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L-39“信天翁”研发记,来自捷克小国的航空传奇

发表时间:2020-03-29

捷克斯洛伐克沃多乔迪航空公司(Aero Vodochody,一般缩写为Aero)在军用喷气式教练机研制上的首次尝试就获得了无与伦比的成功,其L-29“海豚”因成为华约标准初级喷气式教练机得到了广泛装备。但该机的性能存在诸多局限,无法胜任更高级的训练任务,因此早在1963年L-29投入量产时,Aero设计团队开始考虑如何解决这些问题,又一个传奇即将诞生。

Aero在研制L-29“海豚”时,其主要任务是作为初级喷气式教练机,以廉价而可靠的方式让学员学会驾驶喷气式飞机。该机简单低推力的M-701涡喷发动机和易于维护平直翼机身设计非常胜任该任务,使L-29拥有了对于初次接触喷气式飞机的学员所需的可预估且宽容的操控特性。

“海豚”的性能足以进行中级飞行和武器训练,但不足以胜任高级训练任务。这意味着在L-29和一线战斗机之间仍需要一种高级教练机来衔接,弥补该机在高级训练任务方面的空白,特别是当米格-21这样的高性能战斗机问世之后。

为此Aero公司的设计团队雄心勃勃地提出研制一种全新高级教练机,能满足从初级到高级的所有训练需求,并最终取代全球服役的L-29。

1963年底,扬·维切克(Jan Vlcek)领导的Aero设计团队与航空研究与测试院(VZLU)合作在勒特南尼(Letnany)开展新教练机预研,维切克和初步设计负责人卡雷尔·德卢西(Karel Dlouhy)开始制定这种先进喷气式教练机的设计要求。

他们考虑的主要因素是苏联空军的需求,因为如果没有这个最大客户的订单,该机就不可能走下图纸。1964年2月,捷克斯洛伐克国防部发布了新型L-39教练机的初步技术规范,项目正式立项,并成为捷克斯洛伐克航空工业的一个主要计划。

设计团队要做的第一个决定就是为新机寻找合适发动机,既有足够的动力来提供所需性能,又有足够简单能在外场以最少设备进行维护,这也是L-29的最强卖点之一。

他们的选择既大胆又富于想象力,为L-39选择了伊夫琴科-进步设计局研制中的AI-25涡扇发动机,因此该机将成为世界上第一架涡扇动力教练机。

AI-25原本是为雅克-40客机研制的,想要安装在单发教练机上需要进行改装,并且需要进一步研发才能适应教练机的要求。位于吉诺尼斯(Jinonice)的Motorlet航发工厂担负起了AI-25W的改装任务。VZLU也参与了教练机研制,为该机研制VS-1轻型弹射座椅,能在零高度和150公里的最小速度下安全弹射。

与此同时,Aero设计团队也在忙于机身设计,进行了众多设计概念的研究,最终确定采用平直下单翼布局。平直翼将赋予新教练机优秀的低速性能和失速特性,选择下单翼的原因很简单,首先能使起落架短而坚固,承受学员粗暴降落,其次能用最少的支撑设备来装卸翼下武器和挂架。

新教练机的进气口被置于机翼上方的机身两侧。对于机身两侧进气的喷气式飞机来说,停在地面时就变成一个非常有效的吸尘器,能将地面散落的各种物品吸入进气口,这会损坏发动机。

之前L-29发动机的推力相对较低,所以把进气口置于前机身两侧并不是一个大问题,但新教练发动机推力几乎翻了一番,所以发动机的外来异物损伤(FOD)就成为真正的问题,新进气口位置较高且被置于机翼上方,能有效避免FOD。

L-39的机身被分为四个部分,机头包含前起落架、氧气瓶、电池和航空电子设备舱,之后是增压驾驶舱。再后面的机身中段包括进气口、燃油箱和机翼安装点。后机身包括垂尾、方向舵和平尾,只需五个螺栓就能固定在前机身上,这意味着可以快速轻松拆卸整个尾部结构,把发动机充分暴露出来进行维护或更换。

根据L-29的设计经验,地勤可以通过口盖和可拆卸面板接触发动机主体和发动机驱动系统。新教练机机身被设计得异常坚固,干净外形下即使满载时也能承受+8g和-4g过载。

这种结构强度看似过剩,却能赋予高教机在以后服役生涯中延长寿命的巨大潜力,使首批制造的部分L-39直到今天仍在飞行。为了尽量保持系统简单,该机所有控制面都是手动操作的,只有襟翼、起落架、减速板是液压驱动。襟翼起飞下偏角度25度,降落为44度,一旦空速达到310公里/小时就会自动收起,以防止超速损坏。

主起落架刹车通过操纵杆上的手柄控制,差动踩踏方向舵踏板可控制飞机在地面转弯。前轮被设计为可自由转向但又能自动居中,使起落架设计轻巧简单。主起落架收起时会自动刹车,避免机轮在轮舱中旋转导致摩擦损坏。

机腹两块大型减速板最大下偏角度55度,当空速接近机身极限时会自动展开。座舱设计最终也消除了L-29的一个缺点,串列座舱后座座椅高度高于前座,为教官提供了清晰的前方视野,该设计被此后的其他教练机所借鉴。

Aero在1968年开始制造原型机,最终将有11架原型机投入测试。1968年11月4日第二架原型机L-39 X-02在试飞员鲁道夫·杜尚(Rudolf Duchon)的驾驶下成功在沃多乔迪首飞。

首批5架原型机有三架被用于试飞,两架被用于地面测试,其中包括应力测试。试飞显示该机发动机进气口的尺寸和形状都存在问题,这种带有三个辅助进气门的小型进气口根本无法为发动机提供足够的空气,因此加大了尺寸并采用改用了更深的横截面形状。

原型机还被用于飞机系统的研发和测试,其中之一就是用于调节座舱增压和温度的先进环境控制系统(ECS)。轻巧简单的法国微型涡轮公司(Microturbo)的“蓝宝石”(Saphir)5涡轮发动机被选为该机的辅助动力装置,使L-39无需地面设备即可启动。

随着飞机的发展和系统的成熟,捷克斯洛伐克空军的教官于1971年末开始在L-39原型机上展开培训。1972年3月28日,五架装有AI-25W发动机的预生产L-39被移交给科希策(Kosice)军事航空学校,以便制定初级和高级训练计划,确定如何最好地利用新教练机,并在军事训练任务中继续测试飞机的可靠性和可维护性。

捷克斯洛伐克空军最初计划学员先经过L-29培训后再登上L-39,但后者在整个训练任务中都表现出出色品质,完全能够在初级训练任务中取代L-29。这不仅使学员的学习更轻松,因为他们现在只有一架飞机需要熟悉,而且单一机型大幅降低的支持和维护要求还降低了培训成本。

此时L-39获得正式绰号“信天翁”(Albatros),与华约国家其他军用飞机不同,该机从来没有获得过北约代号。

Aero在1971年开始L-39的量产,但AI-25W发动机出现了许多问题,导致首批15架生产型标准飞机被推迟交付,很显然发动机对L-39来说非常重要,非常强调易于更换且易于维护。

AI-25的研制单位——位于苏联乌克兰的伊夫琴科-进步设计局始终关注着L-39的研发,并且已开始开发专门针对教练机的性能要求量身定制AI-25TL。1971年这种新发动机被安装到X-02和X-07原型机上开始试飞。

为了匹配新发动机,L-39的系统进行许多修改,从而使飞机在1972年中期成功通过了Aero和捷克斯洛伐克空军的试飞。L-39 X-07原型机被派往苏联,并于1973年通过了国家试飞,证明该机完全符合苏联军事飞行员训练体系的要求。

1973年9月至10月,苏联科诺托普(Konotop)基地第105航空兵学校的八名教官被派往捷克斯洛伐克科希策,与捷克斯洛伐克空军飞行员一起在预生产型L-39上受训,他们将成为科诺托普基地的L-39种子飞行员,对来自苏联各地的教官进行培训。同时12名苏联空军地勤在沃多乔迪Aero工厂接受了L-39维护培训。

首批15架生产型L-39(0101-0115)在1973年制造完毕,AL-25TL发动机也完全成熟。这批飞机在1974年1月交付科希策的第二航空兵学校,使该校进入了非常忙碌的一段时期,大多数L-039每月要飞行30个小时以上以最终确定培训课程的编制,学校教官还忙于编写培训手册并准备其他教材。

1975年第二批10架教练机(0440到0449)交付,到70年代末,L-39已经完全融入捷克斯洛伐克空军的飞行员培训体系中。1974年初该机开始交付苏联空军。

正是鉴于“信天翁”的先进特点,该机才被苏联空军选中,并成为华约国家空军的标准喷气式高级教练机。

L-39“信天翁”在服役中表现出了良好的可靠性和可维护性,其伊夫琴科AI-25TL双转子涡扇能在3小时内完成更换作业,机身上也设置了许多便于拆卸的检修口,平均故障间隔时间超过300小时,整机寿命达6000小时,这在当时的东方集团飞机中都是很罕见。L-39也具有优秀的飞行和操纵特性,在轻型螺旋桨飞机上受过基础训练的学员直接驾驶L-39不存在任何困难。至今已有超过2800架“信天翁”在30多个国家的空军中服役,还装备了多个国家的民间飞行表演队,如著名的法国百年灵飞行表演队。



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