從美空軍最新教練機(jī)T-7A“紅隼”看當(dāng)代飛行員訓(xùn)練技術(shù)的發(fā)展

蘇 斌

（江西中航科發(fā)，江西 南昌，330018）

0 前 言

2018 年9 月27 日，美國防部宣布由美國波音飛機(jī)公司與瑞典薩博公司合作的波音T-X 教練機(jī)中標(biāo)。 長(zhǎng)達(dá)15 年的美空軍高級(jí)教練機(jī)招標(biāo)過程劃上了句號(hào)，并給出新教練機(jī)的型號(hào)為:T-7A，RedHawk，“紅隼”。

美空軍在T-7A 項(xiàng)目中共計(jì)劃采購351 架教練機(jī)，46 套飛行模擬器及其他相關(guān)的地面設(shè)備，項(xiàng)目中標(biāo)價(jià)格為92 億美元，折合640 多億人民幣，美空軍還可以依此價(jià)格采購多達(dá)475 架T-7A 教練機(jī)以及120套飛行模擬器。

這次美空軍招標(biāo)， 項(xiàng)目的預(yù)算價(jià)格是181 億美金，通過招標(biāo)降低到92 億美金，折合每架教練機(jī)采購價(jià)格約2，000 多萬美元。

波音飛機(jī)公司這么舍得“下血本”是由于其位于美國圣路易斯市的F-18 戰(zhàn)斗機(jī)工廠缺少訂單，面臨關(guān)門的危險(xiǎn)。 這個(gè)工廠是美國老牌的戰(zhàn)斗機(jī)廠，生產(chǎn)過F-4，F(xiàn)-15，F(xiàn)-18 等著名戰(zhàn)斗機(jī)，也是波音公司碩果僅存的戰(zhàn)斗機(jī)生產(chǎn)線， 如果波音這個(gè)項(xiàng)目落敗，可能就不再具有生產(chǎn)快速噴氣飛機(jī)的能力。

這個(gè)教練機(jī)項(xiàng)目有一個(gè)頗具時(shí)代特色的變化，即飛行訓(xùn)練模擬器在美空軍教練機(jī)采購中， 占比非常高;第一采購批次:每7.65 架飛機(jī)配套一臺(tái)模擬器;第二采購批次，每4 架飛機(jī)配套一臺(tái)模擬器。

1 漫長(zhǎng)的招標(biāo)過程

自F-22 項(xiàng)目投入使用、F-35 項(xiàng)目開始啟動(dòng)后，美國空軍教育訓(xùn)練司令部(AETC)，從2003 年開始啟動(dòng)替代T-38 教練機(jī)的后繼教練機(jī)計(jì)劃。

眾所周知，F(xiàn)-22 與F-35 兩型引領(lǐng)世界戰(zhàn)斗機(jī)五代機(jī)潮流，都取消了同型教練型飛機(jī)。在此之前，美軍通常的做法是，開發(fā)單座戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)并行開發(fā)A/B 兩型，前者為戰(zhàn)斗型，后者為教練型;按3:1 的比例配屬作戰(zhàn)部隊(duì)(operational squadron)，其他各國也都采用這個(gè)方法來采購和配置戰(zhàn)斗機(jī)。

隨著高保真(high fidelity)模擬器技術(shù)的發(fā)展，有一種觀念甚囂塵上，認(rèn)為同型教練機(jī)不再是作戰(zhàn)部隊(duì)的必需。 飛行員的改裝訓(xùn)練可以在模擬器上完成，且由飛行教官同乘的改裝訓(xùn)練不再是必需。

在這種氣氛籠罩下，美空軍新一代教練機(jī)應(yīng)該是什么樣，換而言之，招標(biāo)要提出什么要求，就是一個(gè)大的難題。 例如:是側(cè)桿還是中桿？ 要不要上電傳飛控?教練機(jī)應(yīng)該能完成什么樣的訓(xùn)練科目，教練機(jī)飛行包線應(yīng)該達(dá)到什么程度？

T-7A“紅隼”與 P-51“野馬”同框

T-7A 具備空對(duì)地的攻擊能力

2 T-X 項(xiàng)目的招標(biāo)要求

在上述情況下，美空軍新的教練機(jī)不僅是空軍航校的高級(jí)噴氣教練機(jī)，而且還要兼顧五代主流戰(zhàn)斗機(jī)F-35 與F-22 的改裝需要。

教練機(jī)必須滿足七項(xiàng)基本訓(xùn)練的要求:基本飛機(jī)控制;飛行技術(shù);編隊(duì)，儀表和導(dǎo)航;高級(jí)空對(duì)空作戰(zhàn);高級(jí)空對(duì)地作戰(zhàn)，高級(jí)機(jī)組和座艙資源管理。

要完成五項(xiàng)高級(jí)訓(xùn)練科目: 持續(xù)大過載飛行，空中加油，夜視儀使用，空空截?fù)簦瑪?shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)等。

美空軍非常重視空中加油科目，美空軍將T-7A 的加油訓(xùn)練能力，下載到模擬器中進(jìn)行訓(xùn)練。

編隊(duì)飛行訓(xùn)練，對(duì)飛行員精準(zhǔn)飛行控制的有效訓(xùn)練方式。

3 參加招標(biāo)的飛機(jī)方案

第二次世界大戰(zhàn)后，各國空軍的一種通常做法是，將前一代戰(zhàn)斗機(jī)降低配置，將其改造成一款新的教練機(jī)。

構(gòu)型特點(diǎn)：?jiǎn)伟l(fā)，帶加力；串列雙座，高度差明顯；雙垂尾；大邊條翼，上單翼等；波音飛機(jī)公司對(duì)美空軍構(gòu)型上的“口味”理解的不錯(cuò)，說是Cleansheetdesign，其實(shí)，還是有明顯的F-18、JAS39 的痕跡，從起落架設(shè)計(jì)就能看出來像哪個(gè)飛機(jī)。

座艙特點(diǎn)：側(cè)桿，將顯示集成到一個(gè)大屏幕，保留前端計(jì)算機(jī)，HUD，后座沒有HUD 重復(fù)器，整體布局要簡(jiǎn)潔的多，而且使用了觸摸屏。

韓國人比較精明，早早利用了這個(gè)“門道”，以F-16 戰(zhàn)斗機(jī)為平臺(tái)，換裝推力小一點(diǎn)、但經(jīng)濟(jì)性更好的F-404 發(fā)動(dòng)機(jī);將機(jī)腹進(jìn)氣改成兩側(cè)翼下進(jìn)氣，這樣前機(jī)身可以寬敞一些;同時(shí)去掉一些不必要的航電和火控設(shè)備……總的來說是降低成本， 研制了T/A-50教練攻擊機(jī)。 但是，韓國本身的市場(chǎng)太小了，T-50 系列在南韓銷售了142 架，在全世界銷售了200 多架。

另外一個(gè) “下手” 早的是意大利的M-346 教練機(jī)，這個(gè)飛機(jī)原來是意大利和俄羅斯的雅克設(shè)計(jì)局合作的，但是，后來“分道揚(yáng)鑣”了。 在意大利叫M-346，在俄羅斯叫雅克-130。 這個(gè)飛機(jī)比較“?！?，是全新設(shè)計(jì)，但是具備五代戰(zhàn)斗機(jī)訓(xùn)練的全部要素，兩臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)提供大推力，小翼載提供了高機(jī)動(dòng)性。 該機(jī)是這一代教練機(jī)的“課代表”。

美空軍原計(jì)劃是從2017 年就開始替換T-38 教練機(jī)，但是，由于招標(biāo)上舉棋不定，現(xiàn)在要最早等到2023 年才開始裝備部隊(duì)， 2034 年完成裝備。

波音T-X 評(píng)標(biāo)方案雙機(jī)編隊(duì)起飛，飛機(jī)帶著研制樣機(jī)用的空速管

波音飛機(jī)公司發(fā)布的T-7A“紅隼”宣傳畫

舉棋不定的原因除了高仿真模擬器帶來的不確定性，還有就是來投標(biāo)的人實(shí)在太多，造成美空軍高級(jí)教練機(jī)的換裝計(jì)劃一拖再拖。

波音飛機(jī)公司方案

從構(gòu)型來看， 該機(jī)更像F-18 前機(jī)身+JAS-39 雙垂尾的后機(jī)身

洛克希德·馬丁/韓國KAI

T-50A，F(xiàn)-16 戰(zhàn)斗機(jī)的后機(jī)身， 前機(jī)身經(jīng)過全新設(shè)計(jì)，更換了發(fā)動(dòng)機(jī)， 2002 年首飛，是強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。

萊昂那多：T-100，其實(shí)就是M-346，為了投美空軍的標(biāo)而給的新名字，裝美國發(fā)動(dòng)機(jī)， 2004 年首飛，已經(jīng)有六個(gè)國家在使用，機(jī)動(dòng)性是其優(yōu)勢(shì)，是三個(gè)最后入圍的飛機(jī)最小巧的一個(gè)型號(hào)。

諾斯洛普/英國BAe 系統(tǒng)/Hawk 128，包括美海軍，一共有二十個(gè)國家使用， 1974 年首飛，前后生產(chǎn)了1，000 多架，單價(jià)200 萬英鎊左右。雖然很經(jīng)典，但平臺(tái)過于老舊，而且不能超音速。 其實(shí)從訓(xùn)練角度來說，超音速并不重要，但體現(xiàn)其高亞音速的加速能力，“挑口”的美空軍，應(yīng)該看不上這個(gè)飛機(jī)，沒有入圍。

Textron AirLand 聯(lián)合體的 Scorpion 飛機(jī)

這個(gè)飛機(jī)沒有入圍，只是在討論其投標(biāo)的可能性，但是從構(gòu)型上有點(diǎn)特色。

Stavatti Javelin，這是一個(gè)私人娛樂的噴氣飛機(jī)，只是在2005 年首飛了一下，就停了下來，想?yún)⒓覶-X 教練機(jī)競(jìng)標(biāo)，但沒有實(shí)際性的介入。

Sierra Nevada Corporation/土耳其航空工業(yè)，2019年才出來木質(zhì)樣機(jī)，沒有進(jìn)入實(shí)質(zhì)性招標(biāo)，估計(jì)今后這個(gè)項(xiàng)目能不能在土耳其存活也是問題。

4 美軍飛行員的成長(zhǎng)路徑，pipeline

這張圖表展現(xiàn)了美空軍和海軍飛行員培養(yǎng)的路徑，pipeline:T-7A“紅隼”將替代現(xiàn)在 T-38“禽爪”的位置， 培養(yǎng) A-10，F(xiàn)-15，F(xiàn)-16，F(xiàn)-22，F(xiàn)-35，B-2，KC-135，KC-46，C-17，無人機(jī)等飛機(jī)的飛行員。

5 波音公司T-7A 教練機(jī)的模擬器

美空軍教練機(jī)T-7A“紅隼”項(xiàng)目中的模擬器配備比率非常高， 接近每四架教練機(jī)就配備一臺(tái)模擬器，并且配置到每個(gè)空軍訓(xùn)練基地;模擬器與飛機(jī)可以開展組網(wǎng)編隊(duì)訓(xùn)練，這個(gè)對(duì)于新飛行員的訓(xùn)練強(qiáng)度與安全非常有意義，是模擬器技術(shù)上的最新進(jìn)步。 沒有使用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，而只是使用了震動(dòng)座椅。

波音公司現(xiàn)在已開始生產(chǎn)首批T-7A 地面訓(xùn)練系統(tǒng)， 即飛行模擬器， 這是為該公司在2023 年首次交付做準(zhǔn)備。

波音公司首批交付的合同為8.13 億美元， 將交付5 架T-7A 教練機(jī)和7 臺(tái)飛行模擬器。

美空軍計(jì)劃在2024 年末開始提供初始作戰(zhàn)能力， 屆時(shí)T-7A 飛機(jī)第一個(gè)中隊(duì)及其相關(guān)的模擬器都可供訓(xùn)練。預(yù)計(jì)2034 年將具備全部作戰(zhàn)訓(xùn)練能力。

波音公司組裝了兩臺(tái)武器系統(tǒng)模擬器和一臺(tái)作戰(zhàn)飛行模擬器。這些模擬器將包含在首批模擬器中，預(yù)計(jì)在2023 年交付給德克薩斯州圣安東尼奧-倫道夫聯(lián)合軍事基地。

高保真模擬器包括8K 本色投影儀， 其圖像清晰度是高清視頻的16 倍， 并且機(jī)組人員工作站配備了可以模擬飛行感覺的運(yùn)動(dòng)座椅。

最新的模擬器照片，將T-7A“紅隼”的構(gòu)型特點(diǎn)表現(xiàn)的更清楚，側(cè)桿，大型觸摸屏來簡(jiǎn)化座艙設(shè)計(jì)，與F-35 的風(fēng)格更雷同。

地面模擬器能夠連接到飛行中的T-7A 教練機(jī)，這意味著進(jìn)行虛擬培訓(xùn)的飛行員可以與在T-7A “紅隼”飛機(jī)上實(shí)時(shí)飛行的飛行員編隊(duì)飛行。 由于模擬器是使用開放式體系結(jié)構(gòu)主干構(gòu)建的， 因此可以很容易用新的軟件應(yīng)用程序修改它。

T-7A“紅隼”的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)可以說是世界上最先進(jìn)的，是現(xiàn)有游戲規(guī)則的改變者。 該系統(tǒng)100%集成了飛行員的真實(shí)體驗(yàn)， 提供“真實(shí)感”模擬。波音與美國空軍密切合作， 并期待測(cè)試和部署這些設(shè)備。

6 當(dāng)代飛行員訓(xùn)練技術(shù)的發(fā)展

培養(yǎng)飛行員，尤其是戰(zhàn)斗機(jī)飛行員是非常昂貴的過程。 花在一名戰(zhàn)斗機(jī)飛行員身上的培訓(xùn)和訓(xùn)練費(fèi)用，與其體重的黃金等價(jià)，這是行業(yè)內(nèi)的共識(shí)。如果縮短飛行員的培訓(xùn)周期，減少淘汰率，降低飛行培訓(xùn)和訓(xùn)練的事故率都是具體的手段和方法。

初級(jí)教練機(jī)的培訓(xùn)能力上延，培訓(xùn)后，直接上戰(zhàn)斗機(jī)， 瑞士皮拉圖斯飛機(jī)公司的PC-21 走的就是這條路線。 這種方法對(duì)于許多小國家很實(shí)用，如果戰(zhàn)斗機(jī)本身就數(shù)量不多，幾十架之類，這是最好的辦法。

PC-21 不僅將速度包線上行，而且可以將目標(biāo)戰(zhàn)斗機(jī)的座艙構(gòu)型下行到PC-21，以減少飛行員改裝時(shí)的訓(xùn)練內(nèi)容。

瑞士皮拉圖斯飛機(jī)公司的PC-21 教練機(jī)， 渦軸螺旋槳，2002 年7 月1 日首飛，現(xiàn)在有十個(gè)國家的軍隊(duì)使用，共生產(chǎn)了 211 架。

PC-21 座艙是典型的四代機(jī)風(fēng)格，平顯，下顯，中桿，彈射座椅……

高級(jí)教練機(jī)的包線擴(kuò)展， 尤其是低速包線的擴(kuò)展，可以將大國空軍的傳統(tǒng)低，中，高三級(jí)訓(xùn)練體制縮減成低，高二級(jí)訓(xùn)練體制，從而大大的縮短飛行員的培訓(xùn)周期。

瑞士皮拉圖斯所宣傳的飛行員訓(xùn)練方案，初級(jí)模擬器加上PC-21 教練機(jī)， 一種機(jī)型涵蓋三個(gè)階段的訓(xùn)練。

在降低飛行事故率上的努力，主要是在模擬器上完成， 高仿真模擬器更真實(shí)的表現(xiàn)飛機(jī)的飛行特性，用飛行模擬器上的訓(xùn)練提高飛行員的飛行熟練程度。程序和特情模擬器， 讓飛行員能更熟悉流程和特情，在美海軍的航空母艦上都有專門的彈射模擬器，以訓(xùn)練飛行時(shí)彈射的生存率。 訓(xùn)練沒有什么大的訣竅:系統(tǒng)的完成訓(xùn)練，而且熟練程度要靠反復(fù)的練習(xí)才能達(dá)成目標(biāo)。

7 T-38 教練機(jī)的傳奇故事

該飛機(jī)的計(jì)劃起步于1952 年，公司內(nèi)部編號(hào)N-156，但真正動(dòng)手干已經(jīng)是1954 年，參加與F-100 戰(zhàn)斗機(jī)為對(duì)手的美空軍的教練機(jī)招標(biāo)， 并于1956 年中標(biāo)。 這個(gè)飛機(jī)非常的成功， 應(yīng)該生產(chǎn)和銷售了1，146架，生產(chǎn)時(shí)間是從1961 年到1972 年，單價(jià)折合現(xiàn)在的600 萬美金左右，全世界一共有6 個(gè)國家和地區(qū)在使用。

到2020 年，已經(jīng)足足使用了五十年，而且美空軍還有500 架飛機(jī)在使用，為美空軍培養(yǎng)了超過5 萬名飛行員，不得不佩服美國飛機(jī)的質(zhì)量了。

T-38 的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)優(yōu)良，飛控系統(tǒng)安全可靠，保持著美空軍超音速飛機(jī)最好安全紀(jì)錄。 T-38 教練機(jī)的事故率為1.2/100，000 飛行小時(shí)。

T-38 還有一個(gè) “兄弟”——F-5FreedomFighter，自由戰(zhàn)斗機(jī)，是由教練機(jī)升格的戰(zhàn)斗機(jī)，這是絕無僅有的。 F-5 戰(zhàn)斗機(jī)，美空軍少量采購，其他的僅供出口，各型號(hào)共生產(chǎn)了兩千多架，價(jià)格200 多萬美金一架，第一用戶是南越，有將近20 個(gè)國家都購買了。