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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,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。
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。
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。
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。
L15型超音速高级教练机的设计特点
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。
我国现役的各型军用飞机?(型号以及绰号)
L15教练机是一种融合了多项最新航空技术的新一代超音速喷气式教练机,采用双发双座,具有先进的气动布局、高度综合的航空电子系统、国内最先进的电传控制系统和高密度的结构布局,具有第三代战斗机的大迎角机动飞行能力和高敏捷性,可用于飞行学员的基础改装训练或作为“伴随”教练机进行战术训练,有多项外挂能力,并具有很好的安全性、保障性和维护性。L15教练机从1998年开始进行方案设计,2003年完成方案阶段设计,2004年12月完成详细设计,到2005年8月14日完成了部装,2005年9月30日实现总装 。
根据飞机生产方洪都集团在各次活动中的报道,L15猎鹰的最大特点如下:第一、超音速,而且飞机机动性能和飞行操纵感觉同第三代战斗机类似,使飞行员在L15上训练完后能直接上第三代战斗机。第二、一机多用,具备作战能力。既可以在大国空军中做高教机,伴随式教练机,也可以作为一些花不起大钱的发展中国家的主战机型。其作战性能应付一些低强度的边界冲突和反恐平暴任务也算足够。
先说L15做教练机使用。目前,空军的战斗机飞行员训练体制分成三级。一个飞行学员从招飞入伍到加入战斗部队,要经历飞行学院、训练基地和作战部队三级训练(在飞行学院还将经历预校和航校两个阶段)。在这三个阶段里,一个飞行学员成长成战斗机飞行员至少要飞到3种机型。
在航校先飞初教6螺旋桨初级教练机,这等于是完成从普通人到飞行员的变化。初教6飞下来,只能说是初步掌握了开飞机的技能,离具备作战能力还差得远。在初教6的训练完成后,飞行学员将接受中级教练机的训练,目前的中级教练机是教练-8型“雄鹰”(和初教6、L15同为洪都的产品,洪都可以说是生产教练机的专业户。)
在教练-8型中级教练机上,飞行学员要完成从低速螺旋桨飞机到高速喷气式飞机的过渡,还要进行各种战术科目的训练。而教练-8作为中级教练机也有它的优势,那就是起飞降落的速度慢。这让飞惯了慢速螺旋桨教练机的学员,能够比较迅速地适应喷气机的驾驶。
在教练-8上完成训练的学员,就可以从飞行学院毕业,进入训练基地,驾驶超音速战斗教练机,学习高速战斗机的飞行技术和战斗技能。但目前的战斗教练机的最大飞行速度和起降速度,都比教练-8要大得多。在亚音速的教练-8上毕业的学员,要一下跨越到超音速的战斗教练机,难度较大。
另一方面,现有的战斗教练机是基于二代战机设计制造的,它的航空电子设备、火控系统、飞行控制系统都和歼10、歼11等第三代战斗机有很大的差距。新飞行员在训练基地出来后,无法直接驾驭第三代战机。还需要在二代战机部队飞行一段时间,待成为老资格飞行员后,才有接收选拔驾驶第三代战斗机的机会。这种情形,必然影响到部队迅速换装三代战机,形成新的战斗力。
如果能有一种教练机,它的飞行速度和起降速度衔接教练-8与三代战斗机,最大飞行速度达到超音速,并且其航电武器火控系统与三代机一致,它就可以使飞行学院毕业的飞行员,在掌握高速战机驾驶技能的同时,也获得操纵三代战机复杂航电系统的经验,让新的飞行员也可以直上三代战斗机。这对空军实力的快速提升,大有裨益。这就是研制L15“猎鹰”的第一个目的。
另外,作战部队为了实现以老带新和对飞行员进行日常飞行技术保持,都按照比例配备一定数量的与三代战斗机同型的双座战斗教练机。这些双座的三代战机,本身具备与单座机相同的作战能力,而且价格昂贵、维护使用费用高昂。用这些双座三代战机对飞行员进行日常训练显得很不划算。
如果能以一种价格低廉、使用成本也较低,但性能接近第三代战机的教练机来进行飞行员的日常训练,则显得很实惠。这是L15“猎鹰”研制的第二个目的 。
L15“猎鹰”所标榜的,正是高性能加低价格。超音、三代机类似的机动飞行性能、三代机标准的航电设备、起降速度衔接中教机、使用维护费用低廉;L15几乎把优点全都占全了。
首先,由于L15的起飞重量和外形尺寸较小,所以配装较小推力的发动机就可以使其获得较快的速度和不错的机动性。同时,小型发动机也使得该机的燃油消耗量比真正的战斗机要小许多。可以说,“身轻如燕”是决定了L15使用成本低廉的第一个因素 。
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。
1、歼7系列(鱼窝)
主要的是歼7II型
歼7III型
歼-7E(主要改进是换了双三角机翼,大大提高了战机的机动性能。)
歼教-7
歼-7G
2、歼8系列(长须鲸/空中美男子)
歼8 I型
歼8II
歼8D(空中加油)
3、歼10(猛龙)
歼10A
歼10B
4、FC-1(枭龙)
5、歼轰7(飞豹)
6、苏27/歼11? (侧卫)
7、苏30
8、歼15(舰载)
9、轰6(獾)
10、强5(番摊)
早期的歼5歼6基本退役
教练机:
K8(L8)喀喇昆仑
L9(山鹰)
L10(原来叫L15)
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