打造雄鹰的“禽爪”——从T-38看教练机的研制与选择

潘洪山，贺 鹏

（1.空军93057部队;2.空军航空大学）

0 引言

美国空军T-38A高级教练机是美国诺斯罗普公司于20世纪50年代开始研制的高级教练机。其单座型发展为F-5系列轻型超音速战斗机。该机配装2台通用电气公司J85-GE-5涡轮喷气发动机。1959年4月首飞，批量生产型T-38A于1961年3月开始交付美国空军，1972年停产时共交付了1189架。T-38的气动外形设计优良，飞控系统安全可靠，美国空军超音速飞机最好安全纪录至今由其保持。服役美国空军近50年时，单机飞行时间达到16500小时，共有7万多名学员在T-38上进行过训练，目前仍有500多架T-38系列飞机在役。

1 历史

1954年朝鲜战争结束后，根据空战经验和大量装备喷气式战斗机的现状，美军开始执行“全喷气机训练计划”，引入T-37基础教练机，与当时的T-33高级教练机构成了喷气式战斗机飞行员培养体制。由于T-33是当时喷气式战斗机F-80的双座改型，可以说是当时作战飞机的同型教练机，设计定位主要是面向作战需要，教学训练效益和安全性比较差。

60年代，随着空中作战装备的发展，以高空、高速为典型特征的第二代超音速喷气式战斗机开始出现，T-33已经无法满足需要，为了使学员能够更好地适应F-4“鬼怪”等新型战斗机，美国空军需要选择一种新型的性能优于T-33的喷气式教练机。当时美国诺斯罗普公司正在研发新型高性能轻型战斗机F-5战斗机，因其机头尺寸小，雷达口径较小，探测距离有限以及机内燃油量少，作战半径短等缺陷，军方认为其作战能力不足，影响了竞争力。但F-5双座机恰好符合美军对新型喷气式教练机提出的“性能优良、维护使用费用低”的要求，将其改造成专业高级教练机T-38A，于1961年成为美国空军第一种超声速教练机，后来将其中一部分改为AT-38B用于战斗入门训练。2002年又升级为T-38C，满足新战斗机空地作战训练的需要。主要改进内容有：前舱的一个宽视野平显、一个多功能显示器、一个发动机电子显示器、前后座舱的控制面板、全球定位/惯性导航组合系统以及一套空中防碰撞系统，换装重新设计的机翼，机体结构延寿和改装发动机。升级后使用至今，仍在美军和北约空军飞行员培训体制内发挥重要作用。T-38教练机设计完善、使用经济、维护简便、性能优秀和优良的安全记录，使其在世界空军教练机体系内独占鳌头，充分表现出美国空军当年的项目采购的远见。

2 分析

从T-38教练机的使用历史可以看出，教练机的选择，要从目标性、衔接性、效益性、安全性等方面综合考虑。应与飞行训练体制相配套，遵循飞行员技术成长规律，适应作战飞机未来发展趋势，有利于大幅度提高训练效益，同时应处理好当前与长远、需要与可能的关系。

1）关于目标性

目标性实质上是培养什么样飞行员的问题，它主要取决于主战装备对飞行员技、战术水平的要求。T-38教练机在服役的50多年里，战斗机经历了第二代、第三代两次跨代发展。 T-38A最大速度1.3M，升限16335米，AT-38B能够进行外挂弹药投放训练，完全满足第二代战斗机对飞行员技、战术能力的培养需要。同时，T-38又通过对座舱环境的数字化改造，充分利用现有机队，最大限度节省成本地满足了二代机和三代机飞行员的训练要求。

2）关于衔接性

衔接性，主要指教练机与前后机型在人机界面、起降性能、操纵特点及包线范围等方面的跨度。前后机型能否有效衔接会影响到理论学习的效率、习惯养成的迁移、操控特点的掌握、战术素养的形成。各级教练机之间以及教练机与作战飞机之间衔接不合理，直接影响到飞行训练效益和培养周期，造成训练效能低，达不到预期训练目标，就要在高成本的作战飞机上进行补充训练，造成资源的浪费。

从人机界面看，无论是早期的T-38A还是经过数字化改造的T-38C，都与相应时代的教练机体制和主战飞机能够较好的衔接。

从起降性能看 （表1），按照飞行员技能掌握规律，前后机转换时，着陆速度差30公里/小时左右容易掌握，50公里/小时左右比较容易，大于80公里/小时，就比较难以掌握，飞行员要在起飞着陆技术上，增加带飞次数来适应速度跨度。T-38在中级（基础）教练机和作战飞机之间起到了较好的衔接作用。

表1 各机型起降性能

从飞行包线看，二代机飞行员侧重于飞机平飞包线内的技术训练，T-38能够与F-4“鬼怪”战斗机的性能较好衔接（表2）。

表2 T-38与F-4平飞性能对比

三代机飞行员更注重于在机动包线内，进行空战格斗训练，T-38飞机在机动性能上无法和典型的三代机F-16“隼”式战斗机更好衔接，因此飞行学员在T-38上毕业后必须在F-16双座上进行“补课”（表3）。

表3 T-38与F-16C机动性能对比

3）关于经济性

经济性就是“用较少的钱、在较短的时间内，培养出尽可能多的合格飞行员”。衡量经济性的依据并不是单机价格而是全寿命周期内的每飞行小时消耗。全寿命周期内每飞行小时费用是在飞机寿命期内，每飞行1小时所消耗的研制费用、采购费用和使用维护费用，该指标是衡量单机经济性的主要依据。20世纪70年代，T-38A/B飞机单价约为主战飞机的一半还多，属于很贵的教练机，但是美军共装备了1189架，2002年，升级为T-38C。使用了50年，培养了大约7万名战斗机飞行员，目前单机飞行时间最大达到16500小时，可以说全寿命周期经济性极高。

4）关于安全性

教练机用来培养新飞行员，技术基础还不成熟，心理素质还不稳定，抗风险能力弱。教练机对安全性提出了更有针对性的要求，是故障率低，安全余度大，防错容错性好。T-38教练机操纵品质好，可靠性高，服役以来，创下了1.2/10万小时的安全飞行记录。

3 发展

目前，美国F-16战斗机飞行员的培训过程为：先在航校中先用DA-20初教机训练20小时，然后在T-6A中级教练机上训练87小时，最后在T-38C教练机上进行96小时高级飞行训练，取得“翼徽”证书。再使用T-38C进行18小时战斗机入门训练。后进行作战飞机改装训练，使用F-16C/D飞行训练80小时，完成战斗训练并考核合格，分配到作战部队服役。

美空军一直非常依赖T-38来训练轰炸机和战斗机飞行员。上世纪70年代大批装备波音公司F-15和洛克西德·马丁公司的F-16后，由于后两者设计理念和技术高于T-38，随着装备和作战模式的继续发展，T-38渐渐满足不了训练的需要。然而“禽爪”的替代计划被一再推延，这主要是因为T-38使用费用更低廉，还没到达使用寿命，并且双座型的F-15和F-16可以适用于训练其相应机型的飞行员。

但随着T-38日益老化，平均已达15000飞行小时，超过当初设计寿命的两倍，因而寿命相关的问题日益凸显。2008年一次重大坠机事故的调查发现，仅在飞控当中就存在多达156个“单点故障途径”。除了故障问题外，飞机老化也造成飞机维护费用不断上涨且可用性越来越差。另外，当更先进的第五代战斗机（F-22和F-35）投入使用时，这种情况发生了变化，这两种飞机都是单座型，因而需要更好的教练机来培养飞行员。为此，美空军已提交了新型高级教练机的选型项目，称为“T-X”项目。

4 启示

国际公认的教练机选择标准是 “高效、安全、经济”。T-38服役美国空军近50年，培养了近7万名美国空军飞行员，其设计完善、使用经济、维护简便、性能优秀和优良的安全记录，使其在世界空军教练机体系内独占鳌头，充分表现出美国空军当年的项目采办的远见卓识， 对我们研发选择教练机都有很多启示：

1）教练机的定位应与训练发展相适应。

飞行员训练是空军战斗力形成和提高的根本要素之一，训练的最终目的是培养能够胜任空中作战任务的飞行员，强国空军都把“练为战”作为训练理念。空中作战样式一直随着航空装备的发展而变化，飞行员的培养目标也随之变化。教练机的发展必须与作战和装备发展需求相适应，满足飞行员培养的数量和质量的要求。军用教练机发展已先后历经三个阶段，每次发展的源动力均是作战飞机更新换代、飞行员能力培养要求变化，引起训练需求变化。T-38教练机准确又有前瞻性的研发与使用定位，使其在前两个阶段都占据了主导地位。

2）教练机的性能要适合飞行员技术成长规律。

飞行由于其高风险、高难度的职业特点，必须遵循由简到难，循序渐进的基本原则。早期的教练机主要由在现役战斗机基础上改成双座型，但这种改进，存在着成本高，教学效果差等问题，高速喷气式战斗机装备以后，为了在螺旋桨教练机和高速喷气式战斗机间起到性能衔接的作用，减少飞行训练跨度，提高训练安全性，减少淘汰率。逐渐开始探索针对飞行员培训专门设计教练机，教练机的发展开始考虑“人”——特别是新学员成才的规律。T-38操纵简单，能让飞行100—200多小时的新学员快速掌握基本驾驶技术和战斗技能，在飞行员成长过程中，较好的发挥了打牢基础，做好“桥梁”的作用。

3）教练机的研制应有一定的超前性。教练机是训练装备体系中的核心组成，一般寿命都在8000飞行小时以上，至少要用25年以上。假设研发周期为5年，那么一型教练机至少会影响部队未来5—30年间的战斗力生成质量。装备的更新发展分为两类，一种是升级，一种是换代。升级是在原有教练机平台上进行改进，优点是改造周期较短，经济性较好；缺点是只能进行局部改进，发挥作用周期较短。换代是研制新型教练机，优点是能适应主战装备发展和飞行员培训需要，能在较长时期内发挥作用；缺点是研制周期较长、成本较高。从使用看，T-38是升级和换代的经典结合。T-38虽然主要为适应当时主战的二代机培训飞行员，但其非常优异气动性能和升级潜力，使它能够兼顾后来三代机飞行员训练需要，“立足现在、着眼未来”才使其生于二代机新兴时代，却能在三代机兴盛时代仍然拥有顽强的生命力。

4）教练机的使用要体现效益性。航空装备日益昂贵，飞行员的培养日趋复杂和成本越来越高。“买得起、用得起、出勤率高、安全可靠”成为国际上新一代教练机的共同特征。教练机要追求经济性、可靠性和训练效益，满足长期、高强度使用。

效益性=效益/成本。

（使用中，成本越小越好，效益越大越好）

从成本角度看，成本包括两个指标，一是全寿命周期内每飞行小时费用，即在飞机寿命期内，每飞行1小时所消耗的研制费用、采购费用和使用维护费用，指标是衡量单机经济性的主要依据，也就是说飞机单机价格明确以后，寿命越长，成本越低；二是全程培训费用，即飞行员在各个训练阶段的费用总和（每阶段费用=每小时费用×大纲时间），该指标是衡量教练机在整个培训体制内经济性的主要依据，也就是说飞机前后衔接性越好，大纲训练时间越短，成本越小。另外，如果教练机训练效益好，使用更少的飞机就可以培养更多的飞行员，就可以保持较小的教练机机队规模，也会使整体采购成本大幅度降低。从效益角度看，训练效益体现在飞行员培训周期、培训质量、编制规模、出勤率等很多方面。T-38以低采购价格、高寿命、培训内容和质量一直保持着极高的效益性，然而，随着飞机老化，维护成本增加，出勤率降低、安全性下降，以及培训质量与部队主战装备需求逐步拉大，效益性逐渐下降，导致美军启动了“TX”项目。

目前，为在满足主战装备不断提高的训练要求的同时降低整个战斗机飞行员培训体制的训练成本，很多国家都开始发展新一代高级教练机，来提供培养面向未来作战飞行人才的优良教学功能和环境，满足教练、作战一体化使用需求等。例如俄罗斯的雅克-130、韩/美联合研制的T-50、意大利的M-346和中国的L-15等。装备新型高级教练机的时间窗口已经打开，强国空军正在努力把握机遇，迎接挑战，瞄准世界航空技术前沿，适应航空装备和未来空中作战发展需要，构建科学合理、体系完备教练机体制。