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性能太好的错?L15因超声速能力,失去两核心客户

2016-11-22 候知健 讲武堂

图:缅甸空军的雅克130


根据瑞典斯德哥尔摩研究所等海外机构的统计,中国目前武器装备出口的三个核心客户分别是巴基斯坦、孟加拉、缅甸;在2011-2015年的贸易额中,它们占据了中国武器出口总额的35%、20%、16%,合计超过71%。


但是在最近两年,孟加拉和缅甸都在高教机上选择了俄罗斯的雅克130,而不是中国的L15。造成这种现象的原因,目前孟、缅和国内都没有官方的权威解读;但是从一般的技术规律来分析,L15的采购和使用成本将明显高于雅克130,以及乌克兰的发动机供货能力限制,是其失去订单的两个核心原因。


图:L-15 06号机,注意它带加力燃烧室的发动机喷管,L15和雅克130在后机身造型上的差异,源于超声速和亚声速性能完全不同的设计取向。


和亚声速飞机相比,超声速飞机在设计、制造、试验、使用维护上,每一方面都会更高。因此对于总体设计和吨位尺寸较为类似的雅克130和L15,后者在追求超声速性能的同时,也必须为此付出更高的成本代价。


比如在气动和飞行控制系统的设计上,飞机在进入跨超声速区域以后;随着激波的形成和飞机承受的压力升高,飞机的受力和操纵特性会发生很大的改变——类似米格19等老式飞机,甚至还会出现飞行员往左压杆,试图让飞机往左边翻滚,结果反而会往右边滚的操纵反效现象。而这些问题,是雅克130根本不需要投入精力和金钱去设计、试飞、修改的内容。


图:教练机的使用成本和最高飞行速度之间的关系,L-15这样最大指标1.4倍声速的飞机,成本远远高过雅克130


另一方面,超声速飞机在机翼等结构厚度和结构总重量等设计上,必须控制的比亚声速飞机更薄更轻,才能减少超声速下的阻力,并且保证足够的推重比来维持动力性能,并且要能承受高的多的空气压力。要用更轻薄的结构,实现更高的结构强度和刚度;那么必然在材料、工艺、设计、试验上都要花更多的钱。


除开机体以外,超声速飞行还非常依赖于有加力燃烧室的发动机。雅克130和L15使用的发动机是相同、或者是兄弟型号;雅克130原型机用的是两台斯洛伐克DV-2S发动机,批产型则装备乌克兰AI-222-25发动机;由于礼炮公司具备该发动机的生产许可证(早年俄乌关系没有全面破裂时)和生产能力,因此现阶段雅克130的批产不受乌克兰的发动机出口制约。


图:由于发动机供应跟不上,L-15不得不又降级出无加力版本,而由于发动机尺寸重心等方面的差异,这个版本的构型阻力和油耗要比雅克130大很多,光是烧油的成本都要明显高不少


而L15除了01架使用斯洛伐克DV-2X无加力涡扇发动机以外,03-05号机装配乌克兰的AI-222K-25发动机,高配版本则将装备Al-222K-25F型(带加力燃烧室)。实际上,Al-222K-25F是专门针对L15超声速要求开发的新型号,至今也有L15一个客户;这个发动机不仅本身的制造成本更高,而且还将摊入全部的研制费用、以及很大一部分的商业溢价进去。


由于乌克兰糟糕的政治和经济局势,加上自身的人才流失等问题,Al-222K-25F的研制进度和产能攀升一直很不理想。如果不是乌克兰的发动机交货能力一直跟不上,实际上根本就不会出现亚音速版本的L15。




图:AL-222-25发动机,由于没有加力燃烧室,因此发动机很短很紧凑,最大排气温度也很低,喷管截面积很小



图:加装加力燃烧室和可调喷管的Al-222k-25F发动机,尺寸大得多,也更重,油耗也更高,当然,价格也更贵......


因为L15的机身结构、特别是后机身外形,实际上是完全为带加力燃烧室的超声速发动机设计的;使用无加力版本发动机不仅不能发挥其设计性能优势,而且相较于雅克130为亚声速优化的设计,其阻力、油耗等方面都会出现显著劣势。


而对于缅甸和孟加拉这样的国家来说,他们的经济承受能力是非常有限的;L15的超声速飞行能力对于大国培训高档战斗机的飞行员来说很有意义,但是对这些弱国穷国来说,有足够的飞机能用、用起来更省钱,这才是最重要的。


L-15在孟加拉国和缅甸的竞争失利,反应了两个方面的问题:首先是国内发动机谱系不全,严重依赖国外,在成本控制和交付风险上失控严重。其次是项目规划过于冒进,如果当年能正视超声速发动机很可能长期不能正常供应的事实,先开发类似雅克130这样专心优化亚声速性能的入门版本,再开发完全版的L15,或许会比现在发展顺利得多。


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