百变之鹰
英国“鹰”式高级教练机③
“鹰”的动力方案选择和后期效果
英国在20世纪60年代末期开始研制新的通用教练机,试图用新机型改善飞行训练装备,满足中、高级飞行训练阶段训练科目的要求。“鹰”的基础方案采用了常规布局和单发动力,与意大利的MB339和东欧的L-39相似,都是以飞行训练为主要目的设计的教练机型。“阿尔法喷气”虽然也是类似技术标准的教练机,但法、德合作研制的这个机型从开始就有兼任轻型攻击机的要求,性能标准更接近于同样强调攻击性的“美洲虎”和G91,因而选择了动力性能更为充裕的双发布局。
“鹰”的单台“阿杜尔”MK151-1涡扇发动机的推力为5200磅,“阿尔法喷气”单台“拉扎克”04-C8的推力为2976磅(双发5952磅),而且双发可以获得更好的平台性能和战场生存条件。“阿尔法喷气”虽然采用了相对复杂的两台“拉扎克”发动机,但其机体尺寸却小于“鹰”,空机重量(3346千克)也要比“鹰”(3635千克)少近300千克。
“阿尔法喷气”的动力性能和机体结构设计水平都优于“鹰”,这是因为“拉扎克”发动机是完全按照“阿尔法喷气”的设计要求设计的。“鹰”MK1的基本型MK151虽然也是涡扇机,但却是利用“美洲虎”的“阿杜尔”MK102动力为基础设计的不加力型,后续改进的MK851和MK861则是“国际美洲虎”增推改进的MK804的无加力型。可以说,“鹰”的动力系统与“美洲虎”同系列,差别仅是按机型分为加力和不加力两个系列,动力系统设计强调的是可靠、稳妥,弱点则是推重比略低且发动机直径相对较大。“阿杜尔”MK151的本体直径为0. 76米,重量为595千克(推比4. 26);而“拉扎克”则只有0. 6米直径,重量只有290千克(推比4. 67),两台“拉扎克”的本体重量比单台MK151还少15千克,推力则大340千克,足以弥补多一台发动机的结构和成品重量。
教练机与战斗机的动力布局设计差异很大。战斗机的单、双发与重量因素有直接关系,同样规格的双发型动力性能比单发好,同样发动机的战斗机平台则会因发动机数量差别形成等级差异。现有的不具备实际作战要求的教练机,均会受到机体条件和技术特性的制约,单、双发对机体规格的影响并不明显。“鹰”、C-101和“阿尔法喷气”的动力布局不同,但机体重量和外形规格差异不大,动力系统的总推力差距也不大。
教练机的机体设计必须满足人员乘坐要求,也就是说机体截面高必须大于驾驶员坐高。重点用于飞行训练的通用高级教练机的空机重量大都在2. 5~3吨的范围,发动机的推力指标与空重大体相似。涡扇发动机的直径比涡喷要大,但2~3吨级发动机的直径不会超过0. 7米,远小于飞行员坐姿的机体内截面要求,这就使单发机体布局的高级教练机要在发动机外包裹较大间隔的机体框架(“鹰”、C-101),以致后机身及尾段机体直径较为粗大。双发教练机的动力性能没有更高要求,但因为两台发动机的直径虽然小,但发动机却可以并列安装在机身中段,机体段可以按照最小结构规格要求设计,以实现独立发动机舱与纺锤形机体组合的多舱结构,后机身和尾段普遍呈平滑收缩的锥形,相同结构强度时的机体结构效率要比单发略高。
英国在设计“鹰”的时候没有采用全新动力,这是因为当时的涡喷动力已经落后,“威派尔”发动机虽然配用于“喷气校长”、MB326、MB339和G2,但这个型号毕竟是40年代末期的设计,外形尺寸也不比“阿杜尔”MK102主体段小,推力却只有1. 8吨。如果采用类似“阿尔法喷气”的双发动力,机体截面将会与“美洲虎”基本相似,可用动力性能相对飞行任务要求显得过大,并不经济。因此,“鹰”采用无加力改进后的MK102单发动力方案,不仅可以最大限度地与“美洲虎”实现标准化,减少发动机生产和维护的投入,而且较小的机体也有利于降低飞机的使用成本,提高飞行训练任务的效费比。
“鹰”选用成熟发动机的优点是可以降低成本,同时,发动机的装备规模较大也有利于逐步改进和完善。“阿杜尔”系列加力和无加力型号的改进范围都很大,型号发展和技术提高幅度也比较明显。相对而言,“阿尔法喷气”的“拉扎克”发动机设计水平很高,但设计时就是严格按照飞机条件规划的,并没有留出其他型号应用和改进的充足空间,以致基础虽好却失去了大范围应用的条件。“拉扎克”除了被米格-AT项目暂时选用外,只是作为“阿尔法喷气”的动力系统应用,市场范围和装备规模远远不如“阿杜尔”,相应的生产和使用成本也较高。在与“鹰”进行市场竞争的后期,“阿尔法喷气”原本有性能优势的发动机却限制了其出口空间。
“鹰”和“阿尔法喷气”是同时代同技术标准的单、双发布局的代表,“阿尔法喷气”的设计与技术性能相对更好,但“鹰”却有稳定的表现和非常不错的销售空间。“鹰”采用成熟发动机和单发布局,放弃了部分多功能(作战用途)和飞行性能要求,但发动机成熟可靠的优势显然有利于飞机发展,还可以更多地借鉴“猎人”“蚊蚋”的设计经验。中国在设计FT-C2000和L-15时也出现过类似的情况,选择成熟发动机的FTC-2000虽然技术水平不高,但因为动力方案和机体设计成熟,仅用很短的时间就完成了从自筹到立项的过程,较早实现了批量生产和装备。而L-15虽然设计水平先进,首飞的时间也不算晚,但选用全新动力和新机体却拖了整个项目的后腿,动力系统的高成本也影响到了全机的使用。
