教練機跨代銜接性關鍵技術分析

王少龍，張大尉，蔣黃滔，林資平

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

軍事飛行訓練是指航空兵空勤操控飛機或使用機上武器、設備的訓練活動，其目的是培養(yǎng)航空兵空勤熟練掌握遂行空中作戰(zhàn)任務的技能。飛行訓練作為飛行員在三維空間實施的一種集心理、生理、智能、技能高度融合的復雜活動，需要適應完全不同于地面的速度、高度、加速度和環(huán)境變化，認知多種知識，管理多種信息，掌握各種復雜操作和戰(zhàn)斗技能。由于受人的接受能力制約，這種“適應”和“掌握”需要遵循由低到高、由簡到繁、由易到難的學習規(guī)律，循序漸進地訓練提高，所需培訓環(huán)境和訓練裝備也有相應的特殊要求。軍用教練機是指用于飛行訓練，為培養(yǎng)空勤人員而專門研制或改裝的飛機，其使命任務是使空勤人員能夠嫻熟地駕駛飛機和執(zhí)行戰(zhàn)斗任務，達到提升航空兵部隊戰(zhàn)斗力的目的。也就是說，飛行員飛行技能的培養(yǎng)，是一個循序漸進的過程，需要相應的教練機體系與之匹配。教練機體系是根據(jù)飛行員培養(yǎng)目標，遵循飛行人才的成長規(guī)律和飛行人員的素質要求，按照飛行訓練體制確定的不同訓練階段的劃分，以及各階段之間良好銜接的需要，而專門設置的、由不同級別的教練機組合而成的一個“飛行教學裝備系統(tǒng)”。其總體框架取決于采用幾種級別的教練機，而影響其效率的關鍵是采用的教練機之間的銜接性以及教練機與作戰(zhàn)飛機之間的銜接性。

1 國際典型教練機體系分析

目前，國際上尚無僅采用一款教練機就能滿足飛行學員全程訓練要求的訓練體系，一般按篩選、初級、基礎、高級階段構建訓練體系并合理配置教練機體系。典型的主要有“篩選/初級—基礎—高級”、“篩選—初級/基礎—高級”以及“篩選/初級—基礎/高級”三種教練機體系配置。

1.1 “篩選/初級—基礎—高級”教練機體系

“篩選/初級—基礎—高級”教練機體系的主要特點是配置三款銜接性良好的教練機，對飛行學員進行充分的選拔與訓練，培養(yǎng)飛行學員增長技能的同時具備多種教練機的飛行技能，但一般訓練周期較長、訓練成本較高。采用該教練機體系的主要有俄羅斯、中國等。

俄羅斯空軍篩選/初級飛行訓練在準軍事機構集中統(tǒng)一開展，基礎訓練和高級訓練分專業(yè)進行，分為前線航空兵（殲強類飛機）、遠程/軍事運輸航空兵（轟/運類飛機）和直升機三個專業(yè)。篩選/初級飛行訓練統(tǒng)一使用雅克-52系列教練機，前線航空兵基礎訓練采用L-39教練機、高級訓練采用雅克-130飛機。目前正在計劃采用雅克-152或SR-10教練機替代L-39教練機承擔基礎訓練。

采用“篩選/初級—基礎—高級”教練機體系的關鍵是三種不同教練機的跨度要適中，既要完成技能的銜接，又不能產生太多無效訓練。

1.2 “篩選—初級/基礎—高級”教練機體系

“篩選—初級/基礎—高級”教練機體系的主要特點是通過配置一款性能在初級與基礎之間的教練機，既能滿足篩選后的新飛行學員技能增長，又能良好銜接高級教練機，一般與“基礎通訓、專業(yè)分軌”訓練體系搭配使用，可在專業(yè)分軌前對飛行學員進行充分的挖潛，以分軌出適合不同飛行學員正確的專業(yè)，一般周期比較合理，訓練成本較低。采用該教練機體系的主要有美國空軍等。

美國空軍采用“集中篩選、基礎通訓、專業(yè)分軌”的教練裝備體系。飛行學員的篩選飛行委托民間機構進行，基礎訓練采用同一機型進行通訓，隨后在高級飛行訓練階段開始進行分軌培訓，分為戰(zhàn)斗機/轟炸機、運輸機/加油機、渦槳多發(fā)飛機、直升機四個專業(yè)。篩選使用DA-20教練機（活塞式），基礎訓練使用T-6A教練機（渦槳式）。高級飛行訓練：戰(zhàn)斗機/轟炸機使用T-38高級教練機訓練，完成高級訓練后還需采用配置武器的T-38執(zhí)行戰(zhàn)斗入門訓練；加油機/運輸機使用T-1A雙發(fā)噴氣式高級教練機訓練；渦槳多發(fā)飛機飛行員培訓由美國海軍組織實施，采用T-44教練機進行運輸/加油專業(yè)高級訓練；直升機使用UH-1H和TH-1H教練直升機訓練?，F(xiàn)階段，美空軍正發(fā)展T-7A高級教練機替代T-38高級教練機，更好銜接F-22等四代飛機。

采用“篩選—初級/基礎—高級”教練機體系的關鍵是初級/基礎教練機具備良好的銜接能力和遞進能力，可在同一階段滿足飛行學員增長不同技能的需求。

1.3 “篩選/初級—基礎/高級”教練機體系

“篩選/初級—基礎/高級”教練機體系的主要特點是通過配置一型初級訓練能力較強的篩選/初級教練機與一型基礎訓練能力較強的高級教練機，可以滿足飛行學員技能的增長與有效遷移，但一般需要采用作戰(zhàn)飛機進行“補課”。采用該教練機體系的主要有瑞士空軍等。

瑞士空軍篩選/初級訓練采用PC-7教練機，基礎/高級訓練采用PC-21教練機。

采用“篩選/初級—基礎/高級”教練機體系的關鍵是高級教練機具備良好的向下兼顧能力，可滿足初級階段飛行學員的良好過渡，同時要求作戰(zhàn)飛機具備一定的向下銜接能力。

1.4 國際教練機體系構建分析

從國際上不同國家教練機體系構建上看，主要出于以下幾點考慮。

一是基于不同國情進行構建?；A國情是教練機體系構建考慮的基本因素，不同作戰(zhàn)要求、經濟能力以及生源素質等均影響教練機體系的構建。如美軍依靠其民間飛行人才資源儲備以及通用航空訓練資源的先天優(yōu)勢，飛行學員在進入空軍前已經具備一定的飛行能力，從而構建了“集中篩選、基礎通訓、專業(yè)分軌”的教練機體系，大幅壓縮各階段的訓練周期，提升訓練效益；俄羅斯根據(jù)其傾向于培養(yǎng)優(yōu)秀戰(zhàn)斗機飛行員的作戰(zhàn)要求，采用“篩選/初級—基礎—高級”教練機體系；瑞士空軍則根據(jù)其領土空域小、飛行員培養(yǎng)要求較低等要求，采用了相應的教練機體系。

二是基于教練機能力進行構建。訓練效益是軍事飛行訓練追求的永恒話題，教練機體系能力則是形成作戰(zhàn)能力的關鍵，而各個教練機能力的有效搭配是核心支撐。如美軍通過發(fā)展T-7A高級教練機后提升了訓練能力，在飛行員培養(yǎng)上消除了原體系F-16大量“補課”時間；中國空軍通過發(fā)展新一代高級教練機，解決原有二代機飛行員改裝三代機的問題，實現(xiàn)了“直上三代”。

三是基于飛行員技能增長規(guī)律進行構建。飛行學員成才率是保障大批量、可持續(xù)、快速高效培養(yǎng)飛行員的直接支撐。而各級教練機之間的銜接性則是影響飛行學員成才率的重要因素。如美軍發(fā)展T-6A教練機承擔“基礎通訓”時，為提升T-6A教練機渦槳發(fā)動機與T-38噴氣式發(fā)動機的發(fā)動機響應銜接性，配裝了數(shù)字化功率管理系統(tǒng)，同時配裝螺旋槳滑流自動糾偏系統(tǒng)實現(xiàn)操縱的良好銜接；美軍為實現(xiàn)T-38飛機與F-16等飛機的銜接，將座艙布局由分立式儀表升級為多功能顯示。

因此，教練機體系構建主要考慮飛行學員技能增長，關鍵不在于體系形式的構建，核心還是不同教練機之間的銜接性。

2 教練機銜接性分析

“銜接”一詞在詞典中的定義為事物首尾連接，即通過某種“媒介”，將兩個事物進行連接。在教練機領域，教練機銜接性主要體現(xiàn)為教練機體系里不同教練機之間的銜接性，是影響飛行員培養(yǎng)的關鍵屬性。根據(jù)國際上教練機體系構建發(fā)展，教練機銜接性主要體現(xiàn)在飛行性能、座艙布局、操縱特性以及系統(tǒng)功能上。

2.1 飛行性能銜接

飛行性能銜接主要包括“硬性的銜接性指標”和“軟性的臺階性指標”。硬性的銜接性指標關乎安全和淘汰，其決定飛行學員能否上得了某個訓練階段的教練機以及完成該階段訓練后能否順利上后續(xù)教練機或作戰(zhàn)飛機?！败浶缘呐_階性指標”是與前后機型形成臺階，使飛行學員逐步掌握所需技能，其關乎訓練費用和體系訓練效益。

一是硬性的銜接性指標。從國外多年的訓練實踐來看，著陸接地速度為“硬性的銜接性指標”。原因一為著陸是飛行員掌握駕駛技術的重點和難點，前后機型著陸速度跨度越大，在后續(xù)飛機上所需著陸訓練次數(shù)越多；二是著陸接地技能一般需要通過一型速度較低的平臺來進行訓練。從國內外多年訓練實踐來看，一般來說，前后機型著陸速度跨度30千米/小時，基本沒有跨度，技術掌握容易；跨度50千米/小時，跨度適中，技術掌握比較容易；跨度90千米/小時以上，跨度大，技術掌握困難。

二是軟性的臺階性指標，主要包括機動能力、大速度特性、升限等。此類指標越接近后續(xù)機型越好，越有利于飛行學員技能的增長；但從裝備實現(xiàn)角度看，上述能力越強，裝備的研制、采購和使用成本越高。因此，上述指標的確定是在“經濟適用、夠用即可”的前提下，綜合權衡的過程，核心是解決“訓練效益”問題。如機動特性是體現(xiàn)飛機平臺訓練能力的重要指標之一，其主要體現(xiàn)的垂直機動能力和水平機動能力，這些平臺能力決定了飛行學員在教練機上進行特技飛行和基本戰(zhàn)術機動飛行時獲得技能增長的程度。

2.2 座艙布局銜接

座艙布局銜接主要包括人機界面和座艙控制。人機界面銜接關乎飛行學員注意力分配養(yǎng)成習慣，對于情境覺察、態(tài)勢研判、規(guī)劃決斷等態(tài)勢感知能力以及信息感知、信息識別、信息處理等信息運用能力的生成具有重要影響。座艙控制關乎飛行學員管控能力，對于系統(tǒng)操控、資源管理、故障處理等座艙管理能力的生成有重要作用。

一是人機界面銜接。目前飛行儀表的發(fā)展已經歷五代，分別為簡單的機械電氣儀表、機電伺服儀表、綜合指引儀表、電子顯示儀表和綜合電子顯示系統(tǒng)。按儀表的指示方式可劃分為儀表指示、綜合顯示。目前先進作戰(zhàn)飛機均采用綜合顯示并視情輔以應急儀表，綜合顯示實現(xiàn)了把飛行員的注意力從座艙內轉移到座艙外，因此，教練機在銜接性上應重點關注飛行員能力的生成，但也應考慮一定的應急儀表能力培養(yǎng)。對于高級教練機應以能力生成為主，應急儀表能力可在更低級教練機上進行訓練。

二是座艙控制銜接。雖然不同教練機任務需求不一致，但座艙控制主要設計原則基本一致：駕駛員在正常駕駛位置，儀表板操縱臺上所有設備都應該易于觀察和控制，對各種設備和控制裝置的使用都具有可達性；所有設備和控制裝置根據(jù)其重要性、使用頻度及使用時間先后順序按系統(tǒng)分類布置；應急情況下使用的儀表和控制裝置安裝在易觀察易操作的地方，并有防誤操作設計；前、后艙設備的布置應盡可能一致，以方便駕駛員對座艙的操縱裝置進行記憶和使用。座艙布局和設備布置應盡量標準化，養(yǎng)成與作戰(zhàn)飛機一致的操縱習慣。

2.3 操縱特性銜接

操縱特性銜接主要包括飛機飛行操縱特性和發(fā)動機響應特性，關乎飛行學員對于飛機的整體控制能力，對于飛機狀態(tài)判斷、操縱控制、機動能力等平臺操縱技能生成有重要影響，尤其對于定點著陸等需要精確控制的能力。

一是飛機操縱特性。目前飛機操縱方式主要包括機械操縱、液壓助力、液壓助力增穩(wěn)、數(shù)字電傳等，從使用經驗及成本考慮，一般階段靠前、速度較低的教練機采用機械操縱或液壓助力，高速飛機采用液壓助力增穩(wěn)、數(shù)字電傳，實踐證明操縱方式從低級向高級銜接不會存在明顯階差，但從高級向低級銜接則可能出現(xiàn)“倒掛”，不利于銜接。

二是發(fā)動機響應特性。發(fā)動機響應特性最大的區(qū)別在于發(fā)動機類型不同帶來的響應特性不同。如活塞式發(fā)動機與渦槳式發(fā)動機的操縱響應特性與噴氣式發(fā)動機響應特性相比一般較為緩慢，且操縱方式也不盡相同。實踐證明，一般從簡單向復雜、從響應緩慢向響應快速銜接難度不大，但反過來則存在銜接性不好的問題。

2.4 系統(tǒng)功能銜接

系統(tǒng)功能銜接主要包括通信、導航、搜索等功能，主要影響飛行學員對于各個系統(tǒng)功能的使用習慣，對于飛行學員習慣養(yǎng)成和潛意識能力生成有重要影響。

3 教練機跨代銜接關鍵技術分析

教練機跨代銜接由于“舍棄”中間一代，在飛行性能、座艙布局、操縱特性以及系統(tǒng)功能上將存在銜接性不好等問題。一是可能因跨度過大導致飛行學員淘汰率增加；二是由于部分訓練內容上移至后續(xù)更高價值機型，將導致更高價值機型低層次消耗且費用增加的風險。因此，教練機跨代銜接關鍵技術主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是飛行性能銜接，起降性能、機動性能、包線范圍等是影響飛行學員跨代銜接成才率的關鍵指標。如飛機平臺不變，從飛機性能方面難以直接解決此項關鍵技術。參考以往實踐經驗并結合訓練技術發(fā)展，一是可通過大量帶飛訓練使學員充分熟悉并掌握新的飛機性能，降低因跨度過大帶來的不適應性引起的淘汰率，但將產生大量的無效訓練和訓練成本；二是基于逼真度較高的模擬訓練技術開展大量地面模擬訓練，使飛行學員在地面掌握相關技能。

二是座艙布局銜接，跨代銜接在人機界面、座艙操控、信息顯示等方面差異較大。在信息獲取方式上，高級訓練階段以前，飛行學員還以低頭的、分散的指針式獲取為主，信息獲取習慣和信息處理方式與新一代高級教練機的多元視覺顯示信息獲取方式和習慣也存在較大差異。造成飛行學員在后續(xù)機型訓練中又需花費大量時間和精力去重新適應全新的人機界面，養(yǎng)成新的駕駛習慣，影響了技術遷移。

三是操縱特性銜接，初級教練機多為低速活塞螺旋槳飛機，飛行操縱采用機械式，螺旋槳滑流對飛行操縱有較大不利影響；同時，螺旋槳飛機所需的拉力需要同時“兩桿”操縱發(fā)動機和螺旋槳來獲得。高級教練機采用電傳飛控操縱，發(fā)動機采用全權限數(shù)字化“一桿”操縱。因此兩型飛機之間飛行操縱與發(fā)動機操縱存在較大差異，可通過升級初級教練機平臺，例如增加輔助配平系統(tǒng)和數(shù)字化動力控制系統(tǒng)等措施來減少銜接性的跨代階差，減少飛行員技能的負遷移。

綜上所述，教練機跨代銜接關鍵技術解決的總體思路：一是升級初級教練機的平臺能力，使其與高教機形成良好銜接；二是基于逼真度較高的模擬訓練技術開展大量地面模擬訓練，使飛行學員在地面掌握相關技能，實現(xiàn)良好銜接。

4 結語

教練機體系構建是根據(jù)不同時期軍事作戰(zhàn)背景以及技術發(fā)展進行的。本文通過開展教練機銜接性分析以及教練機跨代關鍵技術分析，總結教練機跨代銜接在飛行性能、人機界面、操縱特性等方面存在的關鍵技術及解決措施，為探索新的訓練體系提供參考。