波音T-7A红鹰喷气教练机首飞，采用全数字化设计，却难改拖延命运

2023年6月28日，序列号为21-7002的第一架T-7A红鹰喷气教练机从密苏里州圣路易斯的圣路易斯兰伯特国际机场进行了首次飞行，标志着该计划工程和制造开发(EMD)阶段的开始。在1小时3分钟的飞行中，美国空军第416测试中队布莱斯·特纳少校和波音T-7首席试飞员史蒂夫·施密特验证了飞机的关键性能，该飞机最终将前往加利福尼亚州的爱德华兹空军基地进行进一步测试。红鹰的名称和飞机当前的涂装方案直接参考了二战中著名的塔斯基吉飞行员，他们曾在美军第一个非洲裔美国飞行中队服役，驾驶配备了红色尾翼的P-51野马战斗机。该飞机是将交付给空军航空教育和训练司令部进行进一步测试的五架EMD飞机之一，本次飞行评估了飞机操纵的顺利程度并测试了辅助电源等辅助系统。据波音公司表示，由于建造了两台技术演示机（按系列前标准），因此可以使用它们进行500次测试和实验飞行，提前收集大部分数据，从而加快测试周期。然而即使是数字技术加持，T-7A教练机的延误依然无法改变。

波音-萨博T-7红鹰最初被称为波音TX（后来的波音-萨博TX），是波音与萨博生产的超音速高级喷气教练机。2018年，美国空军授予波音公司一份价值92亿美元的合同，采购351架T-7A高级教练机、46台模拟器和支持服务，选择它来取代诺斯罗普T-38禽爪，作为该军种的先进喷气式教练机。毕竟T-38高级教练机实在是过于老旧，操作和维护费用昂贵，并且不适用于培训最新型战斗机的飞行员，导致美国空军把2/3的高级训练任务转移到正式训练部队（FTU)和作战中队进行，美军F-22和F-35A/B/C，也都没有设计可供转换飞行训练的双座型战机，不得不在F-15D和F-16D上训练，训练成本高昂，还额外消耗了战斗机的宝贵飞行寿命，关键是很多设计还不符合五代机训练需求。因此美国人希望获得一种性能先进的战斗教练机，真正承接起T-38无法完成的四代与五代机高级战斗教练任务，同时要实现低成本运营。

T-7A教练机目前只公布了部分设计性能，长14.3米，翼展9.33米，高4.11米，安装一台通用电气F404-GE-103加力涡轮风扇发动机，加力推力8028千克。估计性能速度1+马赫，续航里程约1835千米，升限1.5万米以上。在0.9马赫数和4572米高度、180华氏度、15度以下的小俯仰角的情况下，保持6.5G的的限制过载不少于15秒。最大过载至少达到7.5G。具备不小于64.7%的操作可靠性。最大跑道长度要求2400米。这种飞机外形就像缩小的F-18战斗机，采用大边条、后缘带前掠梯形上单翼，翼下进气道，梯形带切尖平尾，双倾斜垂尾，前三点起落架。机翼上采用了很特殊的固定式前缘缝翼，机翼前缘增加了涡流控制翼刀，机翼下有相当巨大的作动筒整流罩，后部只设计了一片襟副翼。T-7A在机身下方配备了一个中心硬挂点，根据需要，每个机翼可以额外配备两个挂架，也可以根据客户要求添加空中加油设备。

T-7A后机身部分由萨博公司生产，配备有埃尔比特系统公司的驾驶舱显示器、嵌入式训练设备、数据链设备，通用电气F404涡扇发动机，美国L3Harris公司的任务与导航系统，柯林斯航空航天公司的ACES 5弹射座椅、起落架、NAV-4500导航接收器、Triumph集团的液压泵、发电机和辅助燃油泵。T-7A原型机没有雷达、武器或防御套件，但经过修正的模拟能力使飞机能够用模拟系统复制训练，从而降低了训练成本。波音公司宣称为海军发展的T-7B将把内部燃料增加到4800磅，并增加新的翼尖挂架，新增功能可能包括中心线电子战吊舱、IRST吊舱、为F/a-18E/F或F-35配置的驾驶舱、头盔显示器、MIDS-JTRS（LINK 16）、ACMI训练吊舱和练习吊舱。

T-7A教练机最值得称道的是采用数字工程流程、敏捷软件开发和开放式架构任务系统建造。T-7A最使用了数字设计和基于模型的系统工程（MBS）工具，通过虚拟测试更快、更经济地集成新概念和功能，符合美国空军的数字世纪系列战略。2012年，波音公司开始了其商业应用黑钻石计划，该计划将数字工程与复杂航空航天结构（如弯曲形状和内部部件结构）的自动化组装相结合。与波音供应商共享的计量辅助传感器和加工工具使供应商现在能够在精确的公差范围内进行部件预钻孔，从而使波音公司能够以最少的劳动力快速进行最终组装、紧固和装配。2021年5月，波音公司展示了T-7A在不到30分钟的时间内将其前机身部分与萨博的后机身结合在一起，这一过程通常需要24小时。基于数字化模型的工程、3D设计和先进制造相结合，使得T-7A从确定概念到飞行测试仅用了36个月的时间。使首次装配质量提高了75%，并将装配时间缩短了80%，软件开发时间减少了50%。其MBS和制造流程的净效果是降低了制造成本，加快了开发时间表，加快了学习曲线，同时还增加了供应基地的选择。

T-7A专为维护人员开发的飞机模块化设计、高度沉浸式训练和技能卸载以及战斗性能具有与当今第四代和第五代战斗机相当的功能。地基训练系统(GBTS)涵盖全方位的物理设备和教学技术，拥有嵌入式和实时虚拟建设性训练能力，可以灵活修改适应人员、软件和系统，因此改进更容易，飞行员可以根据个人喜好进行调整，整个系统可以快速修改应用于其他任务，可在更短的时间内培养出准备更充分的飞行员。T-7A的数字工程和沉浸式开发技术验证了可维护性问题，关键维护功能可大大缩短平均维修时间，包括上单翼、机腹快开检修门和快速释放面板，维护性更高，提高了可用性并降低了维护成本。此外，第四代和第五代战斗机的通用子系统允许使用现有的维护基础设施，进一步降低生命周期成本。

T-7A现在面临的却是实实在在的延误，这与其身上的设计缺陷分不开。按计划美国空军曾表示希望2023年开始接收首批5架T-7A EMD原型机，并于2024年开始部署T-7A。然而波音公司已将EMD原型机交付时间表至少推迟至2025年12月，并预计红鹰教练机将不早于2027年开始服役，由于签订了T-7A固定价格合同，亏钱就的自掏腰包，波音迄今为止因延误而蒙受了11亿美元的损失。该机首先遇到新冠疫情导致的延期交付，后来通过调整生产解决问题，还遇到了飞行模拟器延期问题。T-7A气动的问题跟F/A-18EF遇到的问题类似，都出现了在高速大迎角情况下危险的掉翼尖或机翼摇摆。T-7A的机翼可能沿着滚转轴危险地前后摇动。后来波音通过修改T-7A的控制率部分解决问题，还通过在翼根前部加装翼刀解决了涡流冲击垂尾问题。到现在这个时候还能够玩出翼刀这种老东西来，也实在是说明波音的拉胯，毕竟连韩国自研的飞机也没翼刀。

现在T-7A最大的麻烦是弹射座椅问题。美国人选择基于此前成熟的ACESⅡ来开发的ACES5型弹射座椅，专门设计用于在弹射过程中增强机组人员的安全性，设计了一个快速展开的锥状降落伞和一个稳定包（STAPAC），以补偿因机组人员重量和空气动力学影响而产生的俯仰变化，降低受伤风险，提供头部和颈部保护以及辅助手臂和腿部约束保护。此外，ACES 5的设计简化了日常维护，可以在不必拆除飞机顶盖的情况下拆除整个座椅，从而提高飞机的可用性，提高了飞行员的安全性，降低了生命周期成本，对飞行员的体重适配范围要扩大到46.7-111.1千克，可适应零空速至550 KEAS的速度，零至15千米的高度救生。

以往的教练机和战斗机的弹射座椅对飞行员体格（身高、体重等指标）限制颇多，因此在飞行员选拔中直接排除了很多身形不那么标准但具有潜力的飞行学员，尤其是身材相对矮、躯干或手臂太短、体重更轻的女性。美国空军希望通过ACES 5弹射座椅的改进提高飞行员的选择范围。愿望虽好，但实现起来就费劲了，已经进行过的十余次弹射座椅测试中显示体重更轻或更重的T-7A飞行员可能面临脑震荡、降落伞打开时不安全的加速度或在高速情况下的面罩脱落等，飞行员更易受伤甚至是丧命。目前美国空军和波音公司还在不断试验来寻找其他方法改进技术。

目前来看，美国空军因为T-7A的推迟已经不得不对T-38机群进行改进，应付飞行员短缺问题。玩一个技术含量并不高的喷气式教练机都能玩到这种水平，波音公司也实在是应该反省一下自己的能力问题，毕竟这种延误会不会继续扩大谁也说不好。美国空军估计也在后悔，要是选了韩国的T-50A和意大利M-346是不是现在就能拿到大批现货了？

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