打造雄鷹的“禽爪”——從T-38看教練機的研制與選擇

潘洪山，賀 鵬

（1.空軍93057部隊;2.空軍航空大學）

0 引言

美國空軍T-38A高級教練機是美國諾斯羅普公司于20世紀50年代開始研制的高級教練機。其單座型發展為F-5系列輕型超音速戰斗機。該機配裝2臺通用電氣公司J85-GE-5渦輪噴氣發動機。1959年4月首飛，批量生產型T-38A于1961年3月開始交付美國空軍，1972年停產時共交付了1189架。T-38的氣動外形設計優良，飛控系統安全可靠，美國空軍超音速飛機最好安全紀錄至今由其保持。服役美國空軍近50年時，單機飛行時間達到16500小時，共有7萬多名學員在T-38上進行過訓練，目前仍有500多架T-38系列飛機在役。

1 歷史

1954年朝鮮戰爭結束后，根據空戰經驗和大量裝備噴氣式戰斗機的現狀，美軍開始執行“全噴氣機訓練計劃”，引入T-37基礎教練機，與當時的T-33高級教練機構成了噴氣式戰斗機飛行員培養體制。由于T-33是當時噴氣式戰斗機F-80的雙座改型，可以說是當時作戰飛機的同型教練機，設計定位主要是面向作戰需要，教學訓練效益和安全性比較差。

60年代，隨著空中作戰裝備的發展，以高空、高速為典型特征的第二代超音速噴氣式戰斗機開始出現，T-33已經無法滿足需要，為了使學員能夠更好地適應F-4“鬼怪”等新型戰斗機，美國空軍需要選擇一種新型的性能優于T-33的噴氣式教練機。當時美國諾斯羅普公司正在研發新型高性能輕型戰斗機F-5戰斗機，因其機頭尺寸小，雷達口徑較小，探測距離有限以及機內燃油量少，作戰半徑短等缺陷，軍方認為其作戰能力不足，影響了競爭力。但F-5雙座機恰好符合美軍對新型噴氣式教練機提出的“性能優良、維護使用費用低”的要求，將其改造成專業高級教練機T-38A，于1961年成為美國空軍第一種超聲速教練機，后來將其中一部分改為AT-38B用于戰斗入門訓練。2002年又升級為T-38C，滿足新戰斗機空地作戰訓練的需要。主要改進內容有：前艙的一個寬視野平顯、一個多功能顯示器、一個發動機電子顯示器、前后座艙的控制面板、全球定位/慣性導航組合系統以及一套空中防碰撞系統，換裝重新設計的機翼，機體結構延壽和改裝發動機。升級后使用至今，仍在美軍和北約空軍飛行員培訓體制內發揮重要作用。T-38教練機設計完善、使用經濟、維護簡便、性能優秀和優良的安全記錄，使其在世界空軍教練機體系內獨占鰲頭，充分表現出美國空軍當年的項目采購的遠見。

2 分析

從T-38教練機的使用歷史可以看出，教練機的選擇，要從目標性、銜接性、效益性、安全性等方面綜合考慮。應與飛行訓練體制相配套，遵循飛行員技術成長規律，適應作戰飛機未來發展趨勢，有利于大幅度提高訓練效益，同時應處理好當前與長遠、需要與可能的關系。

1）關于目標性

目標性實質上是培養什么樣飛行員的問題，它主要取決于主戰裝備對飛行員技、戰術水平的要求。T-38教練機在服役的50多年里，戰斗機經歷了第二代、第三代兩次跨代發展。 T-38A最大速度1.3M，升限16335米，AT-38B能夠進行外掛彈藥投放訓練，完全滿足第二代戰斗機對飛行員技、戰術能力的培養需要。同時，T-38又通過對座艙環境的數字化改造，充分利用現有機隊，最大限度節省成本地滿足了二代機和三代機飛行員的訓練要求。

2）關于銜接性

銜接性，主要指教練機與前后機型在人機界面、起降性能、操縱特點及包線范圍等方面的跨度。前后機型能否有效銜接會影響到理論學習的效率、習慣養成的遷移、操控特點的掌握、戰術素養的形成。各級教練機之間以及教練機與作戰飛機之間銜接不合理，直接影響到飛行訓練效益和培養周期，造成訓練效能低，達不到預期訓練目標，就要在高成本的作戰飛機上進行補充訓練，造成資源的浪費。

從人機界面看，無論是早期的T-38A還是經過數字化改造的T-38C，都與相應時代的教練機體制和主戰飛機能夠較好的銜接。

從起降性能看 （表1），按照飛行員技能掌握規律，前后機轉換時，著陸速度差30公里/小時左右容易掌握，50公里/小時左右比較容易，大于80公里/小時，就比較難以掌握，飛行員要在起飛著陸技術上，增加帶飛次數來適應速度跨度。T-38在中級（基礎）教練機和作戰飛機之間起到了較好的銜接作用。

表1 各機型起降性能

從飛行包線看，二代機飛行員側重于飛機平飛包線內的技術訓練，T-38能夠與F-4“鬼怪”戰斗機的性能較好銜接（表2）。

表2 T-38與F-4平飛性能對比

三代機飛行員更注重于在機動包線內，進行空戰格斗訓練，T-38飛機在機動性能上無法和典型的三代機F-16“隼”式戰斗機更好銜接，因此飛行學員在T-38上畢業后必須在F-16雙座上進行“補課”（表3）。

表3 T-38與F-16C機動性能對比

3）關于經濟性

經濟性就是“用較少的錢、在較短的時間內，培養出盡可能多的合格飛行員”。衡量經濟性的依據并不是單機價格而是全壽命周期內的每飛行小時消耗。全壽命周期內每飛行小時費用是在飛機壽命期內，每飛行1小時所消耗的研制費用、采購費用和使用維護費用，該指標是衡量單機經濟性的主要依據。20世紀70年代，T-38A/B飛機單價約為主戰飛機的一半還多，屬于很貴的教練機，但是美軍共裝備了1189架，2002年，升級為T-38C。使用了50年，培養了大約7萬名戰斗機飛行員，目前單機飛行時間最大達到16500小時，可以說全壽命周期經濟性極高。

4）關于安全性

教練機用來培養新飛行員，技術基礎還不成熟，心理素質還不穩定，抗風險能力弱。教練機對安全性提出了更有針對性的要求，是故障率低，安全余度大，防錯容錯性好。T-38教練機操縱品質好，可靠性高，服役以來，創下了1.2/10萬小時的安全飛行記錄。

3 發展

目前，美國F-16戰斗機飛行員的培訓過程為：先在航校中先用DA-20初教機訓練20小時，然后在T-6A中級教練機上訓練87小時，最后在T-38C教練機上進行96小時高級飛行訓練，取得“翼徽”證書。再使用T-38C進行18小時戰斗機入門訓練。后進行作戰飛機改裝訓練，使用F-16C/D飛行訓練80小時，完成戰斗訓練并考核合格，分配到作戰部隊服役。

美空軍一直非常依賴T-38來訓練轟炸機和戰斗機飛行員。上世紀70年代大批裝備波音公司F-15和洛克西德·馬丁公司的F-16后，由于后兩者設計理念和技術高于T-38，隨著裝備和作戰模式的繼續發展，T-38漸漸滿足不了訓練的需要。然而“禽爪”的替代計劃被一再推延，這主要是因為T-38使用費用更低廉，還沒到達使用壽命，并且雙座型的F-15和F-16可以適用于訓練其相應機型的飛行員。

但隨著T-38日益老化，平均已達15000飛行小時，超過當初設計壽命的兩倍，因而壽命相關的問題日益凸顯。2008年一次重大墜機事故的調查發現，僅在飛控當中就存在多達156個“單點故障途徑”。除了故障問題外，飛機老化也造成飛機維護費用不斷上漲且可用性越來越差。另外，當更先進的第五代戰斗機（F-22和F-35）投入使用時，這種情況發生了變化，這兩種飛機都是單座型，因而需要更好的教練機來培養飛行員。為此，美空軍已提交了新型高級教練機的選型項目，稱為“T-X”項目。

4 啟示

國際公認的教練機選擇標準是 “高效、安全、經濟”。T-38服役美國空軍近50年，培養了近7萬名美國空軍飛行員，其設計完善、使用經濟、維護簡便、性能優秀和優良的安全記錄，使其在世界空軍教練機體系內獨占鰲頭，充分表現出美國空軍當年的項目采辦的遠見卓識， 對我們研發選擇教練機都有很多啟示：

1）教練機的定位應與訓練發展相適應。

飛行員訓練是空軍戰斗力形成和提高的根本要素之一，訓練的最終目的是培養能夠勝任空中作戰任務的飛行員，強國空軍都把“練為戰”作為訓練理念。空中作戰樣式一直隨著航空裝備的發展而變化，飛行員的培養目標也隨之變化。教練機的發展必須與作戰和裝備發展需求相適應，滿足飛行員培養的數量和質量的要求。軍用教練機發展已先后歷經三個階段，每次發展的源動力均是作戰飛機更新換代、飛行員能力培養要求變化，引起訓練需求變化。T-38教練機準確又有前瞻性的研發與使用定位，使其在前兩個階段都占據了主導地位。

2）教練機的性能要適合飛行員技術成長規律。

飛行由于其高風險、高難度的職業特點，必須遵循由簡到難，循序漸進的基本原則。早期的教練機主要由在現役戰斗機基礎上改成雙座型，但這種改進，存在著成本高，教學效果差等問題，高速噴氣式戰斗機裝備以后，為了在螺旋槳教練機和高速噴氣式戰斗機間起到性能銜接的作用，減少飛行訓練跨度，提高訓練安全性，減少淘汰率。逐漸開始探索針對飛行員培訓專門設計教練機，教練機的發展開始考慮“人”——特別是新學員成才的規律。T-38操縱簡單，能讓飛行100—200多小時的新學員快速掌握基本駕駛技術和戰斗技能，在飛行員成長過程中，較好的發揮了打牢基礎，做好“橋梁”的作用。

3）教練機的研制應有一定的超前性。教練機是訓練裝備體系中的核心組成，一般壽命都在8000飛行小時以上，至少要用25年以上。假設研發周期為5年，那么一型教練機至少會影響部隊未來5—30年間的戰斗力生成質量。裝備的更新發展分為兩類，一種是升級，一種是換代。升級是在原有教練機平臺上進行改進，優點是改造周期較短，經濟性較好；缺點是只能進行局部改進，發揮作用周期較短。換代是研制新型教練機，優點是能適應主戰裝備發展和飛行員培訓需要，能在較長時期內發揮作用；缺點是研制周期較長、成本較高。從使用看，T-38是升級和換代的經典結合。T-38雖然主要為適應當時主戰的二代機培訓飛行員，但其非常優異氣動性能和升級潛力，使它能夠兼顧后來三代機飛行員訓練需要，“立足現在、著眼未來”才使其生于二代機新興時代，卻能在三代機興盛時代仍然擁有頑強的生命力。

4）教練機的使用要體現效益性。航空裝備日益昂貴，飛行員的培養日趨復雜和成本越來越高。“買得起、用得起、出勤率高、安全可靠”成為國際上新一代教練機的共同特征。教練機要追求經濟性、可靠性和訓練效益，滿足長期、高強度使用。

效益性=效益/成本。

（使用中，成本越小越好，效益越大越好）

從成本角度看，成本包括兩個指標，一是全壽命周期內每飛行小時費用，即在飛機壽命期內，每飛行1小時所消耗的研制費用、采購費用和使用維護費用，指標是衡量單機經濟性的主要依據，也就是說飛機單機價格明確以后，壽命越長，成本越低；二是全程培訓費用，即飛行員在各個訓練階段的費用總和（每階段費用=每小時費用×大綱時間），該指標是衡量教練機在整個培訓體制內經濟性的主要依據，也就是說飛機前后銜接性越好，大綱訓練時間越短，成本越小。另外，如果教練機訓練效益好，使用更少的飛機就可以培養更多的飛行員，就可以保持較小的教練機機隊規模，也會使整體采購成本大幅度降低。從效益角度看，訓練效益體現在飛行員培訓周期、培訓質量、編制規模、出勤率等很多方面。T-38以低采購價格、高壽命、培訓內容和質量一直保持著極高的效益性，然而，隨著飛機老化，維護成本增加，出勤率降低、安全性下降，以及培訓質量與部隊主戰裝備需求逐步拉大，效益性逐漸下降，導致美軍啟動了“TX”項目。

目前，為在滿足主戰裝備不斷提高的訓練要求的同時降低整個戰斗機飛行員培訓體制的訓練成本，很多國家都開始發展新一代高級教練機，來提供培養面向未來作戰飛行人才的優良教學功能和環境，滿足教練、作戰一體化使用需求等。例如俄羅斯的雅克-130、韓/美聯合研制的T-50、意大利的M-346和中國的L-15等。裝備新型高級教練機的時間窗口已經打開，強國空軍正在努力把握機遇，迎接挑戰，瞄準世界航空技術前沿，適應航空裝備和未來空中作戰發展需要，構建科學合理、體系完備教練機體制。