教练9担不了舰上起降的重任

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教练9担不了舰上起降的重任

国产JL-9型教练机的改进型

近日,网上出现了我国海军航空兵装备的JL-9型高级教练机的图片,该机与海军此前装备的JL-9型飞机相比,采用了DSI进气道、边条翼等改进,飞行性能有了进一步的提高。

比较特别的是新机的涂装,不同的我国海军航空兵的标准涂装,更像美国海军舰载教练机的涂装,以至有人认为它是不是我国航母的舰载机飞机,不过笔者注意到它没有尾钩、前轮也不是双机轮,所以该机用于陆地模拟起降的可能性更大一些,至于舰载教练机,可能还是要L-15教练机来担任。

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美国海军T-45教练机的涂装

JL-9是由我国贵州航空工业公司研制的高级教练机,它主要是弥补我国空军、海军航空兵缺乏高级教练机的问题,上世纪90年代以后,我国空军、海军航空兵陆续列装苏-27SK/歼-11、苏-30和歼-10等三代作战飞机,但是配套的高级教练机仍旧是陈旧的歼教-7型飞机,这种飞机是我国仿制的米格-21UB型歼击/教练机,飞行性能和战术技术指标较低,曾经被飞行员员称为“空军最难飞的飞机”,因此与JL-8型基础教练机和三代作战飞机之间的衔接不好,影响了飞行员的培养,对于空军战斗力的影响也是非常大的。

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歼教-7被称为空军最难飞的飞机

在这种情况下,我国贵州航空工业公司开始着手研制歼教-7改进型为飞机,要求该机能够满足空军和海军第二代战斗机改进型、三代作战飞机的训练任务,考虑到降低成本、费用,减少研制时间,JL-9型飞机保留了歼教-7A飞机的后机身、起落架、平尾、垂尾,对前机身、进气道和机翼进行了改进设计,用两侧进气道替代了原来的机头进气,用双三角翼替代原来的三角翼布局,改进后的飞机升阻比得到提高,中低空机动性、起降性能得到改善,同时对机载航空电子系统进行升级,采用了基于GBJ289A数据总线的联合式航空电子系统、玻璃化座舱、激光惯导/卫星导航系统等,满足了训练新世纪新型作战飞机的需要。

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JL-9本质来说是歼教-7的大改

由于强调了技术的继承性,所以JL-9型飞机保留了歼教-7A型飞机的机械式操纵系统和涡喷发动机,根据相关资料,JL-9型飞机采用的是国产涡喷-13F(C)发动机,最大推力43千牛,加力推力63千牛,这样就飞机操纵性能、机动性能、经济性及可维护性等方面性能的下降,2003年JL-9型飞机试飞以后,空军、海军航空兵就对此提出了不满,特别是随着空军现役主战飞机普遍采用电传操纵系统,JL-9采用机械式操纵系统就显得格外的落伍,为此JL-9型飞机重新进行了了加装控制增稳系统,以提高飞机的飞行品质、操纵性能,尽可能的降低与现役主战飞机之间的技术差距。

即使这样,空军和海军航空兵一直视JL-9为一种过渡性的装备,空军不久就确定装备国产L-15高级教练机以做为新一代高级教练机,而海军航空兵装备JL-9之后,认为它的战术技术性能虽然比歼教-7有所增加,可以满足歼-8DH/DF、歼轰-7/-7A飞机的训练,但是对于训练三代战机飞行员,尤其是模拟舰载机起降还是力不从心。

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舰载机的起降要困难的多

我们知道航母甲板的面积比陆地机场要小的多,因此飞行员在航母上降落也要比陆地机场上困难的多,按照美国海军的说法,飞行员夜晚在航母着舰时所受到的心理压力甚至要高于空战的时候,因此舰载机在航母上降落对于它低速性能尤其是低速条件下的机动性能、操纵性能提出更高的要求,如现代舰载机的进场及着舰速度基本上在220公里/小时以下,例如美国海军的T-45苍鹰舰载教练机的进场速度就在220公里/小时左右,相比较之下JL-9虽然采用了双三角,改善了飞机的起降性能,但是由于原始设计的限制,JL-9的着地速度仍旧有260公里/小时,这个指标用来模拟着舰训练显然还是偏高。

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JL-9的双三角翼

根据飞机的降落速度公式,我们可以知道,飞机着地的速度也飞机翼荷呈正比,也就是说翼荷越大,飞机的着地速度也就越大,因此减少飞机着地速度最直接的办法就是增加机翼面积,降低飞机的翼荷,除此之外,飞机的着地速度还与飞机的升力系数呈反比,就是说升力系数越高,飞机的升力系数越高,飞机的着地速度就越低,因此为了降低飞机的着地速度可能要综合采取增大机翼面积和增加升力系数等措施,能够同时兼顾这两方面的性能只有增加飞机的展弦比,这样既增加了飞机的机翼面积,也增加了飞机在亚音速条件下的升力和升阻比。

根据2012年珠海航展的资料,JL-9海军型的翼展由JL-9的8.32米增加到9.98米,飞机的展弦比就得到增加,亚音速条件下的升力及升力系数、升阻比都得到提高,同时飞机的机翼面积一定的增加,这样都可以提高了飞机起降性能,除了增加展弦比之外,笔者还注意到JL-9海军型机翼向前延伸,一直到进气道两侧,相当于边条翼的布局,这样它也有所助提高飞机在大迎角、低速条件下的机动性能,此外JL-9海军型似乎还采用了前缘机动襟翼,这样的设计相当于增加机翼的弯曲度,从而增加了机翼上下表面的压差,可以起到增加升力的效果,从而提高了飞机的升力和气动效率。

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JL-9海军型的改进,注意与上图JL-9对比

为了提高起降性能,JL-9海军还采取了一系列的其他设计,如加大的平尾面积,这样就可以提高平尾的效率和操纵能力,另外还取消了腹鳍,为了避免对飞机航向稳定性的影响,JL-9海军型还应该加大了垂尾面积。

根据2012年珠海航展的资料,JL-9海军型采用这样一系列改进措施之后,它的起降性能比JL-9有较大的提高,它的着地速度从后者的260公里/小时,降低到210公里/小时,着陆滑跑基地从700米降到500米左右,已经达到或者接近三代机的水平,应该说这样的改进还是比较成功的,

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装备部队的早期型JL-9飞机

不过JL-9海军型的改进也产生了一些问题,首当其冲的就是飞机展弦比增加,波阻增加,因此飞机的超音速性能降低,根据相关资料,JL-9海军型飞机的最大速度由JL-9的M1.5降低到M1.4,如果说这个性能下降还是可以接受的话,那么JL-9海军型面临的另外一个问题就无法让人忽视了。JL-9海军型飞机翼展增加、机翼面积增加,会让飞机的空重随之增加,同时增加边条翼、前缘机动襟翼等同样会增加飞机的重量,这样就降低了飞机的载油系数,让飞机的航程、留空时间显著下降,这对于一型教练机来说,是相当不利的。

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装备部队的JL-9海军型飞机

为了解决这个问题,JL-9海军型采用了一系列改进措施,包括增加机长,根据珠海航展的资料,JL-9海军型的机长由JL-9的14.5增加到15.4米,这样多出的空间就可以用来增加燃料,它的最大起飞重量从9800公斤增加到11000公斤。另外用BUMP进气道替代了原来的固定进气道,常规飞机在空气中飞行时,靠近飞机表面有一层空气因为粘滞作用流动较慢,如果被引入进气道会导致进气效率下降,而且由于其流速低,与高速气流作用后容易引发发动机喘振。因此高速战斗机一般都采用具有附面层隔道进气道,看起来进气道与机身之间有个间隙,而BUMP进气道就是在进气道前采用一个鼓包吹除附面层,取消附面层隔道、放气门、辅助放气门,简化了飞机的结构,因此可以降低飞机的结构重量,有消息指,采用了BUMP进气道,飞机可以减重数百公斤,这对于战斗机来说还是非常宝贵的。

尽管采用了这些改进措施,但是JL-9海军型的航程、留空时间仍然比JL-9有显著的下降,具体而言航程由JL-9的2400公里下降到1650公里,下降了近1/3,相应的留空时间也由3个小时下降到2个小时。这样的指标对于海军航空兵而言可能是一个相当勉强的数字。

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由于发动机的差距,JL-9的性能明显逊于T-50

为了弥补这个缺点,此前曾经看到过JL-9海军型采用保形油箱,以提高飞机的航程和留空时间,但是从装备的飞机来看,似乎还没有看到保形油箱,笔者认为这个可能和JL-9发动机先天不足有关,前面说过JL-9采用的是国产WP-13F(C)发动机,最大推力43千牛,加力推力大约63千牛,而最大起飞重量与之相近的韩国T-50金鹰高级教练机,它配备的F-404-GE-102涡扇发动机,它的加力推力达到78千牛,这个差距还是比较大,同时由于涡扇发动机油耗要低的多,所以后者的航程达到2500公里以上,比JL-9海军型大1/3左右。

对于JL-9海军型来说,如果上舰,它的重量可能并不是现在这个状态,笔者注意它的前起落架仍旧是单轮,支柱仍显单薄,而舰载机的下沉速度要大于岸基型,相应的所受到冲击力也要高于后者,因此舰载机的起落架要比岸基型要粗壮的多,重量也要大的多,以F/A-18为例,舰载机前起落架的重量高达280公斤,而岸基型不到90公斤,只有前者的三分之一,再加上JL-9还要增加拦阻钩、对机身结构还要进行相应的加强,所以JL-9如果上舰,空重肯定还要增加,这样的飞机推重比还会下降,这些显然又会影响飞机的起降性能,所以JL-9现在给人水多加面、面多加水的尴尬境地。

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舰载机的起落架比较粗壮

我国辽宁号航母目前采用的是滑跃甲板,对于滑跃起飞的航母来说,推重比是必要条件,因为只有推重比大,飞机的垂直加速性能才好,可以让飞机在离舰之后,能够产生更大的能量,让飞机迅速达到安全高度和速度,从这个角度来讲,JL-9如果不换发动机的话,恐怕很难上舰。

因此笔者认为,以JL-9目前的状态,它可能只是在陆地上模拟舰载机的起降,以降低歼-15的消耗,真正上舰的还是L-15教练机,从相关资料来看,L-15采用的是AI-222K-25涡扇发动机,它的加力推力达到42千牛左右,而L-15的正常起飞重量在6800公斤左右,这样它的起飞推重比1.2,即使考虑到L-15上舰需要对起落架、机身结构进行加强,那以它的推重比保持在1还是很有可能的,更不要说我国还在研制岷山涡扇发动机,它的加力推力达到47千牛,所以L-15的起飞推重比几乎不需要考虑,另外涡扇发动机油耗优势,让L-15的航程达到2800公里,几乎是JL-9的1.5倍。

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舰载教练机项目上JL-9目前还难以和L-15竞争

L-15另外的优势就是它采用了先进的边条翼气动布局和电传操纵系统,飞行性能与歼-15这样的三代战斗机十分想像,特别是它的起降性能好,着地速度可以达到210公里/小时,根据空军资深飞行员的经验来看,L-15在190公里/小时的情况下,仍旧可以保持操纵能力,这对于上舰来说是非常有利的,所以笔者认为JL-9如果不改装发动机,在舰载教练机的项目中几乎无法与L-15竞争。

因此海军可能只是把JL-9海军型用来在陆地机场模拟舰上起降,真正的舰载教练机可能还是由L-15来担任。

文:小飞猪

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