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第5章 意大利M-346高级教练机

M-346是由意大利阿莱尼亚·马基公司研制的新一代高级教练机,它具有超越世界上其他同级别高级教练机的优越性能:M-346的全机推重比高,空战推重比接近1;人机界面十分友好,其座舱人机接口技术向第五代战斗机看齐;气动外形设计优秀,最大可控迎角可达40度,完全可以模拟最新型的第五代战斗机的跨音速飞行特性和大迎角飞行特性。

因此,阿莱尼亚‘马基公司官员称M-346是第一种真正意义上的第五代高级教练机,这意味着M-346可以为F-35等最先进的第五代战斗机训练飞行员。

设计特点

整体布局

M-346飞机采用了大边条设计,有效地利用了非定常涡升力,而且其机翼上安装了大面积的前缘机动襟翼,其翼根处安装了独特的大面积翼刀,这种设计可以延缓边条翼拖出涡流的破裂,从而有效地提升了飞机的升力特性和大迎角飞行性能。这些措施使得M-346的最大可控迎角达到惊人的40度,从而有效地模拟了第五代战斗机的可控大迎角飞行特性,边条翼的另一个好处就是可以防止低能量的紊流进入进气道,这样极大地提高了飞机的进气效率,因此,M-346进气道的总压恢复系数高达0.97。

另外,翼身融合的M-346机身被精心地设计成一个升力体,其提供的升力达到了飞机总升力的30%。

M-346的机体结构大范围地使用高性能合金材料和碳纤维复合材料,并在机体结构设计中引入了损伤容限设计的理念,这使得其空机结构重量被控制在一个非常低的水平。

M-346的机翼设计思想主要强调跨音速飞行性能,其采用了变弯度梯形机翼(展弦比为4),中单翼布局,机翼前缘后掠角30.8度,机翼沿展向有2%的扭转,翼尖处相对厚度为6%,翼根处的相对厚度为8%。

在大部分飞行包线范围内,M-346都拥有良好的升阻比特性,其升至阻力和零升阻力得到了有效的控制,其全机最大升力系数达到了1.6,因此M-346拥有良好的短距起降性能,当其机翼前、后缘襟翼的偏转角度都为20度的时候,M-346原型机的起飞滑跑距离可以控制在400米之内(量产型的M-346由于结构重量更轻,其最小起飞滑跑距离小于300米)。M-346原型机的空战推重比为0.9(半油状态),将来对其发动机进行升级改进后,其量产型的空战推重比将达到1.1。

航电系统

M-346的各种机载航电设备通过双冗余的MIL-STD-1553B数据总线相连接,配备两套互为备份的核心处理器,并为将来航电设备的升级预留了接口。其通讯系统包括甚高频,超高频(VHF/UHF)接收机和一套数字式敌我识别系统;其导航系统包括一套激光陀螺仪惯性导航系统,内含全球定位系统接收机和雷达高度计,一套传统的战术空中导航系统以及甚高频全向信标。

M-346采用全权数字四余度飞行控制系统,其纵向静稳定度被放宽到5%,这不仅使得M-346机动性极佳,而且可以使飞行员在空中实现“无忧虑操作”,以防止飞机过载、迎角和飞行速度超过安全限制。另外它的自动恢复功能可使飞机在任何异常飞行状态时恢复定常平飞状态。

M-346的两个座舱都配有3个彩色液晶多功能显示器和1个平视显示器,其座舱视野良好,其前座飞行员的平视视角为+10度~-16度,而后座飞行员的平视视野为+15度~-6度,方便飞行员了解飞机状态并感知战场态势,将来M-346还准备装备拥有夜视功能的先进的头盔显示器,其驾驶杆独特的设计可使飞行员实现“手不离杆操作”。其座舱可选择配备英国的马丁‘贝克公司的Mk16弹射座椅,或者俄罗斯的K-93“零-零”弹射座椅。

发动机

M-346装备两台霍尼韦尔公司提供的F124-GA-200涡轮风扇发动机,该发动机采用模块化设计,结构紧凑,其全机由7大模块组成,最大直径仅为0.955米;装备了双通道全权数字式发动机控制系统,降低了飞行员的工作负担,并配备有故障自动监视系统,便于地勤人员维护。该发动机的涵道比为0.47,总压比为19.5,涡前温度1366℃,全重526.1千克,推重比为5.5。

F124-GA-200发动机没有加力燃烧室,其耗油率极低,阿莱尼亚·马基公司的研究表明,为M-346这样的高亚音速教练机装备无加力燃烧室的发动机可以有效地提高飞机的安全性,并降低采购和操作成本。

另外,装无加力燃烧室发动机的M-346在大部分飞行包线范围内(例如马赫数0.6以下/飞行高度4500米以下的飞行包线范围)的性能超过了普通的战斗机。霍尼韦尔公司近期的目标是通过改进高压涡轮的方式使得F124-GA-200的推力提高1.33千牛,而远期的目标则是为该发动机更换先进的二级风扇,使得其推力提高4.45千牛,即使得F124-GA-200的最大推力达到33.34千牛。

飞行试验

如今,最初两架M-346原型机已经完成了超过300个小时的飞行试验,阿莱尼亚’马基公司计划在M-346完全作战能力(FOC)达到前,进行700个小时的飞行试验。

最近,法国和阿联酋的飞行员已经在阿莱尼亚。马基公司位于意大利北部的试飞场试飞了M-346。未来一段时间内,来自印度尼西亚、新加坡和美国的飞行员也将加入试飞的行列。

目前,M-346的飞行控制系统还不成熟,因此,阿莱尼亚马基公司将部分飞行控制系统的研发工作从BAE系统公司转移到阿莱尼亚航空公司进行。正在进行试飞的M-346原型机上安装的是2A2版本的软件,而交付给用户的量产型M-346将安装完整的3.0版本软件,其飞行性能将进一步提升,并能在空中完全实现“无忧虑操作”。另外,原型机和量产型的M-346在性能参数上也存在较大的差距,例如原型机的空机重量较重,而内燃油携带量却较少;原型机的过载被控制在7g之内,而量产型的过载可以达到8g。

最初,M-346的气动减速板被设计为打开60度,但在试飞中发现,这会引起飞机尾部的抖振,因此现在M-346的气动减速板被修改为打开40度。另外,为了避免打开的气动减速板对位于M-346尾部的环控系统引气口形成遮挡,气动减速板的安装位置被提前了1米,而且机尾的环控系统引气口的面积将被扩大。

至今,M-346的飞行包线拓展试飞还在继续,其最大飞行马赫数已经达到了0.65,表速已经达到了325节;最大飞行高度达到了35000英尺,飞行迎角达到了5~20度;过载达到了-2~5g。其下一步的飞行包线拓展计划是将其最大飞行马赫数提升到0.95,表速提升到572节;最大飞行高度达到40000英尺;飞行迎角达到-7~40度,过载达到-3g~7g。

改进计划

阿莱尼亚马基公司已经制造了2架M-346原型机,第3架M-346将是第一架预生产型飞机(代表最终配置),2007年底,首架预生产型M-346教练机完成首飞。由于使用了碳素纤维、热塑塑料和钛合金材料,并换装了全新设计的起落架,首架预生产型的M-346的结构重量比原型机减轻了1300千克。

此外,预生产型M-346将特别强调隐身性能,其进气道将做弯曲处理,进气道内壁将采用吸附雷达波的复合材料制造,以防止雷达波在飞机进气道和发动机迎风面产生强反射;其座舱盖还将采用镀膜技术,以减小座舱内部的雷达波反射强度;其各种舱门和口盖也将采用锯齿设计,其边缘和飞机机翼前,后缘平行,进一步增强全机的隐身能力。首架预生产型的M-346将用于全面的测试和研发,并最终定型。

在获得意大利空军的订单后,初始低速生产的12架M-346的首架已进入总装阶段,预计到2010年,M-346将达到完全作战能力。

和其他高级教练机一样,M-346也保留了改装为战斗机的余地,阿莱尼亚马基公司可为其加装多功能火控雷达、电子战设备和LINK16战术数据链等机载系统,从而将其改装为战斗/攻击机。

M-346拥有9个武器外挂点,其中6个在机翼下,另外每个翼梢各有两个外挂点,用来悬挂空对空导弹,机腹可以携带各种任务吊舱或者副油箱,其最大外挂能力为3.1吨。在外挂状态下,其依然可以保持5.5g的水平机动能力。其携带的武器系统包括:500磅级MK82和1000磅级MK83低阻炸弹:火箭发射器。AIM-9“响尾蛇”短距空空导弹,AGM-65“小牛”空地导弹;VICON-601侦察吊舱、激光瞄准吊舱和ELT-55电子对抗吊舱等。

发展前景

当今国际教练机市场上群雄逐鹿,特别是英国航宇系统公司的“鹰”式和韩国航空工业公司的T-50都有着强大的竞争力。英国航宇系统公司已经成功地把“鹰”式卖给了英国皇家空军,而韩国航空工业公司也把T-50销售给了韩国空军。

2007年5月,意大利阿莱尼亚·马基公司终于实现了M-346新型双发高级喷气式教练机销售业绩上零的突破。5月28日,意大利空军采购了14架M-346高级教练机。M-346为空军装备这两种新型战机训练飞行员。

M-346另一个极有可能达成交易的客户是希腊。希腊一直迫切需要采购一种新型教练机,以取代老式的美制T-2E“橡树”教练机。2005年1月,希腊国防部与阿莱尼亚。马基公司签署了谅解备忘录,成为M-346教练机项目的合作伙伴。今年11月左右,希腊在大选结束后,也将发出招标书,届时M-346有望成为最强有力的竞争者。此外,新加坡也很有可能成为M-346的用户。

在不久的将来,新型的F-22A和F-35战斗机将大规模进入美国空军服役,众所周知,采用高级教练机训练飞行员比采用同型号双座战斗机来训练飞行员的成本要低很多,更关键的是F-22A和F-35都不存在双座教练型号,因此美国空军急需先进的第五代高级教练机来训练F-22A和F-35的飞行员。

虽然,目前美国空军可以在F-22A和F-35地面模拟器中训练战斗机飞行员,但是地面模拟器仍存在局限性,而M-346不仅具备第五代战斗机的部分飞行特性,而且其先进航电系统和座舱也相对接近于F-22和F-35。

因此,阿莱尼亚.马基公司也在全力争取美国空军的订单,该公司表示M-346将以较低的成本满足美国空军对于第五代战斗机的训练需求。M-346量产后的生产能力将是每年8架,不过一旦市场需要,产量可增加到每月生产1架。初始低速生产的12架将在2010年全部完成,交付已从2009年年底开始。

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