讲武谈兵|越南装备俄制高级教练机,为引进.59米,美国F135发动机超11的推重

2021-11-26 06:04:42 文章来源:网络

近日,俄罗斯向越南交付了首批6架雅克-130高级教练机。根据两国在2019年底签订的协议,越南从俄罗斯订购12架雅克-130高级教练机,合同总额达到3.5亿美元,平均每架超过2900万美元。那么,越南为何引进雅克-130高级教练机?

越南引进的雅克-130高级教练机。雅克-130的曲折发展史

与当今其他国家研发的同类型高教机相比,雅克-130可谓是一位“德高望重”的前辈,甚至可以说是世界第三代先进高级教练机的开创者。

20世纪80年代末期,随着苏-27以及米格-29等高性能第四代战斗机的全面服役,苏联空军和防空军开始意识到其现役的捷克斯洛伐克产L-39“信天翁”高级教练机已经无法适应新一代战斗机飞行员的培训需求。为此,苏联决定由本国设计局研发一款性能全面超越L-39“信天翁”,并且可以直接衔接第四代战斗机作战训练的新一代高级教练机。

1990年,苏联新一代高级教练机项目正式启动,预计采购数量多达1200余架。这一项目最初计划交给米格设计局负责,但是到了1991年1月,招标规模全面扩大,雅克夫列夫设计局、米格设计局、米亚西舍夫设计局和苏霍伊设计局等四家参与竞标,并且分别提交了设计方案。

1991年12月,苏联解体后,独立的俄罗斯联邦继承了大部分苏联军事遗产,而高级教练机项目是为数不多的能够得到俄罗斯军方支持的研发计划之一。由于国家财力不足,俄罗斯空军在1993年重新发布高级教练机项目招标计划,降低了性能指标要求,同时也削减了采购数量。此时,雅克夫列夫设计局和米格设计局进入到第二轮竞标,米亚西舍夫设计局和苏霍伊设计局的方案则被淘汰。

雅克-130高级教练机拥有9个外挂架,可携带多种对地攻击武器,具备较强的对地攻击能力。

到了1994年,同样是因为研制经费不足,俄罗斯国防部被迫同意雅克夫列夫设计局和米格设计局可以与欧美国家联合进行新型高级教练机的研发工作。雅克夫列夫设计局找到的合作伙伴,就是意大利著名的教练机生产商——阿莱尼亚·马基公司。阿莱尼亚·马基公司在合作研发中,为原设计方案融入了大量西方先进设计理念和航空技术,同时拓展了多用途性能,使其具备相当的作战能力。由此,这款新型高级教练机的设计性能和气动布局有了脱胎换骨般的提升和改进。1999年,雅克夫列夫设计局和阿莱尼亚·马基公司完成新型高级教练机的基础设计方案后,决定和平分手,各自研发本国的型号——雅克夫列夫设计局推出的就是雅克-130,而阿莱尼亚·马基公司研发出了M346。

经过全面进化的雅克-130设计方案在2002年毫无悬念地击败了米格设计局的米格-AT,赢得了俄罗斯空军新一代高级教练机竞标的胜利。2004年,雅克-130的首架量产型原型机成功实现首飞。不过,由于采购经费迟迟不到位,俄罗斯空军直到2010年才正式接收首批4架雅克-130。而且,俄罗斯空军对于雅克-130的采购需求还不足300架,俄罗斯国防进出口公司便不遗余力地将该机推向国际军贸市场,以期获得更多的订单。

目前,已经有白俄罗斯、阿尔及利亚、孟加拉国、老挝和缅甸等五个国家采购装备了雅克-130高教机,越南是该机的第六个用户国,外销订单总数达到了68架之多。而且,俄罗斯空天军现役的雅克-130高教机数量也超过了110架。

越南目前引进了12架雅克-130高级教练机,未来可能增购。越南空军的现实需求

对于越南空军来说,采购俄罗斯雅克-130高教机最直接的原因就是代替现役老旧的捷克斯洛伐克产L-39“信天翁”。越南空军现役的L-39“信天翁”高教机还在20世纪80年代采购的,至今已经服役了将近40年。而且,L-39“信天翁”高教机的性能也很难满足越南空军目前以及今后一段时期第四代战斗机的训练需求。越南空军目前装备有18架L-39“信天翁”,由12架雅克-130高教机替换也可以满足训练要求。

越南空军现役的主力第四代战斗机包括11架苏-27P/SK/UBK以及35架苏-30MK2V,而雅克-130高教机从设计初始就是为了配合这些俄制第四代战斗机训练要求而研发的。此外,雅克-130高教机还能够满足俄制第五代战斗机,比如苏-57以及最新公布的S-75“将死”等隐身战斗机的训练要求。所以,外界认为其有可能在为今后采购俄制第五代战斗机做准备。

不过,从目前越南空军的对外采购经费来看,恐怕不足以负担得起从俄罗斯订购苏-57的出口型——苏-57E的高昂价格。根据俄罗斯与阿尔及利亚签订的采购合同,12架苏-57E的总额达到了20亿美元,平均每架1.4亿美元,这对于越南空军来说实属天价了。越南空军现役最昂贵的苏-30MK2V战斗机,单价也只有5000万美元而已。而苏霍伊最新的S-75“将死”隐身战斗机对外宣称单价只要2500万至3000万美元,如果实际价格不超过8000万,越南很可能采购一批S-75战斗机。

俄罗斯第二款隐身战斗机S-75“将死”主要用于出口。

除了用于飞行员培训,雅克-130高教机从一开始就具备相当的对空作战以及对陆、对海攻击能力,这也可以补充越南空军一直处于空白的近距空中支援力量。1975年越南实现统一后,越南空军缴获了大量美制战机和直升机,并且将其中相当一部分状态较好的飞机和直升机纳入到现役部队中。其中,美制F-5轻型战斗机和A-37轻型攻击机就成为了当时越南空军用于近距空中支援的主力机型。不过,后来随着零备件消耗殆尽且无法得到补充,这些美制战机陆续退出现役,越南空军只能依靠数量有限的苏-22战斗轰炸机执行上述任务。

如今,随着雅克-130高教机的服役,其作战性能完全可以担负起近距空中支援攻击机的角色。该机的外挂点多达9个,分别是翼尖2个、机翼下6个、机腹下1个。翼尖挂架可以挂载电子战吊舱或近距格斗空空导弹,机翼下挂架可以挂载副油箱、空空导弹、火箭弹发射巢、制导炸弹等武器设备,而机腹下可以挂载1具单管30毫米或者双管23毫米机炮吊舱。雅克-130高教机的最大载弹量可达3吨,虽然无法与苏-25以及A-10这样的专业攻击机相比,但也相当可观了。

此外,雅克-130高教机还针对条件较差的野战机场进行了适应性设计,起飞和降落时可以将进气口封闭,由机身边条上方的辅助进气口提供进气,以避免跑道上的碎石等杂物吸入进气道,打伤发动机。从高级教练机的飞行使用来看,完全没有必要采用这一设计。所以,这种辅助进气设计就是为了让雅克-130能够作为攻击机执行作战任务而采用的。

F15与F16之间的高低、轻重搭配已成为现代战斗机配置的经典规划,苏联/俄罗斯的苏27与米格29,我国的歼11与歼10实际上都参考了这一模式,甚至F22与F35一开始也是准备贯彻这个模式的,但后来因不得不兼顾众多需求,F35异化成了罕见的单发重型战斗机,只因它拥有了一台堪称全球推力最大中等涵道比涡扇发动机的F135。

F135发动机

F135发动机沿用了F119的核心机,其6级高压压气机、带浮壁式火焰筒的燃烧室、单级高压涡轮在结构上与F119大同小异,但相比F119,F135却实现了超过20%的增推比例,最大推力高达191.3千牛(量产型),其原因主要有以下四点:

一,加大流量。F135主要的增推措施就是将涵道比由F119的0.3增至0.57,差不多提高了一倍,风扇直径随之增大10%到20%,最大直径由1.13米增至1.3米。因此,为了驱动更大的风扇和直径1.27米的升力风扇,F135的低压涡轮由1级增加为2级。

但其实单论涵道比,F135比起AL31F、F100这样的三代主流涡扇发动机并不高,其高速性能虽然相比F119是下降的,但比起三代大推力发动机来说,并不逊色。其1170毫米的进气口直径比俄罗斯117S发动机的1280毫米还要低。因此,F35之所以臃肿,并非发动机直径过大所致,最根本的原因还是美国非要在长度仅为15.67米,翼展10.7米,高度4.33米,整个一轻型战斗机的F35身上设计8吨内油引起的,导致F35的空机重量超过了作为重型战斗机标准的13吨,最大起飞重量也超过了31吨,但即使如此,F35的最大平飞速度仍然达到了1.6马赫。

强加的8吨内油是F35肥硕的重要原因

二,提高涡轮前温度。虽然与F119的基本结构类似,但F135燃烧室的燃油空气之比增大,工作温度提高约100℃,达到1649℃,为此对高压涡轮叶片表面的隔热涂层材料也进行了改进,且得益于新工艺,转子叶片有了更多的内部小孔,以加强冷却效果,其总的冷却流量比F119提高了一倍,随之而来的是F135的单位推力、热效率、耗油率、寿命均同步提升,这与俄罗斯发动机往往只能以牺牲耗油率、寿命换取推力和热效率的做法形成了鲜明对比,突出表现了美国在航空发动机基础材料和工艺方面的雄厚实力。

F35与其F135发动机

三,F135沿用了F119的高低压转子对转结构。高低压转子对转能够理顺高低压气机之间的气流,能够减少部分用于导向的定子叶片,更重要的是对转结构使得在高速机动中叠加到发动机机匣上的力矩减小,使其能够用更轻便的材料制造。这使得F135拥有了与F119和法国M88发动机类似的树脂基复合材料外涵机匣,这种材料的密度约为钢的1/5,铝合金的1/2,能够显著减轻发动机重量。

复合材料机匣与钛合金机匣

四,知难而退,采用了较低的总压比。虽然空气流量增大,但F135的总压比却从F119的35减至28,这是因为随着压气机尺寸的增加,强度会随之下降,如果要保持相同的总压比,就意味着要把远大于F119进气量增压35倍,用简单放大的同一种材料是无法做到这一点的,除非大幅度的增加压气机叶片厚度,但这又是与尽量提高推重比的要求是相悖的。

总之,F135发动机的设计原则就用流量和高速性能换推力,充分释发F119核心机的驱动潜能,最终其军用推力达128.1千牛(量产型),超过了多数上一代大推力涡扇发动机的加力推力,而F135的加力推力则达到了191.3千牛(量产型)。而其标称的重量仅从F119的1460公斤增加至1670公斤,只多了210公斤,这意味着F135拥有高达11.68的推重比!虽然它取消了F119的二维矢量喷管,代之以推力损失更小的轴对称喷管,但为了追求通用化,F135必须牵就F35B能够垂直起降的F135-PW-600型,其长度从F119的4.826米猛增至5.59米,因此美国对外公布的推重比存疑。

F119的二元矢量尾喷口推力损失较大

为了片面追求通用化,牵就垂直起降型,F135的长度猛增

因此,虽然得益于先进的设计,较高的循环参数以及高超的材料工艺水平,F135发动机的性能有均衡提升,未出现俄罗斯发动机经常出现的“摁下葫芦起来瓢”的现象。但出于种种原因,美国对外公布的F135性能参数含有很大的水份,对此不可迷信乃至神化,要用批判的眼光看待才能得出科学合理的结论。

图源:云墨智品

来源:小飞帅

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