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▲勇鷹部訓高教機於9月24日舉行出廠典禮,這架飛機和F-CK-1B相比是構型修改,並不能算是一架新飛機。(圖/軍情與航空提供)

名家論壇》施孝瑋
部訓高教機出廠航空工業進步?退步?

2019-09-30 NOWnews 今日新聞

作者:施孝瑋/軍情與航空網站主編

2019年9月24日,就在924空戰61周年的紀念日這天,中科院與漢翔為貫徹蔡總統國機國造政見,由中科院研發、漢翔承製的XT-5(勇鷹機,或稱為Advanced Jet Trainer, AJT)部訓高教機原型機舉行出廠典禮。這架號稱有55%自製率的部訓高教機,其實代表著研發團隊化不可能為真、日以繼夜焚膏繼晷兩年多的努力的確不容抹滅,但象徵著台灣航空工業究竟是進步還是退步?從飛機的氣動力外型由F-CK-1B原封不動的修改,大概很難讓人有「進步」之感吧。 

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▲蔡總統主政後將部訓高教機由洋基國造改為國機國造,希望提升國內航太產業能量,但是看來成效有限。(圖/軍情與航空提供)

IDF之父華錫鈞將軍,生前極力反對將F-CK-1經國戰機雙座型修改為部訓高教機,有諸多理由。為此筆者特別訪問有多種飛機試飛經驗的前空軍試飛官,分析F-CK-1B修改之部訓高教機可能問題。這位前試飛官首先解釋了F-CK-1B為何會進入「倒飛重失速」,且無法改出。操作F-CK-1B做一個筋斗,當飛機機頭朝上要準備倒飛時,如果駕駛桿沒有持續帶足夠G力誘導機頭朝下,在接近零G狀態時,原先的正攻角會迅速的變為負攻角,飛機即進入倒飛離控,如未能立即施加改正則會進入倒飛重失速;由於F-CK-1 進入倒飛重失速之後會變得非常穩定,不太會有俯仰的震盪發生,加上當時設計的「手動跨越水平尾」電門位置不容易被飛行員勾到,故要藉由增加機首的俯仰震盪將飛機「盪」出,在這型機是相當困難的,故唯一選擇只有跳傘。不過出廠典禮當天,漢翔試飛官表示,由於XT-5和F-CK-1B相比是規模較大的「構型修改」,因此飛機的升力重心和飛機重心距離調近,會比較不容易進入倒飛重失速後無法改出;反過來說也還是會有進入倒飛重失速的可能,且無法改出的問題可能還是存在。

此外飛機後座沒有加高,會大幅增加後座教官掌握狀況的困難。目前世界上所有的部訓高教機的後座,至少比前座高30公分。除了已知在前座學官能力不足時可以由後座操控外,部分飛行教官也指出在基礎空中對抗BFM或ACM,雙方往往在視距內進行纏鬥訓練,經驗不足的學官在進行科目時,往往無法同時兼顧座艙內外的情況,此時後座教官就可以發揮「多一雙眼」的優勢,幫助前座學官擁有更好的狀態感知(Situation Awareness, SA),緊急時甚至可能避免空中互撞的發生,相同的在執行對地炸射訓練、超低空戰術拉升等科目,後座亦需要良好視野來指導學官尋找地面目標;後座視野不佳,會讓後座飛行員難以發揮部訓高教機應有的效益。 

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▲勇鷹部訓高教機的後座並未提高,未來在高教訓練和部隊訓練上,會產生諸多無法克服的缺點。(圖/軍情與航空提供)

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▲勇鷹高教機移除飛機雷達、作戰用航電設備、火神砲,加大機身容納多一點的燃油,但能不能達到空軍要求無外載燃油飛機滯空2.5小時有待試飛驗證。(圖/軍情與航空提供)

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▲當初與漢翔簽訂合作備忘錄的義大利346部訓高教機,可明顯看到後座比前座高30公分、此外具備精準導引武器掛載載投擲能力,可作為支援戰機之用,但我們的勇鷹機鷹不具備支援戰機的能力。(圖/軍情與航空提供)

另外F-CK-1的降落速度過高一直困擾空軍飛行員,原因就是F-CK-1的動力進場(powered approach)階段,當年飛控設計時並未達理想,於降落速度範圍經常發生抖動和不預期沉降,因此以縮小下滑攻角和提高進場速度(速度和過去RF-104G始安機一樣);而且下滑攻角僅8度,比一般下滑攻角11度要淺平,降落後由於速度大,導致降落速度和所需跑道長度,都遠大於起飛,也常因大速而煞爆輪胎。這一點漢翔試飛官指出也由於構改,雖然下滑角度保持8度,但是速度可以壓下來,大約比AT-3觸地速度快30浬。

這樣的落地速度憑良心說還是很快,目前空軍T-34C教練機觸地速度大約75浬、AT-3大約110浬,漢翔試飛官說目前XT-5的觸地速度是電腦模擬出來的,但電腦模擬會與實際誤差 20%~40%,實際試飛可能會再增加,所以還要待實際飛測驗證。

另外這次構改後,XT-5的確比F-CK-1B要豐腴一些。F-CK-1戰機空重6,492公斤(M-346為4,600公斤),雙座機應該重一點,但是雙座機的機內燃油不到5,000磅。這次XT-5將F-CK-1B的發動機後燃器、火神砲、雷達、作戰航電設備、戰機派龍架和相關饋線移除,並將飛機的翼型由超音速翼型更換為次音速翼型,並將機身稍微加大,這樣的努力讓飛機增加了一千多磅機載燃油的搭載量。但是這樣的內油量是否能讓T-5達到空軍當初無外載燃油要2.5小時續航力,可能也得要由試飛來驗證。此外為了將飛機減重以增加飛行時間,XT-5採用更多的複合材料組件。這樣一來的確可以減輕重量,但是複合材料的缺點就是,一旦損壞就要整組換新,鋁合金的優點是一旦有裂紋,若非結構件可以打止裂孔加上補強片補強,不見得需要更換。而且複材與鋁合金材料相較要測試複材的強度,因為複材本身的擴散係數(scatter factor)比鋁合金更廣,所以測試更難。複材的應用,因為飛機的推力無後燃器,重量減輕,因此Flutter的共振係數會有所改變,也導致飛控的控制律要調整。所以,在測試方面將有相當的難度。部訓高教機未來在不成熟飛行員操作下,重降落機會會很高,所以未來T-5更換複才料件的機會應當不會少。

出廠典禮時漢翔總經理指出T-5的自製率達55%,是世界最高(據資料韓國T-50是61%…..)。但是筆者一位曾參與F-CK-1研發的系統工程師,並曾赴韓國KAI工作數年的朋友指出,T-5將後燃器、雷達、攻擊與作戰用航電、火神砲等高價裝備移除,自製率(國際通行計算標準是零附件價格)自然大幅提升。韓國航空工業現在可以自製戰機的飛控、任務電腦、雷達等高價值零附件,但是T-5出廠時展示的國內協力廠商產品,還是以精密機械加工組件為主。顯見「國機國造提升國內航太產業能量」,效益仍非常有限。 

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▲出廠典禮當日陳列國內協力廠商產品圖,可看出國內廠商也是已精密機械加工為主,高價值飛機零附件的生產能力還有待開發。(圖/軍情與航空提供)

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▲勇鷹機採用F-124發動機,也因為無後燃器,勇鷹機雖然努力減重,但是飛行性能會比F-CK-1B差。(圖/軍情與航空提供)

最後是軟體。漢翔指出高教機航電軟體有到100萬行,100萬行可知道需要多少軟體工程師?可知道要在實驗室測多久,才能出軟體實驗室?可知道軟體有缺陷率?如果缺陷率是million assembly-equivalent lines of code為單位,漢翔通過CMMI Level 2認證,缺陷數是900左右,韓國KAI 通過Level 5認證,缺陷數是120左右。用台灣最喜歡的大數據,簡單說就是我們的教練機軟體會出問題的是韓國T-50的7.5倍左右。

此外崁入式訓練系統ETTS,已經是美國T-7教練機列為標配的配備,簡單的說AR擴增實境的訓練,在美國和M-346上都有,甚至是成熟能力。增加了ETTS的效益就像手機從僅具行動通訊進步到智慧手機一樣。但從T-5出廠典禮上,我們T-5的模擬訓練能量,還有很大很大的精進空間。

至於T-5要外銷?國際上比你便宜、效益更佳與合乎軍機適航認證的產品比比皆是,而且這些部訓高教機都具有轉作輕型戰鬥/攻擊機的能力,例如M346FA已經在2017年底完成響尾蛇飛彈發射,但是看來沒有武掛(發射導引武器)的T-5,要外銷是不可能吧。

我還是要向參與T-5研發的人員致敬,他們做到了世界航空工業的奇蹟,這是真的。因為以美國空軍的標準,研發一架教練機大約需要5-7年的時間,中科院與漢翔2年內做出來,真的是達成「不可能的任務」。但是我們的航空工業能量顯然並沒有因這個案子有大幅進步,這些是風光出廠典禮後面,你不會知道的事實。

借用前空軍試飛官的觀點:用一架不適合的飛機作為部訓高教機,是負向訓練。的確這次部訓高教機出廠後,很多網友認為:國機國造可以提升戰機研發能量,今天不做永遠不會有進步。 的確沒錯,但是,如果未來因為這架飛機的不合適,造成生命的殞落,而採用國外成熟技術產品卻不會有如此的情況下,這是一件對的事情嗎?

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