基于两级训练体制的高级教练机发展趋势分析

王石山，唐宝峰，刘 敏

（航空工业洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

1）教练机演变历史

从20世纪40年代末至今，教练机经历了三个阶段的发展。

第一阶段从40年代末开始，持续了约60年，此时的教练机主要是由在役的战斗机改装而成，这些高级教练机与当时的战斗机性能相差无几，但随着战斗机技术性能水平的发展，其中一些改型的高级教练机后来逐步降格为中级教练机使用，如雅克-17和米格-15等。

第二阶段从70年代末发展至80年代末，这个阶段主要是因为前期的战斗机改装成的教练机，衔接性并不理想，结果导致整体训练效益不高。随着飞机造价和训练费用的上涨，人们发现不能单纯追求各级教练机的性能而不考虑整体效益，于是一些专家开始利用数学、经济学手段，分析论证教练机和训练体制的费用和效率问题，而部分国家则根据研究结果和国情，开始对训练体制进行调整，减少机型，改善性能，提高效率，后来为了提高训练效益，出现了专门的高级教练机。如阿尔法喷气高级教练机、MB339教练/攻击机，这些新研制的高级教练机针对性较强，适应当时航空装备技术的发展情况，他们与保留下来或新研的其他级别教练机被用于更合理、更科学的新教练体制，大大提高了训练效益。

第三阶段开始于80年代末，主要因为装备更新，军队缩编，经费减少等，航校和航空兵训练体制再次开始进行调整，此时的高级教练机主要有雅克-130、M-346、T-50和L15等，这些教练机的特点是载弹量大，飞机飞行性能高，飞机机动性很好，且都配装有先进的火控雷达和航空电子设备等，使其不仅可满足空军作战机型变化对训练提出的新要求，且能在新的训练体制中承担更为重要的角色——可用作低端战斗机，因为高级教练机处于航校中级训练阶段和部队换装训练阶段之间这样的特殊地位，飞行性能可以衔接现役先进的战斗机，且配置有先进的火控系统和机载系统，使其能经济有效的完成所承担的训练使命，使航校毕业的学员在部队同型教练机上经过短期带教，就能独立承担战斗值班任务。

2）训练体系的发展历程

伴随着教练机的变革和发展，各国部队所采用的训练体系也在悄然发生变换。

在教练机发展的第一阶段，训练体系为单机训练体系，因为教练机由战斗机直接改装而成，不需要考虑任何衔接性问题，但是随着战斗机性能持续提高，与之配套的教练机以及训练体系均不能满足飞行员训练要求。

在教练机发展的第二个阶段，出现了针对性较强的高级教练机，并与改装的教练机构成训练体系，这种情况下虽然训练效能有所提高，但是随着空战部队的多样性，这导致了训练部队的机种多，使用维护成本高。这种训练方式并不能适应后面战斗机发展情况。

随着战场环境的日趋复杂和战斗机性能的快速提升，飞行员技能训练的风险和成本也越来越高。因此特别突出的问题是如何根据确定的费效比来优化和提高飞行人员的培训效果。各国空军解决这一问题的主要做法有：一是完善飞行员培训体系和训练大纲，二是在数量和质量上对教练机的构成进行优化。

1 新一代高级教练机战术性能发展趋势

从80年代末开始，各国部队的训练经费持续缩减，促进了训练效益理论的出现。训练效益最直接的体现就是严格控制高级教练机的每小时使用费，这对新一代高级教练机又提出了一项新的技术要求，那就是严格控制与飞机每小时使用费用密切相关的“飞机尺寸”和“飞机基本飞行重量”两个参数，这直接导致了新一代高级教练机需在较小的飞机尺寸和较轻的飞机重量下，开展飞机总体布置规划设计，同时对飞机充填加注口布置规划也提出了新的挑战，那就是在较小的飞机表面，完成与战斗机相似的充填加注口的布置规划设计。

2 新一代高级教练机性能衔接分析

2.1 飞行性能衔接分析

飞行性能衔接主要是指在各种需要飞行员频繁操纵的起降阶段，新一代高级教练机与初级教练机应保持一个合理的增量。初级教练机主要用于培训飞行员的初级驾驶技能，就是让飞行员学会起飞、着陆技能，学会飞机驾驶技术。为了让学员具有足够的纠错时间，飞机的速度以及起降速度都相对比较低。而新一代高级教练机由于配备高性能发动机，推力比较大，飞机的推重比相对较大，飞机增速性非常好，但是为了能让飞机的低速性与初级教练机进行衔接，必须在增升装置上进行优化设计，确保飞机具有较低的起降速度。

反应速度是指人体对各种信号刺激如“声、光、触感”等的快速应答能力，这种能力取决于信号通过神经传导所需时间的长短，反应速度以神经过程的反应时间，其中包括感觉时间、思维判别时间和动作时间为基础，正常人的反应速度在1.25秒左右，包括发现目标0.5秒，采取措施0.75秒。因此初级教练机的飞行速度和起降速度都偏低，就是为了让飞行学员有足够的时间应对各种飞行操纵动作，而新一代高级教练机与初级教练机的飞行性能衔接，也要着重考虑到飞行学员的反应时间问题，因此一些关键的参数，比如起飞速度、着陆速度、起飞距离、滑跑距离等（见表1），应在相同的阶梯内，避免阶梯跨度设置过大，导致飞行学员无法适应新机种的飞行训练，让大量的飞行学员在基础飞行上占用大量时间，影响效能，从而影响对其他飞行技能的掌握，从而降低了飞行学员的培养效能。

表1 各机种性能参数对比表

人体反应速度1.25秒是指在熟练操作的情况下的正常反应时间，而对于不熟练的操作，反应时间应按多倍正常反应时间考虑。在设计起飞速度限制时，应考虑新飞行员动作延迟所带来的速度增量，比如轮胎的最大速度限制，应能承受住由于飞行员延迟拉杆所带来的速度增量，再比如最大着陆速度限制应能承受住飞行员由于压杆剧烈带来的速度增量等。

2.2 作战任务衔接分析

作战任务衔接，是新一代高级教练机所特有的要求。以前的高级教练机，由于与战斗机性能差异较大，很多的作战任务训练都安排在战斗机的同型教练机上进行，因此高级教练机重点是进行飞行训练。随着训练费用的再度缩减，使得对同型教练机的使用受到了极大的限制，因此不得不进一步提高高级教练机的作战任务训练能力，把大量的同型教练机的作战训练任务，交由高级教练机完成（见表2）。

表2 高级教练机与战斗机任务胜任对比表

2.3 飞机系统配置衔接分析

飞机系统配置衔接（见表3），主要是基于作战任务衔接性开展的，同时还要考虑到飞机的成本，因此新一代高级教练机所选用的系统设备，大部分为成熟型号的改型产品，确保研发和使用费用最低。

表3 高级教练机与战斗机系统配置对比表

发动机系统为飞机的核心系统之一，作为新一代高级教练机，要求油耗尽可能低，因此必须选择油耗更低的涡轮风扇发动机，此外，为了能让发动机具有更加优异性能和更长的使用寿命，还需配备发动机电子控制装置。从飞机安全性角度出发，教练机必须配备双发，以提高飞机发动机故障状态下的飞机存活率。

飞行控制系统为飞行员与飞机的直接交互系统，飞行品质的好坏，直接影响飞机性能的发挥。现代战斗机的无忧虑操纵模式，基本都采用先进的电传飞行控制系统，因此作为新一代高级教练机，必须跟随时代的变化，也采用电传飞行操纵系统。这样可以让飞行员提前掌握无忧虑飞行操纵的要领，把大部分的注意力分配到作战上来，而不是像初级教练机一样，将大部分的注意力放在关注飞机状态上。

显示与控制系统是飞行员与飞机其他系统之间的交互系统，初级教练机由于系统配置简单，座舱采用了大部分的机械仪表，因此显示与控制系统也相对简单，而现代战斗机由于系统复杂度大幅度提高，用传统的机械表，完全无法满足显示要求，而且现代战场环境复杂多变，复杂的机械仪表或多或少会影响飞行员的注意力分配，为了最大程度降低对飞行员的影响，现代战斗机采用综合显示与控制系统成为必然趋势，因此作为新一代高级教练机，也必须采用综合显示与控制系统，让飞行学员从机械表的使用过渡到使用综合显示与控制系统。

座舱布局的选择直接与显示与控制系统相关，在选择综合显示与控制系统的时候，飞机越是综合，就需要更多的显示器，座舱布局自然就成为玻璃化座舱。

火控系统是飞行员作战辅助系统，火控系统的设计好坏，直接影响飞机的作战性能。现代战斗机朝着多功能方面发展，也就是说现在的战斗机可以使用各种空空导弹、空地导弹、精确制导炸弹、普通航空炸弹、航空火箭弹、机炮等武器进行攻击，这些不同种类的武器，使用方法相差甚远，没有火控系统，飞行员基本无法完成攻击任务。而新一代高级教练机已经承接了战斗机的攻击训练任务，因此必须配备高精度的火控系统，确保其能正常使用各类航空武器。

电子战系统是最近飞机必须配备的系统，电子战系统能提高现代战斗机的生存力，而高级教练机需要承担大量的战术训练科目，因此电子系统也是高级教练机必须配置的系统，确保飞机生存力训练科目可以顺利进行。

2.4 武器配置衔接分析

飞机的武器配置衔接性分析，主要基于作战任务衔接性开展分析：由于高级教练机将战斗机的作战训练任务承担下来，因此必须具备相应的武器投掷能力。根据现有作战部队三代机的武器配置情况来看，其携带的武器主要分为空空导弹、空地导弹、普通航空炸弹、制导炸弹、火箭弹、机炮等（见表4）。

表4 高级教练机与战斗机武器配置对比表

3 新一代高级教练机的发展展望

新一代高级教练机的衔接性，主要朝两个方向发展，其一是飞行性能方面的技术参数，应向初级教练机靠拢，使得飞行员可以平稳顺利地完成低速飞机向高速飞机过渡，同时高级教练机的性能技术参数还应尽可能地向在役战斗机进行延伸，也就是说新一代高级教练机的飞行性能是向下覆盖初级教练机，向上无限靠拢战斗机。

其二是高级教练机的作战性能、航电系统配置、飞行控制系统配置、发动机配置等向战斗机无限接近。初级教练机由于重视飞行，飞机系统相对比较简单，而战斗机突出作战，因此新一代高级教练机很大一部分的重任是将一个新手飞行员转变成一名合格的战斗机飞行员，因此飞机系统衔接性应以覆盖战斗机为主要设计目标。