L15型超音速高级教练机的背景现状
L15超音速高级教练机最初是国防科工委以“外贸机型”立项研制的。作为外贸机,该机的使命就是走向世界打市场,所以国家在宣传报道方面就少了好多主战机型的禁忌。L15的身份决定了它必然成为公众瞩目的焦点。该机的研制方洪都航空工业集团(中航工业集团的子公司),从一开始就对L15进行了大量宣传。从2002年的珠海航展开始,L15的模型就成为各个大小航展中国航空工业展台上必到的角色。而2006年,L15第一架原型机的首飞,更是掀起了一个高潮。此后,航空工业一直将L15列为重点宣传对象,该机的后续每一架原型机上天,都邀请了包括央视在内的中央级媒体前往报道。第二,该机的研制方“洪都航空”号称国内A股军工版块的一面旗帜。洪都是国内生产军用教练机的专业户,该集团生产的K8中级教练机海外销售情况良好,而洪都航空很想利用L15再续K8的辉煌,把L15作为吸引投资者眼球的“明星”。作为一家上市公司,洪都对L15的着力宣传,就不难理解了。同时由于洪都在A股上市的原因,L15“猎鹰”除了被国内广大军迷关注以外,也成了各大证券分析机构的分析师们所津津乐道的话题。第三,L15“猎鹰”的先进设计理念还有漂亮外形,是深得军迷喜爱的重要因素。法国飞机设计大师达索有句名言“好看的飞机一定是好飞机。”飞机的外形和它的设计理念以及性能是紧密相关的。在平素看惯了机身如“飞行铅笔”一般细长的歼8等传统国产战机之后,外形前卫的L15一出现,就让广大国内军迷有了“久旱逢甘霖”的感觉 。L15高级教练机虽然性能优异,价格实惠,但是由于它的发动机是乌克兰的AI-222-25F涡扇发动机,没有实现国产化,受制于人,所以中国空军没有采购,这不能不说是一个遗憾。但中国方面正与乌克兰洽谈引进该发动机技术,如果成功,相信L15一定会进入中国空军序列。L15高级教练机已获拉美和非洲国家(洪都没有具体说是那些国家)的订单,第一批共12架,单价8000万元,这无疑为预示了L15的前程一片大好。L15高级教练机与中国现役同级的“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。
L15型超音速高级教练机的技术性能
L15采用了第三代战斗机设计中经典的中等后掠角梯形机翼、翼身融合加前机身拱形边条设计。这一设计的优点是飞机大迎角飞行性能好,飞机盘旋性能好(无论持续盘旋性能如何,因为那还取决于发动机的强劲推力,但首先瞬时盘旋性能好是无疑的。),这一点在08年11月的珠海航展飞行表演中,就已经得到了广大军迷和观察家的认可。可以说,优异的气动外形设计,是L15获得和“第三代战机相类似”的飞行性能的关键,我个人认为其决定意义不亚于对发动机型号的选择。因为抛开国际政治因素不论,目前市面上可供选择的发动机有多种,L15作为一种主打外销的机型,选择进口发动机也不是不可以。国产K8中级教练机在国际市场上的成功,一个重要的因素就是装备了性能优异的美制发动机,可见教练机所受到的技术封锁,没有战斗机那样的主战机型严重,教练机的出口活动中,商业性更强一些。但要设计出优异的飞机气动外形,是别人想帮也帮不上的,L15“猎鹰”的问世,也从一个侧面反映出中国航空工业对先进战机气动外形的设计能力进入到了一个相当成熟的阶段 。 国内自主研发的、先进的电传操纵系统。L15之所以能够成为第三乃至第四代战斗机的高教机,一个重要的因素就是其操控性和敏捷性,接近第三代战机。要做到这一点,非采用由计算机控制的电传操纵系统不可。由于有了飞控计算机的参与控制,设计师在设计飞机的时候,可以大大放宽对飞机稳定性的要求。众所周知,任何运动物体,无论是汽车,还是飞机、轮船,一般都需要设计成具有运动稳定性的,这样物体才可以按照既定的方向和状态运行,即便受到气流的扰动,也会很快回复到原状态。就像小汽车的前轮具有自动回中功能一样(这就是车辆稳定性的体现,飞机也类似)。理论上讲,不稳定的物体,是很难驾驭甚至驾驭不了的。就好比一辆小车的前轮和方向盘如果不具备自动回中功能,驾驶这样的车以100公里的时速在高速路上奔驰,谁有这个胆量?可第三代战机为了追求瞬间改变飞行状态的敏捷性,偏偏要设计成不稳定的,说白了就好比是一辆前轮不会自动回中的小轿车,很不稳定,但很敏捷。凭人力是无法驾御这样的飞机的,所以才有了飞控计算机和电传操纵系统的用武之地。电脑可以帮助飞行员补偿飞机固有的稳定性不足,随时抑制飞机的不稳定现象。而当飞行员要做出快速的机动时,电脑控制的飞机则可以做出比老式二代战机更快的反应。有了电脑的辅助,飞行员还可以作到无顾虑地驾驶飞机,驾驶传统飞机中所极力避免的比如迎角过大和超出过载限制等问题,在驾驶L15这样的第三代电传飞机时都不会出现,因为即便飞行员作出有可能使飞机陷入麻烦的粗猛操作,电脑也会自动将这些操作指令处理掉,而不会“不假思考”地一味服从。L15所具有的国内自主开发的电传操纵系统,也可以说是中国航空工业紧密追踪世界航空技术前沿的成果。早在上个世纪90年代,中国就试飞了“变稳1”(BW-1)等初步具备电传操纵技术的试验机。近年来我国在飞机先进气动布局、飞行控制技术和航空电子技术取得了飞跃式的发展,这一成果可以说是厚积薄发,歼10“猛龙”、FC-1“枭龙”、L15“猎鹰”的集中问世,正印证了这一点。可以说,L15“猎鹰”的成功不是个案,而是整个中国航空工业经过几十年积累后,上台阶的一个缩影。由于依托了中国航空工业这个大平台,L15的研制者得以分享到全行业的各种资源,可以说无形中分摊了很多成本。因此,中国推出一款价格低廉而性能优良的高教机,就不奇怪了。最后需要指出的是,L15虽然号称性能和操纵感觉与第三代机接近,但接近永远是接近,与达到是不一样的。虽然超音,但仅1.4的最大飞行马赫数在作战中是无法与真正的三代机想匹敌的。小机体、小发动机的搭配,也无法使L15具备歼10、歼11那样的持续机动能力,如果假设把双方放在一起格斗,L15也许在第一圈盘旋中能够幸存,但绝撑不过3分钟。小巧的机体同样也限制了燃油和武器的装载,这决定了L15在作战效能上,与三代战机无法同日而语 。 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。
中国L15型超音速高级教练机有哪些技术性能?
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。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。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。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。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”—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。