| 词条 | Ｌ１５型超音速高级教练机 |
| 释义 | § 概述 Ｌ１５型超音速高级教练机 中国洪都飞机工业公司设计和制造的Ｌ１５型超音速高级教练机，在经历了研制、制造和调试的各阶段工作之后，终于在２００６年３月１３日下午顺利进行了首次飞行。Ｌ１５高级教练机首飞的成功代表着中国航空工业在高级教练机这个机种的设计和制造水平上，已经达到了与国外的先进机型相当的技术标准，是中国航空工业努力赶超世界先进技术的一个重要成果。Ｌ１５高级教练机是中国航空型号发展中第一个在设计上达到国际最先进技术水平的机种。Ｌ１５高级教练机与我国现役同级的“歼教”－７超音速教练机相比，具有整体气动性能好、机动性能高、整机推重比大、使用寿命长、结构设计合理、制造技术先进以及任务使用弹性大和发展潜力高的优势，在整体技术标准上与国外目前正在发展的Ｔ－５０、“马克”（ＭＡＫＯ）和雅克－１３０高级教练机相当，在有效载荷能力和机动飞行性能上甚至可以和＂美洲虎＂这类轻型战斗轰炸机相媲美。 § 技术性能 Ｌ１５教练机采用了与俄罗斯最新型的雅克－１３０教练机类似的整体气动外形设计，在气动外形结构设计上采用了能够适应大迎角高机动飞行的翼身融合体、可以形成涡流的大面积机翼边条和四余度电传操纵系统，其整体气动设计技术条件上已经达到国际先进水平，在整体设计的一些方面还表现出了中国本身装备环境所形成的特色。 根据洪都飞机工业公司在航展上对Ｌ１５教练机所做的介绍，Ｌ１５教练机的最大可控迎角达到了３０度，大迎角飞行性能超过了Ｆ－１６、Ｆ－１５和＂米格＂－２９等第三代标准型战斗机。因为具备较大的可控迎角和高推重比以及小机翼载荷的技术优势，所以Ｌ１５教练机的中、低空亚音速机动飞行性能应该非常出色。如果不考虑Ｌ１５双发动机设计对高速飞行性能造成的影响，那么可以认为Ｌ１５在中空亚、跨音速格斗机动性能上完全有能力与常规的三代战斗机相抗衡。通过Ｌ１５教练机的气动外形和设计特点可以发现，Ｌ１５教练机在结构和气动设计过程中重点强调的是飞机的亚音速机动性能，超音速性能并不是Ｌ１５气动设计的主要着眼点，这也就在一定程度上证明了Ｌ１５飞机平台的技术不很适合用来改进为以对空作战为主的空中优势战斗机。 Ｌ１５教练机是中国设计的教练机中第一个采用电传系统的型号，采用电传操纵系统可以使由Ｌ１５教练机训练的飞行员较快地完成教练机到战斗机之间的过渡，这个使用优势也是国际上新发展的高级教练机几乎全部都采用电传操纵系统来提高飞行性能的原因。在教练机上采用电传操纵系统不但可以提高飞行员的训练水平，而且较好的飞行控制系统也比较有利于教练机的其他改型设计。国外发展的Ｔ－５０和雅克－１３０这类高级教练机，都在以飞行训练为基本目的的教练型基础上设计和开发了用以执行对空作战和对地攻击任务的改进型，通过在设计良好的飞行平台上扩大使用范围来提高教练机的改型能力和使用效费比。 Ｌ１５教练机的飞行性能和基本技术条件都具有非常大的作战改进潜力，在保持Ｌ１５教练机的基本气动设计不进行大幅度改变的条件下，能够很方便地将Ｌ１５改装为具有较好对地攻击能力的短程强击机，而且Ｌ１５教练机亚、跨音速机动性能好的特点也可以保证飞机具备一定的近距格斗作战能力，在承担自卫空战任务的同时还可以在一定程度上辅助担负国土防空的作战任务。 根据目前由生产厂家透露出来的Ｌ１５教练机的技术数据可以发现，Ｌ１５教练机的机体规格和各方面条件类似于应用现代化技术后的强－５强击机和＂美洲虎＂战斗轰炸机，如果在后期改进中将Ｌ１５教练机的机身适当加长并改为单座，那么，Ｌ１５在增加必要的雷达和光电传感器的条件下，最大载弹量可以达到４－４．５吨。当挂载２个容量６００升的副油箱和标准的自卫对空武器之后，执行半径６００千米的对地攻击作战任务时可以挂载约２吨的对地攻击弹药。按照对地攻击为主要任务要求改进的Ｌ１５教练机，其综合作战性能基本与国外发展的Ｔ－５０、ＭＡＫＯ的单座改型相当，超过俄罗斯＂雅克＂一１３０教练机的作战改型。由此看来，采用Ｌ１５平台完全可以改进出一种性能比较好的轻型超音速多用途战斗机。 § 技术特点 如果仅仅从设计和制造技术来考虑，可以说Ｌ１５教练机已经达到了目前国内同类应用型号的较高水平。Ｌ１５教练机不但在气动设计上达到了很高的水平，在整体设计和结构制造技术上也明显超过了目前国内所发展的同规格机种。Ｌ１５教练机采用翼身融合的气动布局，机身外形的复杂曲面对结构制造、装配和外形平滑性要求都非常高，整体加工和装配技术难度基本与我国新型空中优势战斗机相当。 令人不解的是Ｌ１５教练机的气动设计水平和制造技术都达到了很高的标准，但是在结构材料的选择上却比国外同时期的Ｔ－５０和雅克－１３０保守得多，除了在尾翼部分采用复合材料和在飞机结构中少量应用钛合金之外，Ｌ１５主要的结构材料仍然是常规的铝合金。中国的航空材料制造和应用水平确实与国外发达国家之间存在很大差距，但是要想为Ｌ１５加装一套带整体油箱的复合材料机翼，以及在机身蒙皮和口盖等位置大规模应用复合材料的技术难度也并不大，中国航空工业目前既有足够的技术也有相应的能力为Ｌ１５教练机增加复合材料、钛合金和铝锂合金的应用量，之所以未如此依笔者分析，主要的原因应该是为了尽量降低飞机的成本。 除此之外，飞机装备后的维护和保障上的难度也应该是减少复合材料应用的主要原因之一。Ｌ１５教练机的潜在用户中，无论是国内的空军单位还是预计的出口市场目前都缺乏维护采用先进材料机种的能力。航空复合材料的维护和保养需要专门的设备和足够数量的专业技术人员，在空军战斗机部队还没有完全解决高性能材料飞机结构的维护保障问题的条件下，盲目地为教练机增加复合材料应用量以提高飞行性能并不合适。教练机是使用非常频繁的机种，性能可靠、皮实、易维护和高完好率是教练机应该具备的最主要特征，过多地应用先进材料技术将可能对飞机交付后的维护工作带来很大的困难，这将直接影响到飞机的使用效果。Ｌ１５教练机的机体采用以常规材料为主的结构形式，以先进的气动设计作为提高飞机性能的重点手段，综合来看是最为合适和科学的，也是Ｌ１５在采用先进气动布局、四余度的电传操纵系统等先进技术后，相比国外竞争对手仍具有价格优势的重要因素。 Ｌ１５教练机的结构制造中所应用的大都是传统的轻铝合金材料，但是在部件的加工工艺上却采用了一些较先进的工艺方法和手段，从而使整机达到了很高的整体结构设计水平，典型的例子就是座舱盖的整体骨架。Ｌ１５教练机的座舱盖骨架采用整体锻件来代替原来由多个零件拼合的组合件，也是国内第一个实际应用的高性能座舱结构件。Ｌ１５教练机的整体座舱骨架可以在保持座舱盖整体性能的前提下，具有比组合式座舱骨架更好的强度、更轻的重量和更好的可靠性。Ｌ１５教练机采用的长２７００毫米、宽９００毫米、高７００毫米的大型座舱骨架，在锻件制造和机械加工技术上都达到了目前国内的顶级水平。对于毛坯件机加工去除量高达９６％的大型锻件的加工成功，表明中国航空工业在大型飞机结构件的制造上达到了一个新的高度。 Ｌ１５教练机的进气道采用了截面由矩形向圆形平滑过渡的双Ｓ构形，进气道组合件还要与机身的整体油箱融合以组成一体化结构。这种结构具有零件外形复杂、加工难度大、组合件不易成形、装配空间狭窄和装配协调困难等很多技术难点，是国内飞机结构设计和制造的首次突破。Ｌ１５教练机采用的单梁全高度蜂窝夹层结构平尾也是国内首次在生产型飞机上应用，平尾中复合材料的使用和结构设计对洪都飞机工业公司是一个严峻的考验，Ｌ１５教练机原型机的首飞，证明了洪都公司复合材料结构的设计和制造已经基本成熟，有能力在Ｌ１５的后续改进型上更大规模地应用复合材料以提高改进或发展型Ｌ１５飞机的整体性能水平。 § 动力系统的选择 Ｌ１５教练机采用由２台小推力加力式涡轮风扇发动机组成的双发动机设计，据说这是为了满足对第三代战斗机的训练要求，而且将Ｌ１５可以进行单发停车训练科目作为其相对单发动机同规格教练机的技术优势来强调。Ｌ１５教练机采用双发动机确实存在上述技术优势，但是从简单的基本飞行训练情况上来看却不一定因为这个原因而过于强调教练机装备２台发动机的必要性。 英国空军装备的＂狂风＂、Ｆ－４＂鬼怪＂和最新的ＥＦ２０００都是采用双发动机的战斗机，但是英国空军的中、高级教练机却是以单发动机的＂鹰＂式教练机为主，如果因为英国空军还拥有双发动机的＂美洲虎＂而不具备代表性的话，那么已经实现了战斗机双发动机化的美国海军航空兵在教练机的选择上则更加能够说明问题。美国海军在选择新型舰载高级教练机的时候并没有选择双发动机飞机，而是引进了英国的＂鹰＂式教练机技术发展了Ｔ一４５单发舰载教练机。对于单发飞行训练要求更高，更加强调飞行安全性要求的美国海军能够接受单发动机的Ｔ－４５教练机，可以清楚地证明教练机所采用的发动机数量并不能代表教练机的实际技术标准和训练要求。 双发动机设计确实在很大程度上可以提高教练机的安全性和训练范围，而且动力性能也比推力相同的单发动机更好，但是在发动机的总推力相同的情况下，采用２台发动机的飞机将会比单台发动机增加１０％－１５％的结构重量和相当大的阻力影响，结构重量和阻力的增加对于飞机来说也是个很大的问题，所以不能仅仅认为几个简单的因素就可以确定飞机的整体设计条件。 根据笔者个人的观点来看，Ｌ１５采用双发动机设计除了研制单位长期设计和生产双发动机超音速飞机的惯性思维之外，还存在考虑到飞机整体规格和未来改进潜力的因素。采用双发动机所加宽的后机身会增加阻力，但是总推力相同的双发动机的发动机舱长度要比单发动机短，这样不但动力系统所需要占用的飞机长度较小，而且也可以通过降低对配平的要求而缩短机身的总长度，飞机机体长度的减少可以在一定程度上降低飞机的结构重量，部分补偿双发动机增重的影响。 Ｌ１５教练机采用双发动机的设计可以回避一定的技术风险和降低技术难度，因为在设计Ｌ１５的时候国内还没有可以与之配套的中等推力的动力系统，国内生产的“涡喷”－１３系列发动机根本无法满足Ｌ１５的技术要求，所以能够用来选择的动力系统只有俄罗斯的ＲＤ３３与欧洲的ＲＢ１９９这２种加力式涡轮风扇发动机。俄罗斯的ＲＤ３３是总推力在８吨级的发动机，ＲＤ３３发动机的推力级别不但超过了Ｌ１５教练机所需要的动力性能，发动机的体积也过于庞大，而且ＲＤ３３发动机是ＦＣ－１战斗机的动力系统，如果Ｌ１５教练机采用ＲＤ３３发动机就必然会使Ｌ１５在很多技术性能方面与ＦＣ－１存在重叠，而Ｌ１５教练机在气动设计上的优势很难弥补ＦＣ－１生产成本上的优势，同样规格飞机的重复发展会使Ｌ１５难以在与ＦＣ－１双座型的竞争中获得胜利。欧洲发动机公司的ＲＢ１９９发动机的推力在７吨级，整体技术性能和使用寿命都符合Ｌ１５教练机的技术要求，不过除了前面说过的采用单台中等推力发动机设计容易出现与ＦＣ－１战斗机之间的重复之外，ＲＢ１９９发动机在国内使用和自我保障能力上也存在很大的问题。Ｌ１５教练机是以打入国际市场为重点开发的，如果采用单发动机设计就必然要接受ＦＣ－１出口型、欧洲ＭＡＫＯ和韩国Ｔ－５０超音速教练机的正面竞争，市场开发的难度大而且竞争又非常激烈。与单发动机设计的竞争风险相比，反到是国际上采用双发动机的新型教练机中普遍缺乏Ｌ１５教练机所具备的超音速飞行能力，而采用双发动机的Ｔ－３８、＂美洲虎＂和日本Ｔ－２这类教练机设计得过早，在整体技术水平上完全无法与Ｌ１５教练机相比。Ｌ１５教练机是目前新发展的同类型专用教练机中唯一采用双发动机的超音速教练机，Ｌ１５教练机采用双发动机设计不但可以在市场上回避不必要的竞争风险，而且依靠双发动机设计所带来的高安全性和较大的发展潜力也是ＦＣ－１和“教练”－９这类飞机所无法获得的，双发动机设计是Ｌ１５教练机能够在面对国内、外激烈的市场竞争环境，得以回避风险以获得一定技术优势的重要措施，而不仅仅是要模拟单发停车等技术细节的要求。 § 问题 整体设计先进的Ｌ１５教练机的飞行性能比较好，是一种达到世界先进水平的高性能超音速教练机，但是Ｌ１５教练机的发展却未必能够一帆风顺，其主要问题在于Ｌ１５教练机的航空动力系统。 可以满足Ｌ１５教练机需要的发动机是推力在３５００千克左右的小推力涡轮风扇发动机，这样推力级别的发动机型号在国内还是空白，市场上与之类似的型号只有台湾ＩＤＦ战斗机使用的Ｆ１２５发动机，俄罗斯新发展的带加力燃烧室的ＡＬ－５５Ｆ发动机正处于发展过程中，而东欧国家和乌克兰发展的小推力涡轮风扇发动机缺乏带有加力燃烧室的机型。国内、外在３－４吨标准推力的航空动力系统上所存在的问题，导致了Ｌ１５教练机缺乏可以直接应用的３５００千克推力级的加力式涡轮风扇发动机。Ｌ１５教练机目前所选择的发动机还只有不加力的型号比较成熟，对现用发动机的加力改进设计和验证仍然需要相当长的时间。航空动力系统存在的问题一直是限制中国飞机型号发展的主要瓶颈，同样也是Ｌ１５教练机在原型机设计和制造过程中所面对的最大的技术问题。动力先行的口号在航空工业中已经喊了多年，但是现在航空动力技术上的落后仍然是中国航空工业在飞机型号发展过程中不可回避的巨大困难，如果Ｌ１５教练机不能很好地解决航空动力系统上所存在的这个困难，那么可以说Ｌ１５教练机的后续发展还将是非常艰辛和困难的。 |
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