噴氣時代早已來臨,為什麼初級教練機仍然使用螺旋槳?_風聞
特种侦察连-退役士兵-2021-12-17 13:01

作者:鐵塔貓 / 編輯:冷小軍
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二戰爆發前,英國、德國就開始準備噴氣式飛機的研製和試飛;1938年,世界上第一架噴氣式飛機He-178成功首飛,拉開了噴氣時代的帷幕。二戰期間德國在1945年將Me-262噴氣式戰鬥機投入戰場。與此同時,還有噴氣式轟炸機正在緊鑼密鼓地試驗。
二戰結束後幾年內,世界各國的噴氣式飛機如井噴般迅猛發展。

Me-262噴氣式戰鬥機
不過,回首噴氣式戰鬥機的近百年曆程,我們不難看出各國軍隊中,有一款飛機已經服役了近大半個世紀而仍在生產,是現代空軍裏的釘子户;可能又是一款歷史可以追溯到二戰結束後不久的產物,簡直是活化石一般的存在。而它,必然是現代各國空軍飛行員駕駛的第一款飛機——初級教練機。
初級教練機
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一般説來,全球的空軍飛行員培養體系都會具有初級、中級和高級三個階段。這樣的培養模式是由淺到深的。一般説來在完成了所有的理論知識學習後,學員會轉入初級實訓教學階段,也就是開始實地操縱飛機。這就好比是考駕照的科目一。
飛行學員第一次接觸飛機,對飛機的氣動性能、操縱特性和儀表的識讀等都不熟悉,出於安全性等種種原因考慮,必須要性能極為安全的飛機來作為初級飛行學員的實訓平台。

初教6
顯然,初級教練機正是為此而生。以中國空軍為例,此前以初教-6、教-8和殲教-7形成的三級三機培養模式正在逐漸壓縮到三級二機培養模式,保留的卻不是作為中級教練機使用的教-8,而是初教-6和殲教-7兩款飛機。這從側面體現出初級教練機的重要性。
儘管現代噴氣式戰鬥機和螺旋槳飛機在飛行速度、氣動特性等方面具有相當大的差別,但是機械儀表的識讀、飛機的基本駕駛技術等方面是完全共通的。在此時,學員需要在初級教練機上熟練地掌握起降、盤旋、俯衝、躍升、下降、側滑、急上升等科目,這樣才能算作掌握飛機的基本駕駛技術。

殲教7
噴氣教練機的問題
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總體來説,每一代噴氣式戰鬥機的氣動佈局都具有極大的區別。第一代噴氣式飛機大多隻有高亞音速飛行的能力,它們當中甚至不少沿用了平直翼型;在1950年前後生產的噴氣式戰鬥機強調跨音速,因此大規模採用了後掠翼。
到了第二代噴氣式戰鬥機,強調高空高速的背景使得戰鬥機研製過程中一般選用三角翼。而第三代噴氣式飛機中,除了後掠翼、三角翼以外,還有邊條翼等一系列為了優化氣動的設計。
現代噴氣機不常用的平直翼在中低速具有良好的升阻比,這也就給仍然採用螺旋槳的初級教練機帶來了極為強悍的中低速性能。而這也是A-10攻擊機採用了平直翼的原因之一。
上世紀50年代中期的幾款噴氣式初級教練機,如波蘭的L-29、美國的T-37,雖然T-37仍然在服役,但就趨勢來看各國已經放棄了噴氣式初級教練機的研製工作。它們雖然採用了噴氣式,但為了照顧低速飛行還是選用了平直翼。

美軍喜歡激進、超前,但初級教練機卻固守着螺旋槳的傳統
這些初級噴氣教練機最大的缺點是,幹活時小推力的渦噴發動機並不能提供良好的經濟性:渦噴發動機的維護時間及成本、耗油量總歸比活塞發動機、渦槳發動機要高,而採用螺旋槳的初級教練機就能執行的任務,為什麼要花費更多的成本?
另外,它們的拓展能力是相當差的。以T-37為例,其最大起飛重量不到3噸,而同時期服役的A-1「天襲者」最大起飛重量甚至達到了近12噸。顯然,噴氣式初級教練機是相當雞肋的**,在性價比等方面不如用螺旋槳的初級教練機。**

T-37噴氣式初級教練機,有個對地攻擊改型是A-37
而為了強調高速飛行,噴氣式戰鬥機採用的渦噴、渦扇發動機反而逐漸「脆弱」:敞開的進氣道往往容易吸入飛鳥等低空飛行物,此時發動機必然會空中停車。
除開異物進入進氣道以外,發動機的可靠性也是造成空中停車的一大因素。世界上所有航空發動機都曾有過空中停車的險情。在此時,飛行員只能啓動備份點火系統這一系列操作流程可不像發動汽車那麼簡單,這些都是飛行學員難以短時間內順利處理的險情。
後掠翼也時常出現翼尖失速、副翼失效等問題,雖然在現代空氣動力學的加持下緩解了不少,但這是先天性的問題,對新手來説並不容易駕馭;三角翼雖然較後掠翼不容易失速,起降速度卻「高居不下」。這些在噴氣式戰鬥機上常用的翼型,實際上對於新手來説都並不友好,也是噴氣機作為初級教練機最大的絆腳石了。
更何況,渦噴發動機、渦扇發動機和渦槳發動機、活塞發動機的耗油量、維護時間等使用成本都不是一個量級的。網絡上説「培養一個飛行員需要花費比飛行員自身重量還大的黃金」也不是吹的,稍微明智一點的顯然都會選擇螺旋槳式初級教練機。
螺旋槳教練機才是浪漫
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現代初級教練機,最大速度一般只在350~500km/h左右,即便放在二戰時期它也不出彩。這與噴氣式教練機擁有着顯著的不同,哪怕是中級教練機都需要強調高亞音速飛行。之所以選用螺旋槳,也是為了和低速飛行、渦槳或者活塞發動機耦合。

上世紀中期研製的L29噴氣式初級教練機
噴氣式教練機最為顯著的一個特點是高速,與螺旋槳戰鬥機有本質區別的高速。在速度高的情況下,學員容易對一些事物產生誤判,誤操作後的容錯率極低,因此不適用於初級教學。同時,初級教學階段學員只需要掌握最基本的科目,經驗不豐富的學員一旦操作幅度大,在高速狀態下極容易產生大過載。
使用着螺旋槳的初級教練機,並不會擔心高亞音速、異物進入進氣道等問題。航空發動機銜接着螺旋槳,而發動機被嚴嚴實實地包裹在艙內,這對於起降場地的要求相當低。更重要的是,它飛不快——為什麼要擔心高亞音速?它根本就到達不了高亞音速——以二戰末期的P-51系列各子產品為例,其最高速度也只有不過700km/h。

初級教練機
即便是遇到了發動機遭到飛鳥等物撞擊的極端情況,憑藉着初級教練機常用的平直翼良好的氣動特性,學員也可以輕鬆地操縱其滑翔返航;初級教練機最為出眾的低速飛行,更是保障學員安全飛行的最強條件。總體來説,初級教練機採用了與活塞發動機、渦槳發動機等耦合的螺旋槳是相當正確的,且是初級教練機未來至少30年內最主流的動力裝置。
中級教練機將告別,初級教練也面臨挑戰
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以世界上新一代初級教練機雅克152為例,它不光在前後座均配備有液晶顯示屏,也具備着相當強悍的機動能力:雅克-152甚至可以做相當大幅度的機動動作,飛行員需要穿着抗荷服進行訓練。這令其任務包線與中級教練機發生了一定的重合。更何況,它還選用了具有「零-零」彈射能力的彈射座椅,安全性更高。

現代高級教練機已經具備了一定的戰鬥機特徵,L-15就曾作為戰鬥教練機外貿
又以俄羅斯的雅克-130、中國L-15和美國的T-X教練機為例,它們氣動外形簡潔卻又不失巧妙,作為一款高級教練機也具有極高的安全性,任務包線相當大。
作為高級教練機來説,不僅能夠承擔一定的中級教練機的訓練任務,又能執行對地打擊甚至是低烈度的空戰,這已經相當接近戰鬥機。如此看來,在這些優秀的高級教練機量產服役並大規模普及後,三級二機制將在不久後變成現實。
各國均提出了三級二機制的飛訓模式,隨着中級教練機的告別,高級教練機之下便是初級教練機(其執行的訓練任務需求導致其必須採用渦槳等作為主動力,螺旋槳這一元素也會得到保留),這無疑對初級教練機產生了一定的壓力。未來,各國對於初級教練機的要求必將逐漸嚴格。

看似原始,初級教練機也在悄悄進步
除開常規簡單飛行科目以外,日後的初級教練機將承擔原有中級教練機的部分教學任務。這對於初級教練機來説具有相當強的挑戰性。儘管看似原始,儘管仍然採用與噴氣時代格格不入的螺旋槳和發動機配合作為主動力,它仍然不可或缺。