圖片來源:Toshiro Aoki@wikimedia, CC BY-SA 3.0

台灣早有能力設計與製造出超越日義兩國、價格又實惠的高級教練機AT-3。空軍所需的下一代高教機,只需透過提升AT-3的性能,就能同時滿足高教機以及部隊訓練機(Lead-in Fighter Trainer,簡稱部訓機)的要求,還能提升台灣航空產業的研發能力,以及省下龐大的維修經費。

AT-3的出生

自從噴射戰鬥機問世以後,各國軍方覺得應該有噴射教練機,以減少飛行員從螺旋槳飛機立即飛行單座噴射戰鬥機的困難,於是美國有T-33 (1948首飛),T-37(1954首飛),T-2(1958首飛),T-38(1959首飛),意大利有MB-326(1957首飛),捷克有L-39(1963首飛),德法合作有Alphajet(1973首飛),英國有Hawk(1974首飛),西班牙有CASA-101(1977首飛)等等。

台灣也搭上這一波噴射教練機的研發熱潮,與美國諾斯洛普公司合作,腳踏實地完成了一連串的風洞試驗、操縱系統、全機疲勞測試驗證、全飛機壽限、以及實際的試飛過程,測試戰機各種的性能。很多人不知道,事實上,AT-3是全球最後一架以全新概念所設計的高教機。

最新的設計是否就是最好的設計?當然不一定,但是以AT-3的情況來說,新設計確實比較好。航空工業發展中心(簡稱航發中心)在AT-3研發之初,正好美國諾斯洛普公司(Northrop,簡稱諾廠)也計劃參加投標美國海軍的VTX教練機案,正和我方的目標相符,因此雙方在1975年底簽訂合作協議,次年派員赴美展開初步設計,可惜進行一半即因為政治問題而中斷,我方人員不得不返回獨自研發。

在此半年多合作期間,雙方已經合作選定了飛機所用的引擎、基本構型和規格。當時有4種引擎可供選用,在第一次設計審查會上,諾廠與我方同意選用高旁通比的引擎,雖然二者對教練機而言都應該算是尖端科技,都有研發風險。

雖然在我出國參加設計審查之前,已奉令要設計成單引擎飛機,也因此和諾廠主管設計的副總裁D.Warner討論甚久。但最後他強調雙引擎較安全,以及有其他的考慮,我最終被他說服。選擇此款引擎使得AT-3成為世界上滯空時間最久、而且也最安全的高級教練機。AT-3的耗油率比其它高教機(如Hawk等)還低40%左右,30多年來已省下不少的燃油!

基本設計優秀 老飛機還有新未來

1986年6月美國航空週報(Aviation Week & Space Technology)將AT-3作為封面,並公佈部份性能後,許多國家自動申請來我國參訪或同乘試飛AT-3。雖然當時我國國際關係惡劣,許多國家與我斷交,但航發中心因為AT-3與英國的Hawk性能相仿且價廉,很具外銷潛力,仍準備參加新加坡航展。後來奉郝柏村總長指示,航發中心應全力研發IDF,不得分心在銷售AT-3上,而後又瞭解國家法規不允許軍方單位有商業行為,才停止進行。

此後AT-3未作任何性能提升,不像Hawk不斷作各種修改,30多年來單計算性能提升後進入生產的構型即達32種之多。AT-3只是像基本設計優秀的建築,經得起颱風、地震和海嘯的考驗,注意到節約能源的環保要求,而没有隨著新建材問世而更新其內部裝潢而已。

如今AT-3已經過一次延壽處理,面臨汰換的時候,如果能重開生產線,趁此機會將所有應該性能提升的項目作一次更新,例如座艙玻璃化(Glass cockpit)、結構複材化,儀電數位化等,這些都是目前國內航空科技駕輕就熟的工作,可以使AT-3成為世界上最佳的高級教練機。再看世界教練機市場,70及80年代銷售5,000多架的噴射教練機,也像AT-3一樣面臨壽限,正需要新飛機汰換,如今漢翔已是民營,國際關係大幅改善,有161個國家與我建立落地簽證,應是外銷AT-3的好時機。

空軍希望高教機和部訓機使用同一機種以減少後勤體系,我們應該如何處理部訓機呢?在部訓機方面,世界航空工業界均認為市場需求太小,只有養得起第四代戰機(如F-16),並有足夠數量戰鬥飛行員需要受部隊訓練的的國家,才可能採購部訓機,設立部訓隊。而且各國戰機性能不一,部訓目標不同,没有廠商願意投資開發部訓機。雖然2010年歐盟曾向M-346廠家提出部訓機需求,但至今未公佈任何進展。只有英國的Hawk製造商BAE公司,為南非(Hawk 120)、澳大利亞(Hawk 127)、印度(Hawk 132),以及英國空、海軍(Hawk 128),分別以性能提升的方式滿足各國部訓的需求。依此情況看來,可以百分之百確定,世界上没有研發完成,而且能滿足我國需求的部訓機等著我們去採購,因此,我國可以效法英國BAE公司的做法,以高教機性能提升方式滿足部訓需求。

部訓機其實不需超音速

也有人質疑,現代戰機均為超音速且用線控飛操(Fly By Wire),而AT-3是次音速飛機,又無線控飛操,是否合宜?首先要瞭解的是,線控飛操是以電腦輔助飛行,只會幫助飛行員更容易操縱飛機,凡是完成高級訓練的飛行員,不必經由部訓機作線控飛操的特別訓練,即可無縫接軌,充分地掌握具有線控飛操功能的飛機。飛過戰鬥機的飛行員也一定知道,現代戰機早已克服50年代飛機穿越音障的問題,如不看馬赫表,根本無法感覺出飛機是否已達超音速,不需要特別用部訓機訓練就可以操縱超音速戰機。而且,部訓課是否有需要在速音速情況下訓練?

設置部訓隊的目的即在避免使用昂貴的第一線戰機,訓練飛行員發揮戰力的時間,以節省訓練成本。飛行員完成高級訓練後、進入戰鬥機的座艙時,最使他眼花撩亂的是眾多的資訊:除飛機本身的飛行和各系統狀態外,尚增加敵我態勢、友軍相互支援情況、武器掛載和投射情況,以及反制情況等等,這許多資訊都是用圖形、文字、燈光和聲音呈現在飛行員面前,飛行員要從這些顯示中迅速研判出各種資訊,而後作出最佳的處置,這些才是需要部訓機訓練的所在。對於某些顯示無法在部訓機上模擬時,則在地面模擬機上訓練。這些訓練與飛機速度毫無關係。

其次,部訓機應該用以教授飛行員戰鬥技能。越戰以前,軍機均向高速發展,越戰時雙方均用二馬赫的戰機對抗。但作戰經驗告訴我們,纒鬥絶大部份時間是在次音速範圍內進行,因此後期戰機如F-16、F-18均不再要求空速須達二馬赫。第五代戰機(F-16為第四代)如F-22及F-35等尚加裝向量噴嘴,以它補救飛機操縱面在低速失效時,仍然可操縱飛機,可以執行Herbst等超級戰鬥動作(Super maneuver)。可見次音速戰鬥技能訓練的重要性。

另外部訓機應用以訓練飛行員如何投射武器。所有炸彈、機砲對地攻擊時,均以次音速進入航線及投射;至於空戰中發射機砲或飛彈對飛行員而言,並無超音速或次音速的分別。

依據上述分析,部訓機無理由必需超音速。依據成本效益考量,要求部訓機超音速實在是不智之舉。

自製不外求 才是安全經濟之道

部訓機是用來訓練飛行員如何投射武器,各種戰機所携帶武器不同,部訓機上就得安裝不同的火控系統和携帶機架。IDF裝有我國已經以及將來獨自開發的武器,為保密的顧慮與國防自主,部訓機勢必自製。

近代飛機均能持續使用30年以上,但機上眾多的零組件必需定期更換或失效換新,此等零組件製造廠常無法持續供應,即所謂商源消失問題。遇到這種情況,勢必另覓代用件。誰能提供?為了安全的要求,非原飛機製造廠莫屬。原廠不會立即無條件提供此項服務,這就是為什麼幻象機的維護費遠超出IDF,妥善率卻遠低於IDF。因此國內如有能力自製,應該絕不考慮外購。 

綜觀前述各項,我國購置高教機及部訓機的最佳方案,應該是提升AT-3的性能,使之滿足近代高級教練的需求;再加裝武器和火控系統等,滿足部隊訓練的需求。如此可用「一種飛機、兩種構型」的方式,兼負起高教和部訓任務,最重要的是還可以運用原AT-3的後勤系統,不必另建,僅作部分修改即可,節省下大量飛機維護費用。

(作者被稱為IDF之父,曾任中山科學研究院副院長兼航空工業發展中心主任,前總統府戰略顧問,U2偵察機飛行員,美國普渡大學航空工程博士)

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