從美空軍最新教練機T-7A“紅隼”看當代飛行員訓練技術的發(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公司與瑞典薩博公司合作的波音T-X 教練機中標。 長達15 年的美空軍高級教練機招標過程劃上了句號，并給出新教練機的型號為:T-7A，RedHawk，“紅隼”。

美空軍在T-7A 項目中共計劃采購351 架教練機，46 套飛行模擬器及其他相關的地面設備，項目中標價格為92 億美元，折合640 多億人民幣，美空軍還可以依此價格采購多達475 架T-7A 教練機以及120套飛行模擬器。

這次美空軍招標， 項目的預算價格是181 億美金，通過招標降低到92 億美金，折合每架教練機采購價格約2，000 多萬美元。

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

這個教練機項目有一個頗具時代特色的變化，即飛行訓練模擬器在美空軍教練機采購中， 占比非常高;第一采購批次:每7.65 架飛機配套一臺模擬器;第二采購批次，每4 架飛機配套一臺模擬器。

1 漫長的招標過程

自F-22 項目投入使用、F-35 項目開始啟動后，美國空軍教育訓練司令部(AETC)，從2003 年開始啟動替代T-38 教練機的后繼教練機計劃。

眾所周知，F(xiàn)-22 與F-35 兩型引領世界戰(zhàn)斗機五代機潮流，都取消了同型教練型飛機。在此之前，美軍通常的做法是，開發(fā)單座戰(zhàn)斗機時并行開發(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(operational squadron)，其他各國也都采用這個方法來采購和配置戰(zhàn)斗機。

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

在這種氣氛籠罩下，美空軍新一代教練機應該是什么樣，換而言之，招標要提出什么要求，就是一個大的難題。 例如:是側桿還是中桿？ 要不要上電傳飛控?教練機應該能完成什么樣的訓練科目，教練機飛行包線應該達到什么程度？

T-7A“紅隼”與 P-51“野馬”同框

T-7A 具備空對地的攻擊能力

2 T-X 項目的招標要求

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

教練機必須滿足七項基本訓練的要求:基本飛機控制;飛行技術;編隊，儀表和導航;高級空對空作戰(zhàn);高級空對地作戰(zhàn)，高級機組和座艙資源管理。

要完成五項高級訓練科目: 持續(xù)大過載飛行，空中加油，夜視儀使用，空空截擊，數(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 的加油訓練能力，下載到模擬器中進行訓練。

編隊飛行訓練，對飛行員精準飛行控制的有效訓練方式。

3 參加招標的飛機方案

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)斗機降低配置，將其改造成一款新的教練機。

構型特點：單發(fā)，帶加力；串列雙座，高度差明顯；雙垂尾；大邊條翼，上單翼等；波音飛機公司對美空軍構型上的“口味”理解的不錯，說是Cleansheetdesign，其實，還是有明顯的F-18、JAS39 的痕跡，從起落架設計就能看出來像哪個飛機。

座艙特點：側桿，將顯示集成到一個大屏幕，保留前端計算機，HUD，后座沒有HUD 重復器，整體布局要簡潔的多，而且使用了觸摸屏。

韓國人比較精明，早早利用了這個“門道”，以F-16 戰(zhàn)斗機為平臺，換裝推力小一點、但經(jīng)濟性更好的F-404 發(fā)動機;將機腹進氣改成兩側翼下進氣，這樣前機身可以寬敞一些;同時去掉一些不必要的航電和火控設備……總的來說是降低成本， 研制了T/A-50教練攻擊機。 但是，韓國本身的市場太小了，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 “下手” 早的是意大利的M-346 教練機，這個飛機原來是意大利和俄羅斯的雅克設計局合作的，但是，后來“分道揚鑣”了。 在意大利叫M-346，在俄羅斯叫雅克-130。 這個飛機比較“牛”，是全新設計，但是具備五代戰(zhàn)斗機訓練的全部要素，兩臺渦噴發(fā)動機提供大推力，小翼載提供了高機動性。 該機是這一代教練機的“課代表”。

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

波音T-X 評標方案雙機編隊起飛，飛機帶著研制樣機用的空速管

波音飛機公司發(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，還有就是來投標的人實在太多，造成美空軍高級教練機的換裝計劃一拖再拖。

波音飛機公司方案

從構型來看， 該機更像F-18 前機身+JAS-39 雙垂尾的后機身

洛克希德·馬丁/韓國KAI

T-50A，F(xiàn)-16 戰(zhàn)斗機的后機身， 前機身經(jīng)過全新設計，更換了發(fā)動機， 2002 年首飛，是強有力的競爭者。

萊昂那多：T-100，其實就是M-346，為了投美空軍的標而給的新名字，裝美國發(fā)動機， 2004 年首飛，已經(jīng)有六個國家在使用，機動性是其優(yōu)勢，是三個最后入圍的飛機最小巧的一個型號。

諾斯洛普/英國BAe 系統(tǒng)/Hawk 128，包括美海軍，一共有二十個國家使用， 1974 年首飛，前后生產(chǎn)了1，000 多架，單價200 萬英鎊左右。雖然很經(jīng)典，但平臺過于老舊，而且不能超音速。 其實從訓練角度來說，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，應該看不上這個飛機，沒有入圍。

Textron AirLand 聯(lián)合體的 Scorpion 飛機

這個飛機沒有入圍，只是在討論其投標的可能性，但是從構型上有點特色。

Stavatti Javelin，這是一個私人娛樂的噴氣飛機，只是在2005 年首飛了一下，就停了下來，想?yún)⒓覶-X 教練機競標，但沒有實際性的介入。

Sierra Nevada Corporation/土耳其航空工業(yè)，2019年才出來木質(zhì)樣機，沒有進入實質(zhì)性招標，估計今后這個項目能不能在土耳其存活也是問題。

4 美軍飛行員的成長路徑，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，無人機等飛機的飛行員。

5 波音公司T-7A 教練機的模擬器

美空軍教練機T-7A“紅隼”項目中的模擬器配備比率非常高， 接近每四架教練機就配備一臺模擬器，并且配置到每個空軍訓練基地;模擬器與飛機可以開展組網(wǎng)編隊訓練，這個對于新飛行員的訓練強度與安全非常有意義，是模擬器技術上的最新進步。 沒有使用運動平臺，而只是使用了震動座椅。

波音公司現(xiàn)在已開始生產(chǎn)首批T-7A 地面訓練系統(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 教練機和7 臺飛行模擬器。

美空軍計劃在2024 年末開始提供初始作戰(zhàn)能力， 屆時T-7A 飛機第一個中隊及其相關的模擬器都可供訓練。預計2034 年將具備全部作戰(zhàn)訓練能力。

波音公司組裝了兩臺武器系統(tǒng)模擬器和一臺作戰(zhàn)飛行模擬器。這些模擬器將包含在首批模擬器中，預計在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， 并且機組人員工作站配備了可以模擬飛行感覺的運動座椅。

最新的模擬器照片，將T-7A“紅隼”的構型特點表現(xiàn)的更清楚，側桿，大型觸摸屏來簡化座艙設計，與F-35 的風格更雷同。

地面模擬器能夠連接到飛行中的T-7A 教練機，這意味著進行虛擬培訓的飛行員可以與在T-7A “紅隼”飛機上實時飛行的飛行員編隊飛行。 由于模擬器是使用開放式體系結構主干構建的， 因此可以很容易用新的軟件應用程序修改它。

T-7A“紅隼”的模擬訓練系統(tǒng)可以說是世界上最先進的，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體驗， 提供“真實感”模擬。波音與美國空軍密切合作， 并期待測試和部署這些設備。

6 當代飛行員訓練技術的發(fā)展

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

初級教練機的培訓能力上延，培訓后，直接上戰(zhàn)斗機， 瑞士皮拉圖斯飛機公司的PC-21 走的就是這條路線。 這種方法對于許多小國家很實用，如果戰(zhàn)斗機本身就數(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，而且可以將目標戰(zhàn)斗機的座艙構型下行到PC-21，以減少飛行員改裝時的訓練內(nèi)容。

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

PC-21 座艙是典型的四代機風格，平顯，下顯，中桿，彈射座椅……

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

瑞士皮拉圖斯所宣傳的飛行員訓練方案，初級模擬器加上PC-21 教練機， 一種機型涵蓋三個階段的訓練。

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的表現(xiàn)飛機的飛行特性，用飛行模擬器上的訓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，以訓練飛行時彈射的生存率。 訓練沒有什么大的訣竅:系統(tǒng)的完成訓練，而且熟練程度要靠反復的練習才能達成目標。

7 T-38 教練機的傳奇故事

該飛機的計劃起步于1952 年，公司內(nèi)部編號N-156，但真正動手干已經(jīng)是1954 年，參加與F-100 戰(zhàn)斗機為對手的美空軍的教練機招標， 并于1956 年中標。 這個飛機非常的成功， 應該生產(chǎn)和銷售了1，146架，生產(chǎn)時間是從1961 年到1972 年，單價折合現(xiàn)在的600 萬美金左右，全世界一共有6 個國家和地區(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的質(zhì)量了。

T-38 的氣動外形設計優(yōu)良，飛控系統(tǒng)安全可靠，保持著美空軍超音速飛機最好安全紀錄。 T-38 教練機的事故率為1.2/100，000 飛行小時。

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