王石山，唐寶峰，劉 敏

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

1）教練機(jī)演變歷史

從20世紀(jì)40年代末至今，教練機(jī)經(jīng)歷了三個階段的發(fā)展。

第一階段從40年代末開始，持續(xù)了約60年，此時的教練機(jī)主要是由在役的戰(zhàn)斗機(jī)改裝而成，這些高級教練機(jī)與當(dāng)時的戰(zhàn)斗機(jī)性能相差無幾，但隨著戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)性能水平的發(fā)展，其中一些改型的高級教練機(jī)后來逐步降格為中級教練機(jī)使用，如雅克-17和米格-15等。

第二階段從70年代末發(fā)展至80年代末，這個階段主要是因?yàn)榍捌诘膽?zhàn)斗機(jī)改裝成的教練機(jī)，銜接性并不理想，結(jié)果導(dǎo)致整體訓(xùn)練效益不高。隨著飛機(jī)造價(jià)和訓(xùn)練費(fèi)用的上漲，人們發(fā)現(xiàn)不能單純追求各級教練機(jī)的性能而不考慮整體效益，于是一些專家開始利用數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)手段，分析論證教練機(jī)和訓(xùn)練體制的費(fèi)用和效率問題，而部分國家則根據(jù)研究結(jié)果和國情，開始對訓(xùn)練體制進(jìn)行調(diào)整，減少機(jī)型，改善性能，提高效率，后來為了提高訓(xùn)練效益，出現(xiàn)了專門的高級教練機(jī)。如阿爾法噴氣高級教練機(jī)、MB339教練/攻擊機(jī)，這些新研制的高級教練機(jī)針對性較強(qiáng)，適應(yīng)當(dāng)時航空裝備技術(shù)的發(fā)展情況，他們與保留下來或新研的其他級別教練機(jī)被用于更合理、更科學(xué)的新教練體制，大大提高了訓(xùn)練效益。

第三階段開始于80年代末，主要因?yàn)檠b備更新，軍隊(duì)縮編，經(jīng)費(fèi)減少等，航校和航空兵訓(xùn)練體制再次開始進(jìn)行調(diào)整，此時的高級教練機(jī)主要有雅克-130、M-346、T-50和L15等，這些教練機(jī)的特點(diǎn)是載彈量大，飛機(jī)飛行性能高，飛機(jī)機(jī)動性很好，且都配裝有先進(jìn)的火控雷達(dá)和航空電子設(shè)備等，使其不僅可滿足空軍作戰(zhàn)機(jī)型變化對訓(xùn)練提出的新要求，且能在新的訓(xùn)練體制中承擔(dān)更為重要的角色——可用作低端戰(zhàn)斗機(jī)，因?yàn)楦呒壗叹殭C(jī)處于航校中級訓(xùn)練階段和部隊(duì)換裝訓(xùn)練階段之間這樣的特殊地位，飛行性能可以銜接現(xiàn)役先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)，且配置有先進(jìn)的火控系統(tǒng)和機(jī)載系統(tǒng)，使其能經(jīng)濟(jì)有效的完成所承擔(dān)的訓(xùn)練使命，使航校畢業(yè)的學(xué)員在部隊(duì)同型教練機(jī)上經(jīng)過短期帶教，就能獨(dú)立承擔(dān)戰(zhàn)斗值班任務(wù)。

2）訓(xùn)練體系的發(fā)展歷程

伴隨著教練機(jī)的變革和發(fā)展，各國部隊(duì)所采用的訓(xùn)練體系也在悄然發(fā)生變換。

在教練機(jī)發(fā)展的第一階段，訓(xùn)練體系為單機(jī)訓(xùn)練體系，因?yàn)榻叹殭C(jī)由戰(zhàn)斗機(jī)直接改裝而成，不需要考慮任何銜接性問題，但是隨著戰(zhàn)斗機(jī)性能持續(xù)提高，與之配套的教練機(jī)以及訓(xùn)練體系均不能滿足飛行員訓(xùn)練要求。

在教練機(jī)發(fā)展的第二個階段，出現(xiàn)了針對性較強(qiáng)的高級教練機(jī)，并與改裝的教練機(jī)構(gòu)成訓(xùn)練體系，這種情況下雖然訓(xùn)練效能有所提高，但是隨著空戰(zhàn)部隊(duì)的多樣性，這導(dǎo)致了訓(xùn)練部隊(duì)的機(jī)種多，使用維護(hù)成本高。這種訓(xùn)練方式并不能適應(yīng)后面戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展情況。

隨著戰(zhàn)場環(huán)境的日趨復(fù)雜和戰(zhàn)斗機(jī)性能的快速提升，飛行員技能訓(xùn)練的風(fēng)險(xiǎn)和成本也越來越高。因此特別突出的問題是如何根據(jù)確定的費(fèi)效比來優(yōu)化和提高飛行人員的培訓(xùn)效果。各國空軍解決這一問題的主要做法有：一是完善飛行員培訓(xùn)體系和訓(xùn)練大綱，二是在數(shù)量和質(zhì)量上對教練機(jī)的構(gòu)成進(jìn)行優(yōu)化。

1 新一代高級教練機(jī)戰(zhàn)術(shù)性能發(fā)展趨勢

從80年代末開始，各國部隊(duì)的訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)持續(xù)縮減，促進(jìn)了訓(xùn)練效益理論的出現(xiàn)。訓(xùn)練效益最直接的體現(xiàn)就是嚴(yán)格控制高級教練機(jī)的每小時使用費(fèi)，這對新一代高級教練機(jī)又提出了一項(xiàng)新的技術(shù)要求，那就是嚴(yán)格控制與飛機(jī)每小時使用費(fèi)用密切相關(guān)的“飛機(jī)尺寸”和“飛機(jī)基本飛行重量”兩個參數(shù)，這直接導(dǎo)致了新一代高級教練機(jī)需在較小的飛機(jī)尺寸和較輕的飛機(jī)重量下，開展飛機(jī)總體布置規(guī)劃設(shè)計(jì)，同時對飛機(jī)充填加注口布置規(guī)劃也提出了新的挑戰(zhàn)，那就是在較小的飛機(jī)表面，完成與戰(zhàn)斗機(jī)相似的充填加注口的布置規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2 新一代高級教練機(jī)性能銜接分析

2.1 飛行性能銜接分析

飛行性能銜接主要是指在各種需要飛行員頻繁操縱的起降階段，新一代高級教練機(jī)與初級教練機(jī)應(yīng)保持一個合理的增量。初級教練機(jī)主要用于培訓(xùn)飛行員的初級駕駛技能，就是讓飛行員學(xué)會起飛、著陸技能，學(xué)會飛機(jī)駕駛技術(shù)。為了讓學(xué)員具有足夠的糾錯時間，飛機(jī)的速度以及起降速度都相對比較低。而新一代高級教練機(jī)由于配備高性能發(fā)動機(jī)，推力比較大，飛機(jī)的推重比相對較大，飛機(jī)增速性非常好，但是為了能讓飛機(jī)的低速性與初級教練機(jī)進(jìn)行銜接，必須在增升裝置上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保飛機(jī)具有較低的起降速度。

反應(yīng)速度是指人體對各種信號刺激如“聲、光、觸感”等的快速應(yīng)答能力，這種能力取決于信號通過神經(jīng)傳導(dǎo)所需時間的長短，反應(yīng)速度以神經(jīng)過程的反應(yīng)時間，其中包括感覺時間、思維判別時間和動作時間為基礎(chǔ)，正常人的反應(yīng)速度在1.25秒左右，包括發(fā)現(xiàn)目標(biāo)0.5秒，采取措施0.75秒。因此初級教練機(jī)的飛行速度和起降速度都偏低，就是為了讓飛行學(xué)員有足夠的時間應(yīng)對各種飛行操縱動作，而新一代高級教練機(jī)與初級教練機(jī)的飛行性能銜接，也要著重考慮到飛行學(xué)員的反應(yīng)時間問題，因此一些關(guān)鍵的參數(shù)，比如起飛速度、著陸速度、起飛距離、滑跑距離等（見表1），應(yīng)在相同的階梯內(nèi)，避免階梯跨度設(shè)置過大，導(dǎo)致飛行學(xué)員無法適應(yīng)新機(jī)種的飛行訓(xùn)練，讓大量的飛行學(xué)員在基礎(chǔ)飛行上占用大量時間，影響效能，從而影響對其他飛行技能的掌握，從而降低了飛行學(xué)員的培養(yǎng)效能。

表1 各機(jī)種性能參數(shù)對比表

人體反應(yīng)速度1.25秒是指在熟練操作的情況下的正常反應(yīng)時間，而對于不熟練的操作，反應(yīng)時間應(yīng)按多倍正常反應(yīng)時間考慮。在設(shè)計(jì)起飛速度限制時，應(yīng)考慮新飛行員動作延遲所帶來的速度增量，比如輪胎的最大速度限制，應(yīng)能承受住由于飛行員延遲拉桿所帶來的速度增量，再比如最大著陸速度限制應(yīng)能承受住飛行員由于壓桿劇烈?guī)淼乃俣仍隽康取?/p>

2.2 作戰(zhàn)任務(wù)銜接分析

作戰(zhàn)任務(wù)銜接，是新一代高級教練機(jī)所特有的要求。以前的高級教練機(jī)，由于與戰(zhàn)斗機(jī)性能差異較大，很多的作戰(zhàn)任務(wù)訓(xùn)練都安排在戰(zhàn)斗機(jī)的同型教練機(jī)上進(jìn)行，因此高級教練機(jī)重點(diǎn)是進(jìn)行飛行訓(xùn)練。隨著訓(xùn)練費(fèi)用的再度縮減，使得對同型教練機(jī)的使用受到了極大的限制，因此不得不進(jìn)一步提高高級教練機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)訓(xùn)練能力，把大量的同型教練機(jī)的作戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)，交由高級教練機(jī)完成（見表2）。

表2 高級教練機(jī)與戰(zhàn)斗機(jī)任務(wù)勝任對比表

2.3 飛機(jī)系統(tǒng)配置銜接分析

飛機(jī)系統(tǒng)配置銜接（見表3），主要是基于作戰(zhàn)任務(wù)銜接性開展的，同時還要考慮到飛機(jī)的成本，因此新一代高級教練機(jī)所選用的系統(tǒng)設(shè)備，大部分為成熟型號的改型產(chǎn)品，確保研發(fā)和使用費(fèi)用最低。

表3 高級教練機(jī)與戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)配置對比表

發(fā)動機(jī)系統(tǒng)為飛機(jī)的核心系統(tǒng)之一，作為新一代高級教練機(jī)，要求油耗盡可能低，因此必須選擇油耗更低的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，此外，為了能讓發(fā)動機(jī)具有更加優(yōu)異性能和更長的使用壽命，還需配備發(fā)動機(jī)電子控制裝置。從飛機(jī)安全性角度出發(fā)，教練機(jī)必須配備雙發(fā)，以提高飛機(jī)發(fā)動機(jī)故障狀態(tài)下的飛機(jī)存活率。

飛行控制系統(tǒng)為飛行員與飛機(jī)的直接交互系統(tǒng)，飛行品質(zhì)的好壞，直接影響飛機(jī)性能的發(fā)揮?，F(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的無憂慮操縱模式，基本都采用先進(jìn)的電傳飛行控制系統(tǒng)，因此作為新一代高級教練機(jī)，必須跟隨時代的變化，也采用電傳飛行操縱系統(tǒng)。這樣可以讓飛行員提前掌握無憂慮飛行操縱的要領(lǐng)，把大部分的注意力分配到作戰(zhàn)上來，而不是像初級教練機(jī)一樣，將大部分的注意力放在關(guān)注飛機(jī)狀態(tài)上。

顯示與控制系統(tǒng)是飛行員與飛機(jī)其他系統(tǒng)之間的交互系統(tǒng)，初級教練機(jī)由于系統(tǒng)配置簡單，座艙采用了大部分的機(jī)械儀表，因此顯示與控制系統(tǒng)也相對簡單，而現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)由于系統(tǒng)復(fù)雜度大幅度提高，用傳統(tǒng)的機(jī)械表，完全無法滿足顯示要求，而且現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，復(fù)雜的機(jī)械儀表或多或少會影響飛行員的注意力分配，為了最大程度降低對飛行員的影響，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)采用綜合顯示與控制系統(tǒng)成為必然趨勢，因此作為新一代高級教練機(jī)，也必須采用綜合顯示與控制系統(tǒng)，讓飛行學(xué)員從機(jī)械表的使用過渡到使用綜合顯示與控制系統(tǒng)。

座艙布局的選擇直接與顯示與控制系統(tǒng)相關(guān)，在選擇綜合顯示與控制系統(tǒng)的時候，飛機(jī)越是綜合，就需要更多的顯示器，座艙布局自然就成為玻璃化座艙。

火控系統(tǒng)是飛行員作戰(zhàn)輔助系統(tǒng)，火控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)好壞，直接影響飛機(jī)的作戰(zhàn)性能?，F(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)朝著多功能方面發(fā)展，也就是說現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機(jī)可以使用各種空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、精確制導(dǎo)炸彈、普通航空炸彈、航空火箭彈、機(jī)炮等武器進(jìn)行攻擊，這些不同種類的武器，使用方法相差甚遠(yuǎn)，沒有火控系統(tǒng)，飛行員基本無法完成攻擊任務(wù)。而新一代高級教練機(jī)已經(jīng)承接了戰(zhàn)斗機(jī)的攻擊訓(xùn)練任務(wù)，因此必須配備高精度的火控系統(tǒng)，確保其能正常使用各類航空武器。

電子戰(zhàn)系統(tǒng)是最近飛機(jī)必須配備的系統(tǒng)，電子戰(zhàn)系統(tǒng)能提高現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的生存力，而高級教練機(jī)需要承擔(dān)大量的戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練科目，因此電子系統(tǒng)也是高級教練機(jī)必須配置的系統(tǒng)，確保飛機(jī)生存力訓(xùn)練科目可以順利進(jìn)行。

2.4 武器配置銜接分析

飛機(jī)的武器配置銜接性分析，主要基于作戰(zhàn)任務(wù)銜接性開展分析：由于高級教練機(jī)將戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)承擔(dān)下來，因此必須具備相應(yīng)的武器投擲能力。根據(jù)現(xiàn)有作戰(zhàn)部隊(duì)三代機(jī)的武器配置情況來看，其攜帶的武器主要分為空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、普通航空炸彈、制導(dǎo)炸彈、火箭彈、機(jī)炮等（見表4）。

表4 高級教練機(jī)與戰(zhàn)斗機(jī)武器配置對比表

3 新一代高級教練機(jī)的發(fā)展展望

新一代高級教練機(jī)的銜接性，主要朝兩個方向發(fā)展，其一是飛行性能方面的技術(shù)參數(shù)，應(yīng)向初級教練機(jī)靠攏，使得飛行員可以平穩(wěn)順利地完成低速飛機(jī)向高速飛機(jī)過渡，同時高級教練機(jī)的性能技術(shù)參數(shù)還應(yīng)盡可能地向在役戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行延伸，也就是說新一代高級教練機(jī)的飛行性能是向下覆蓋初級教練機(jī)，向上無限靠攏戰(zhàn)斗機(jī)。

其二是高級教練機(jī)的作戰(zhàn)性能、航電系統(tǒng)配置、飛行控制系統(tǒng)配置、發(fā)動機(jī)配置等向戰(zhàn)斗機(jī)無限接近。初級教練機(jī)由于重視飛行，飛機(jī)系統(tǒng)相對比較簡單，而戰(zhàn)斗機(jī)突出作戰(zhàn)，因此新一代高級教練機(jī)很大一部分的重任是將一個新手飛行員轉(zhuǎn)變成一名合格的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員，因此飛機(jī)系統(tǒng)銜接性應(yīng)以覆蓋戰(zhàn)斗機(jī)為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。