準(zhǔn)則和成本控制意識(shí)將貫穿高性能教練機(jī)的研發(fā)全過程。
2010年11月,中國(guó)人民解放軍空軍和中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司在珠海共同主辦了 “軍事飛行訓(xùn)練國(guó)際交流會(huì)議2010”,中航工業(yè)洪都作為唯一的主機(jī)廠所協(xié)辦單位參加了會(huì)議組織協(xié)調(diào)工作。應(yīng)該說這次會(huì)議的規(guī)格很高,會(huì)議無論形式、組織機(jī)構(gòu),還是內(nèi)容都有很多創(chuàng)新,共有來自18個(gè)國(guó)家空軍和工業(yè)部門的高級(jí)官員、飛行員及軍事飛行專家百余人參會(huì)。林左鳴董事長(zhǎng)出席會(huì)議并在大會(huì)致辭中強(qiáng)調(diào):中航工業(yè)要積極應(yīng)對(duì)飛行訓(xùn)練體制變革帶來的巨大挑戰(zhàn),始終站在航空科技前沿,加速推進(jìn)軍事飛行訓(xùn)練裝備研制和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,要努力打造適應(yīng)未來發(fā)展需求的明星、名優(yōu)、名牌產(chǎn)品。
在第八屆珠海航展期間,林左鳴董事長(zhǎng)還欣然題寫了“把獵鷹打造成中國(guó)又一型名機(jī)”的字句。這既是對(duì)L15項(xiàng)目階段性成果的肯定和鼓勵(lì),同時(shí)又是對(duì)洪都的鞭策和要求?!耙淮麢C(jī)”意味著不僅要把L15飛機(jī)研制出來,而且要在世界范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)同,不僅要國(guó)內(nèi)裝備,而且要搶占國(guó)際市場(chǎng)份額,要科研項(xiàng)目成功,更要商業(yè)成功?!懊麢C(jī)”鑄就,靠的是全方位的“能力”支撐。
中航工業(yè)洪都以軍用教練機(jī)起家,被毛澤東主席譽(yù)為 “這在建立我國(guó)的飛機(jī)制造業(yè)和增強(qiáng)國(guó)防力量上都是一個(gè)良好的開端”的初教-5飛機(jī)就在這里起飛,初教-6、K-8都取得了項(xiàng)目和商業(yè)雙豐收,與世界同步研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的L15飛機(jī)的總體技術(shù)水平更是已經(jīng)達(dá)到世界級(jí)水平。作為中國(guó)唯一的教練機(jī)科研生產(chǎn)基地,中航工業(yè)洪都已經(jīng)形成了初級(jí)教練機(jī)、基礎(chǔ)教練機(jī)、高級(jí)教練機(jī)的教練機(jī)全系列產(chǎn)品,并正由獨(dú)立的教練機(jī)產(chǎn)品供應(yīng)商向基于全譜系、全方位的專業(yè)化飛行訓(xùn)練的集成系統(tǒng)供應(yīng)商轉(zhuǎn)型升級(jí)。即使放眼全球,這樣的全系列教練機(jī)專業(yè)廠商也寥寥無幾。但是對(duì)于像L15飛機(jī)這樣已經(jīng)開始和世界級(jí)對(duì)手進(jìn)行直接競(jìng)爭(zhēng)的項(xiàng)目而言,我們已經(jīng)開始在管理、科研、生產(chǎn)等多個(gè)方面加速提升能力。
中航工業(yè)洪都正在從機(jī)遇導(dǎo)向型向戰(zhàn)略導(dǎo)向型發(fā)展,“引領(lǐng)飛訓(xùn),軍民結(jié)合,駕馭規(guī)模,跨越發(fā)展”的中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略逐漸成型。我們以前所未有的開放心態(tài),從內(nèi)部和外部條件出發(fā),從行業(yè)規(guī)劃和用戶需求中尋求空間,高起點(diǎn)尋求戰(zhàn)略定位和產(chǎn)品占位,認(rèn)真梳理發(fā)展模式,深入挖掘價(jià)值貢獻(xiàn)點(diǎn),進(jìn)行頂層經(jīng)營(yíng)規(guī)劃設(shè)計(jì),積極打造國(guó)際一流的飛行訓(xùn)練系統(tǒng)供應(yīng)商。
中航工業(yè)洪都正在實(shí)施管理創(chuàng)新,流程規(guī)范運(yùn)營(yíng)。通過機(jī)構(gòu)精簡(jiǎn),整編優(yōu)化,部門的壁壘和條塊的分割得到治理,以綜合平衡計(jì)分卡為績(jī)效導(dǎo)向,管理職責(zé)進(jìn)一步理順,梳理崗位體系,清理崗位設(shè)置,“長(zhǎng)家”分設(shè),長(zhǎng)家匠分離;從傳統(tǒng)的以行政管理為模式向現(xiàn)代的以業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)為模式過渡;副總師作為項(xiàng)目牽頭人協(xié)調(diào)資源,初步實(shí)現(xiàn)決策重心上移,執(zhí)行重心下移。強(qiáng)化流程管理,以信息化手段固化流程,打通和優(yōu)化各業(yè)務(wù)領(lǐng)域、層次結(jié)構(gòu)之間的路徑,實(shí)現(xiàn)工作顯性化、程序化、規(guī)范化。
為了實(shí)現(xiàn)能力突圍,中航工業(yè)洪都正在加速推進(jìn)制造技術(shù)振興工程、質(zhì)量提升計(jì)劃、信息超越計(jì)劃等,一攬子細(xì)化項(xiàng)目覆蓋了設(shè)計(jì)、工藝、制造、管理、售后的全價(jià)值鏈,3條數(shù)字化裝配生產(chǎn)線、6大加工中心逐漸成型,科研生產(chǎn)管理模式正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。目前,中航工業(yè)洪都的運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)已經(jīng)啟動(dòng),計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、集成質(zhì)量系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等十大管理創(chuàng)新系統(tǒng)有序推進(jìn),不僅逐步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)制造協(xié)同管理,而且能夠集成企業(yè)各應(yīng)用信息系統(tǒng),形成統(tǒng)一工作平臺(tái),實(shí)現(xiàn)企業(yè)跨系統(tǒng)、跨部門流程的整合,促進(jìn)企業(yè)管理規(guī)范化、過程標(biāo)準(zhǔn)化和流程自動(dòng)化。
從L15這個(gè)項(xiàng)目參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的過程中,我們清醒地認(rèn)識(shí)到,我們與先進(jìn)水平相比,與上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的要求和期望相比,我們的基礎(chǔ)能力還有待提高。但我們已經(jīng)開始行動(dòng),在主價(jià)值鏈能力培育上,積極謀劃,對(duì)癥下藥,不斷向先進(jìn)水平躍升,在學(xué)習(xí)中進(jìn)取,在創(chuàng)新中超越。我們有信心把L15項(xiàng)目做成“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合、科技創(chuàng)新與商業(yè)模式創(chuàng)新相結(jié)合的新標(biāo)桿,為中航工業(yè)航空裝備能力提升和中航工業(yè)躋身世界強(qiáng)者之林作出努力。
張弘,男,1962年9月出生,中航工業(yè)飛機(jī)設(shè)計(jì)首席技術(shù)專家,L15飛機(jī)總體設(shè)計(jì)師,中航工業(yè)洪都總工程師、副總經(jīng)理,研究方向?yàn)轱w機(jī)總體設(shè)計(jì)、軍事飛行綜合訓(xùn)練系統(tǒng)等。
2012-09-13)