巴西航空工業公司(Embraer,以下簡稱巴航工業)研製的EMB-314「超級巨嘴鳥」是一種非常獨特的輕型教練機/渦槳攻擊機,在滿足巴西空軍需求的同時,也創造了良好的外銷業績。
亞馬遜上空的EMB-314「超級巨嘴鳥」
由於其地理位置和國土面積,巴西具有一些獨特而嚴格的防務要求。該國是南美洲最大的國家,與7個國家共享11000公裡的邊界。雖然巴西南部已經實現現代化和工業化,但北部卻仍然很落後,北部亞馬遜河流域佔巴西領土面積的60%以上,這裡的雨林和灌木叢是非法活動的天然避風港。
1990年,巴西成立了一個軍民聯動協調機構——亞馬遜保護系統(SIPAM)來打擊該地區的非法活動。SIPAM的核心是亞馬遜監控系統(SIVAM),由空中和地面兩部分組成。雷神公司是SIVAM主承包商,巴航工業負責為其製造飛機。SIVAM空中部分包括三種飛機,首先是基於ERJ-145支線客機的EMB-145RS(R-99B)遙感飛機和EMB-145SA(R-99A)預警機,分別用於執行對地和對空監視任務;SIVAM的拳頭則是EMB-314「超級巨嘴鳥」,該機在巴西空軍的編號是A-29A。
巴西空軍的R-99A/B
雖然「超級巨嘴鳥」在外觀與其大哥EMB-312「巨嘴鳥」渦槳教練機很像,但改動相當之大,機身足足加長了1.3米(機翼前方加長0.3米,後方加長1米),這是為了適應普惠加拿大PT6A-68/3渦槳發動機增加的功率和扭矩。該發動機額定功率1200千瓦(1600馬力),是「巨嘴鳥」上PT6發動機的兩倍多。「超級巨嘴鳥」的機身結構也得到了加強,在乾淨外形下的允許過載係數高達7g和-3.5g。
雖然「超級巨嘴鳥」的內部結構與前身相似,但該機不再僅僅是一架教練機,而是強悍的輕型攻擊機。促成這一新能力的核心是以色列Elbit公司研製的航空電子系統,兩套任務和顯示處理器及1553B多路數據總線構成了系統主幹,座艙內24度視場的平顯(HUD)成為主飛行顯示器,兩個150 x 200mm(8 x 10英寸)彩色液晶多功能顯示器為飛行員提供了簡潔易讀的座艙儀表。備用飛行儀表都位於平顯前部控制面板下方的中央位置。油門杆和操縱杆上集成了許多開關,能提供真正的手不離杆(HOTAS)功能。
「超級巨嘴鳥」結構圖
作為SIVAM系統的一部分,「超級巨嘴鳥」被設計用於在惡劣的亞馬遜河流域作戰。該機大部分結構為傳統鋁合金製造,只有方向舵和幾個檢修面板由複合材料製成,降低了外場維修難度。手動操作的機械飛控提高了該機在簡易機場的可維護性,基於空氣循環機的空調系統非常有效,提高了飛行員在悶熱環境下的舒適性。航電設備被安裝在後座艙後方的專門航電艙,僅具冷卻風扇並由增壓座艙冷氣輔助冷卻,能在熱帶條件持續運行數小時。每套任務數據處理器都能操作整個航電系統,另一套充當備用。該機自備兩塊電池,無需外接電源車就能操作。最後,「超級巨嘴鳥」機載氧氣發生系統(OBOGS)消除了在偏遠地區作戰時對氧氣瓶的需求。
在無鋪裝跑道上起飛的「超級巨嘴鳥」
鋒利的爪子
「超級巨嘴鳥」被武裝到了牙齒,機翼中段內置兩挺12.7毫米機槍,每挺備彈250發,射速1100發/分鐘。全機有五個武器掛架,一個在機腹中心線,四個在翼下,可掛載總計1.5噸的彈藥。每個掛架都有北約標準吊耳以及與外掛物管理系統通信的外掛物接口單元,大幅擴展了飛機可掛載的彈藥種類。
該機的主要空空武器是巴西製造的MAA-1「食人魚」(Piranha)近距紅外製空空飛彈,也能掛載「響尾蛇」級別的飛彈。空地彈藥包括112千克Mk81、227千克Mk82非制導炸彈,以及此重量級別的其他自由落體彈藥。該機還可掛載70毫米火箭巢,每個內置19枚無制導火箭,以及雷神公司的AGM-65「小牛」空地飛彈,還可在機腹掛載一個20毫米機炮吊艙來增強火力。
掛載兩枚MAA-1空空飛彈的「超級巨嘴鳥」
我這次在巴航工業位於聖若澤杜斯坎普斯的工廠對「超級巨嘴鳥」進行了兩次試飛,評估該機作為高級教練機和輕型攻擊機的總體表現。第一次飛行集中在教練機任務,與巴航工業試飛員安東尼奧 布拉甘薩 席爾瓦一起駕駛了AL-X 802號原型機。
在繞機檢查中,席爾瓦指著直徑2.39米的哈澤爾公司(Hartzell)五葉恆速螺旋槳說這是「超級巨嘴鳥」渦槳發動機大功率輸出的最明顯標誌。該機機身的所有檢修面板都能在地面輕鬆觸及,總的來說我發現檢查很簡單,與較複雜的單發民用飛機沒什麼不同。座艙入口位於左翼頂部,內置腳踏,無需外部舷梯。
哈澤爾五葉恆速螺旋槳
坐上馬丁-貝克Mk10LCX零-零彈射座椅後,我發現前座艙視野很好,很容易越過左右雙肩看向六點鐘方位,這是戰鬥機設計的一個重要屬性。飛行管理系統的初始化很容易,由嵌入式全球定位/慣性參考系統和雷達高度計來聯合確定飛機的當前位置。慣性平臺僅需4分鐘即可校準,獨立的全球定位系統(GPS)接收器為定位提供了額外冗餘。
「超級巨嘴鳥」的前後座艙
啟動前操作很簡單,僅需打開外部燈光和燃油增壓泵就行了。一旦開啟啟動開關,就要把油門推到啟動位置,即14%燃氣發生器轉速(Ng)位置。此時發動機立即點火,渦輪出口溫度(T5)峰值730攝氏度,遠低於1000攝氏度極限。當螺旋槳開始旋轉時,油門杆要移動到慢車位置。40秒後發動機慢車轉速達到66%Ng,T5穩定在670攝氏度。打開增壓和空調系統後我們準備滑出,一旦剎車被釋放,慢車功率也足以讓「超級巨嘴鳥」滑行起來。在滑行期間,我發現前輪的手動轉向操縱直接而乾脆。使用207巴液壓的腳踏剎車能在下坡滑跑中輕鬆控制飛機速度。
PT6A渦槳發動機
自動方向舵
由於這次飛行沒有外掛物,所以「超級巨嘴鳥」的兩段式電動襟翼在起飛過程中處於收起姿態。「超級巨嘴鳥」的油門杆同時控制發動機和螺旋槳,我對準15號跑道後,就踩下剎車並迅速將油門推到最大功率位置。PT6的動力管理單元類似於全權限數字發動機控制,可防止發動機超過溫度或扭矩限制。
一旦發動機參數穩定下來,我就鬆開並踩右舵來抵消螺旋槳滑流引起的偏航傾向。當飛機在跑道上加速時,在外部氣溫22攝氏度條件下,發動機產生86%的最大允許扭矩。在大約50節(90公裡/時)速度時,自動方向舵調整(ART)系統被激活,自動打右舵讓我輕鬆不少。我拉杆把機鼻抬起8度時縱向杆力很輕。從鬆開剎車開始,這架4155千克重的飛機(包括455千克內油和300千克測試設備)在跑道上滑行800米後以95節(176公裡/時)的速度升空。當飛機加速到140節(259公裡/時)的爬升速度時,收起落架並不會導致縱向杆力出現波動。
「飛機設計師一般會通過斜置垂尾或發動機拉力線來使最小化方向舵配平,所以「超級巨嘴鳥」的發動機軸線向左傾斜3度」
單發螺旋槳飛機在改變螺旋槳拉力或飛機空速時出現偏航傾向有兩個主要原因,首先是螺旋槳滑流對垂尾的影響,第二個也是更重要的原因則與迎角(AoA)有關。雖然螺旋槳旋轉平面相對於飛機是固定的,但每個葉片的氣流流場都會因飛機迎角而各不相同。從座艙向前看,「超級巨嘴鳥」的螺旋槳是順時針方向旋轉的,當迎角為正值時,右側向下旋轉槳葉的等效槳距就會大於左側向上旋轉的槳葉,因此產生了更大拉力,使得飛機向左偏航。隨著飛機迎角的減小,這種偏航力矩也隨之降低,最後在飛機迎角變為負值時出現反轉。
飛機設計師一般會通過斜置垂尾或發動機拉力線來使最小化方向舵配平,所以「超級巨嘴鳥」的發動機軸線向左傾斜3度。自動方向舵調整(ART)系統被設計成在空速和發動機功率劇烈變化能降低飛行員的蹬舵輸入,雖然該系統在補償螺旋槳偏航力矩上表現良好,但我仍然需要用腳蹬舵才能維持協調飛行。
轉向試飛空域後,我開始以140節(259公裡/時)速度爬升。從海拔635米的機場標高爬升至5480米平均海拔高度消耗了30千克燃料,平均爬升率7.62米/秒。在爬升過程中,「超級巨嘴鳥」很難在滾轉軸上配平,兩側機翼會隨機輕微下墜。一旦在5480米高度改平,我加速到150節(278公裡/時),注意到空速穩定下來後的燃料流量為165千克/時。此時我們距離機場只有30公裡,所以可在該空域滯空約2小時,然後以30分鐘備用燃料降落。「超級巨嘴鳥」可掛載3個320升副油箱,一個掛在機腹兩個掛在翼下,這能大幅增加該機滯空時間。AL-X單座型可以在後座額外安裝一個300升油箱來取代彈射座椅。
完成戰術等待後,我把油門收到慢車,並把這架4065千克中的飛機減速到60節(111公裡/小時),準備做一個乾淨外形失速,此時起落架和襟翼都處於收起狀態。在全拉杆失速操縱中,「超級巨嘴鳥」的機身在100節(185公裡/時)時開始適度抖振,在94節(174公裡/時)進入失速。該機在失速中所有三軸的控制都很好,帶輕微機翼搖擺(±10度),松杆即可改出。
「在全拉杆失速操縱中,「超級巨嘴鳥」的機身在100節(185公裡/時)時開始適度抖振」
飛機在降落外形失速下的響應與乾淨外形類似,此時起落架和襟翼都處於放下位置。機身在90節(167公裡/時)開始抖振,84節(155公裡/時)進入全拉杆失速,飛機再次陷入穩定的機鼻抬高失速姿態,以609米/分鐘的速度下沉。和乾淨外形失速一樣,松杆就能讓飛機重新獲得行速度。
我對「超級巨嘴鳥」良好的失速特性表示滿意,接下來我要看一下飛行員在失速開始時忽略失速警告並進行全順螺旋方向操縱輸入會發生什麼。在4500米高度以乾淨外形和慢車功率下,我在比失速速度快1節的95節(176公裡/時)速度下突然全拉杆並踩全右舵,不到2秒的時間內飛機迅速向右傾斜,低頭進入50度俯角的向右螺旋。我在全順螺旋方向操縱中經歷了兩次略顯振蕩的旋轉,每次旋轉大約耗時2.5秒。在第三次旋轉之後,我把操縱杆至於中立位置並踩全左舵,失速立即被打破,飛機在繼續旋轉不到一圈後就停了下來。俯衝改出口,我做了一個2-3g的拉起使飛機以180節(333公裡/時)的速度爬升到3660米高度。
我全拉杆並踩全左舵進入第二次螺旋,操作方式和向右螺旋一樣,但這次我在改出時只是鬆開操縱杆杆和方向舵踏板。螺旋速度一開始增加,機鼻下墜,兩圈後螺旋停止,飛機在70度俯衝中恢復受控飛行。高度損失1070米之後,我再次改平機翼開始爬升。
響應敏銳
飛機加速到310節(574公裡/時),僅比最大操作速度(Vmo)低了10節,顯示「超級巨嘴鳥」在其最大操作速度附近很穩定,對每個軸上的突然控制輸入都能很好響應並良好阻尼。隨著空速的增加,滾轉軸似乎變得更加穩定,沒有表現出初始爬升中的滾轉偏離傾向。高速飛行讓我能進一步評估ART系統,雖然該系統顯著降低了飛行員對抗螺旋槳偏航所需的方向舵操縱輸入,但並不是完全不需要蹬舵。我發現安裝在油門杆上的方向舵配平搖杆使協調飛行變得很容易維持。
在離開測試空域之前,我把油門推到最大,完成了斤鬥、桶滾和高搖搖機動。此外200節(370公裡/時)全偏轉副翼滾顯示出「超級巨嘴鳥」的快速滾轉能力,完成時間不到3秒。在所有機動過程中飛機響應都是可預測且精確的,俯仰和滾轉軸杆力很輕,協調得很好。總的來說,我發現「超級巨嘴鳥」是一架令人愉悅的特技機器。
「總的來說,我發現「超級巨嘴鳥」是一架令人愉悅的特技機器」
熄火進近
返回聖若澤杜斯坎普斯時我們模擬了熄火降落航線。在機場上空610米離地高度,席爾瓦在120節(222公裡/時)時把油門收到慢車,模擬發動機故障。我開始了一個20°壓坡左轉進入三邊,距離預定接地點460米。此時左翼尖正好指向跑道,在這個無風的日子成為維持正確橫向飛行的引導標誌。
我在四轉彎前放下起落架,把速度降至110節(204公裡/時),在五邊放下襟翼以100節(185公裡/時)速度飛越跑道頭,一個平滑拉平使飛機輕柔觸地。
接地後我把襟翼收起,然後推油門復飛,左轉彎爬升到305米進入三邊前收起落架。我在三、四轉彎中再次放下起落架和襟翼,最後進近速度110節。接地後腳踏剎車讓我能平穩地把這架3915千克的飛機減速到滑行速度。在這次持續1小時的飛行中,我體驗了「超級巨嘴鳥」的性能和飛行品質,發現該機易於操縱和降落,這正是優秀教練機的特點。
在我的第二次飛行中,後座是巴航工業試飛員馬科斯 德奧利維拉 利馬,他拿了一存有我們這次任務計劃和模擬武器掛載的數據傳輸盒(DTC)。發動機啟動後,奧利維拉把DTC內的信息傳輸到飛行管理系統(FMS)。我們再次從15號跑道起飛,我按照平顯指示在第一個轉彎點進入巴西帕拉伊巴山谷。一開始,我在305米離地高度保持200節(370公裡/時)速度,燃料流量230千克/時。我把油門推到最大,飛機加速到240節(444公裡/時),燃油流量增加到315千克/時。
「我們再次從15號跑道起飛,我按照平顯指示在第一個轉彎點進入巴西帕拉伊巴山谷」
飛過第一個轉彎點後FMS自動顯示下一個航點,同時更新轉向提示。平顯上的一個符號能顯示當前空速下抵達每個轉彎點的所需時間。「超級巨嘴鳥」低空飛行很穩定,渦槳發動機使我在整個航線上輕鬆保持所需空速。
位於聖若澤杜斯坎普斯東北50公裡處的一座小型農村簡易機場是這次任務的模擬目標。在第一次通場之前,我通過操縱杆上的一個拇指開關選擇了空對地主模式。平顯出現了一個連續計算彈著點(CCIP)瞄準標記,用於模擬顯示Mk82炸彈落點的位置。
「位於聖若澤杜斯坎普斯東北50公裡處的一座小型農村簡易機場是這次任務的模擬目標」
與裝備有雷達或雷射測距儀的飛機不同,「超級巨嘴鳥」無法直接確定飛機相對目標的高度,而這是炸彈能否準確命中的關鍵數據。該機的武器系統通過雷達高度計來獲得飛機相對目標的大致高度,這在水平地形上是可以接受的,但在起伏地形或山地上,飛行員只能手動將目標已知高度輸入FMS了,然後自動通過飛機GPS或氣壓高度計來計算出飛機相對目標的高度。在兩次轟炸中,我發現該機平顯的符號系統和投彈所需開關動作都與F-16戰鬥機類似。
「在兩次轟炸中,我發現該機平顯的符號系統和投彈所需開關動作都與F-16戰鬥機類似」
規避飛彈
第二次轟炸之後,我做了一個3-4g的慢車功率急轉彎,模擬規避地空飛彈。在我操縱機尾遠離威脅時,機鼻平滑滑過地平線。機身在150節(278公裡/時)時的輕微抖動清晰提醒我此時要麼降低過載要麼增大功率來維持空速。「超級巨嘴鳥」可以安裝箔條和紅外幹擾彈器,操縱杆上也有幹擾彈發射按鈕。
「擊敗」地空飛彈後,我選擇12.7毫米機槍向跑道進行最後一次攻擊。在通場掃射中,平顯連續計算命中點(CCIP)符號上出現「進入射程」提示,讓我開火。除飛機速度較慢外,「超級巨嘴鳥」的掃射也與F-16非常相似。
「超級巨嘴鳥」的機翼機槍
我們返回聖若澤杜斯坎普斯時,奧利維拉講解了用於空戰的兩種武器系統主要模式。「攔截」主模式把「超級巨嘴鳥」與SIVAM監控系統連接在一起,通過UHF數據鏈來接收攔截指令。一旦目視識別目標,飛行員就可以用操縱杆上的拇指開關切換到「狗鬥」主模式。在空戰中,飛行員可以用紅外製導飛彈或機槍對目標實施攻擊。雖然我沒有體驗空戰模式,但「超級巨嘴鳥」的機動性和武器表明該機將成為低速飛機和直升機的可怕殺手。
對「超級巨嘴鳥」的戰鬥力進行評估後,我完成了一次儀表著陸。在這兩次飛行中,我評估了「超級巨嘴鳥」在多種飛行環境下的操控性能。響應極快的滾轉特性和大迎角可預測性讓飛行員在戰鬥和訓練任務中能有效駕駛該機。功率強大的PT6A-68/3發動機油門響應迅速,可在整個飛行包線內實現無憂慮油門操縱。該機的航電設備和武器系統與當今一線戰鬥機/攻擊機相同,使「超級巨嘴鳥」能勝任輕型攻擊和高級訓練任務。總的來說,這是一架輕巧的低成本戰鬥機,隨時準備徵服亞馬遜。
「總的來說,這是一架輕巧的低成本戰鬥機,隨時準備徵服亞馬遜」