高级教练机主要承担飞行员的高级训练任务，即在飞行速度、高度、加速度和飞行环境条件与作战飞机接近或相同的范围内，完成驾驶技术和战斗技术的训练。高级教练机正朝着一机多用的方向发展，除了可以满足高级训练任务的要求外，还能兼顾更多的战斗训练任务，作为轻型的战斗/攻击机执行战斗任务。目前世界上的主要高级教练机型号有美国的T-38C、俄罗斯的雅克-130、意大利的M-346、韩国的T-50、中国的“山鹰”和L-15。
“山鹰”是为了满足我国第三代和二代改型战斗机飞行员训练的需要，全新设计的高级教练机，已设计定型并批量交付部队使用。“山鹰”采用高升阻比双三角机翼、机身两侧肋下进气的常规气动布局，具有飞行包线宽、起飞着陆性能好、航程较远、航时较长、机动性和超音速性能与战斗机相近或相当、失速/尾旋改出特性好等特点。本文从气动布局方面入手，解读了“山鹰”的部分设计特点。
机翼
双三角机翼“山鹰”既要有良好的起降性能，又要有较好的超音速性能，这给机翼设计带来较大的挑战，采用双三角机翼解决了该问题。大后掠机翼是超音速机翼的一种理想选择，但它的低速和亚音速气动性能不好，影响起飞着陆性能、亚音速巡航性能和机动性。机翼后掠角较小，对起降性能相对有利。双三角机翼则兼顾了两者的特点，内翼后掠角大、外翼后掠角小，减小了机翼的平均后掠角，也增大了展弦比。在良好设计的情况下，双三角翼既具有大后掠角机翼大部分的优点，同时又改善了低速和亚音速的气动特性。
“山鹰”的双三角翼属于复合平面形状机翼，具有大后掠角的内翼，展弦比小，相对厚度薄，激波强度较弱（激波是气体超音速流动时产生的压缩现象之一），波阻小，波阻随马赫数M变化的峰值位置向后推移，提高了阻力发散马赫数，大速度和超音速飞行阻力小。外翼为中等后掠角及中等展弦比，升阻比大，弥补了内翼气动效率不足的缺点，有利于亚、跨音速飞行，巡航升阻比得到较大提高，航程和航时增加。此外，“山鹰”内翼后掠角大，在大迎角时，前缘涡强，翼尖失速特性较好，具有良好的大迎角特性。
机翼面积与翼载荷翼载（指飞机的满载重量W和飞机的机翼面积S的比值）是决定飞机·性能和机动性的重要参数。确定翼载需在大速度、高机动及起降性能相互矛盾的要求中权衡。大过载机动要求翼载小：其它条件相同的情况下，起降性能好也要求翼载小。但要获得较好的高速性能，则应该翼载大。“山鹰”机翼面积相对较大，在飞机重量相同的情况下降低了翼载，提高了机动性和低速起降性能。高速性能则通过大功率的发动机和减阻设计来实现。
展弦比“山鹰”采用了中等展弦比机翼（翼展平方除以机翼面积称展弦比。左右机翼翼梢最外端点之间的距离称翼展），展弦比适中。展弦比对诱导阻力和升力线斜率影响大，进而影响升阻比。机翼展弦比大，其升力线斜率及升阻比相对小展弦比机翼就大。“山鹰”机翼的中等展弦比使飞机具有较高的亚/跨音速机动性，又具有相对较小的阻力。
机翼前缘扭转“山鹰”机翼外翼段采用局部气动扭转，机翼剖面外形沿展向变化，剖面的弯度也沿展向变化。该扭转一方面改善升力分布，减少了升致阻力，改善了巡航特性；另一方面推迟了前缘气流分离，防止翼尖过早失速，提高了失速迎角，改善了中大迎角特性。
后缘襟翼“山鹰”采用后退式单缝襟翼，既加大了起降构型机翼翼型弯度，又增加了机翼有效面积，还与机翼之间形成了收敛的缝道，通过缝道将气流加速吹到襟翼上表面，延缓了气流的分离，进一步提高了升力。相比双缝、多缝襟翼，后退式单缝襟翼的结构形式更为简单，更易于实现；相比开裂式襟翼，气动效率高。“山鹰”设计时，既考虑了训练三代机飞行员的要求，又考虑了现阶段仍有大量二代机服役的现实需要，采用了机械操纵系统，气动需按静稳定布局设计。采用高效的增升装置，可以显著提高起降阶段升力，但容易在中等迎角时出现纵向静不稳定。襟翼设计中，通过对机翼、襟翼面积、偏度、后退量以及缝道形式等设计参数的细节设计，极大地提高了飞机的起降升力系数，起降性能获得大幅度提升的同时，又满足了稳定性和操纵性的要求。
外翼上反 机翼下反角对横向稳定性有较大影响。受机翼主承力结构限制，“山鹰”内翼下反角只能为2°，如外翼和内翼同样下反，高速时横向稳定性略显不足。因此，外翼相对内翼上反3.5°，使飞机在高速时具有较好的横向稳定性。
匹配设计副翼副翼设计除了考虑高速时的操纵需要外，也要兼顾低速阶段使用要求。“山鹰”采用双三角翼布局和后退式后缘襟翼后，起降性能获得了大幅提高，起降速度降低，起降阶段动压下降明显，此时偏转副翼产生的力矩要满足操纵需要以确保起降阶段的安全。再加上其它阶段操纵需要和机翼布局的影响，“山鹰”副翼展向位置相对靠外，副翼的操纵力臂较大，提高了副翼效率。
进气道
发动机是飞机的心脏，它的每一次“呼吸”都需要进气道提供一定流量、稳定的空气，因此进气道设计的好坏直接影响到发动机能否正常工作和推力的大小，对飞机性能产生重要影响。“山鹰”采用下两侧、一级斜板、双波系、保形进口、不可调、外压式超音速进气道，在整个飞行包线内提供了高流场品质的气流给发动机，确保了全包线范围内为飞机提供强劲的动力。在保证进气道性能的前提下采用不可调形式，减轻了结构的重量和复杂度。
机身
一款优秀的高级教练机，需要有良好的座舱视界，以便让飞行员拥有更好的视野观察飞机和外界环境。为了获得良好的座舱视界，一般的做法是抬高座舱，但这样就会使座舱的迎风面积增大，大大增加高速飞行时的阻力，这与对飞机的高速性能的要求是矛盾的。“山鹰”通过将机头适当下压和座舱适当抬高相结合的方式，很好地解决了这个矛盾，在迎风面积增加不多、阻力增加较少的情况下，获得了良好的座舱视界，同时也获得了较好的高速性能。值得一提的是，在大迎角时，机头下压为全机提供了一定的低头力矩，起到减小迎角的作用。 尾翼
采用大后掠全动平尾和大后掠垂尾，使飞机的操纵性和稳定性满足使用需要，又减小了高速飞行时的阻力。在飞机大迎角状态、垂尾被机身严重遮挡的情况下，位于后机身腹部的双腹鳍提供了一定航向稳定性，提高了失速迎角。同时大后掠角、小展弦比平尾的失速迎角大，在大迎角/失速/尾旋飞行中，在机翼完全失速、垂尾完全失去航向稳定性、方向舵不起作用的情况下，平尾没有失速，提供一定的低头操纵力矩减小飞行迎角，可以有效地改出失速/尾旋。
失速/尾旋
说到“山鹰”的气动设计，特别要谈谈它的失速/尾旋特性。失速一般分两类：飞机迎角大于临界迎角时为大迎角失速，飞行速度超过临界速度时为激波失速。我们常说的失速一般是指大迎角失速，它是翼面在压力梯度作用和层流与湍流粘性现象影响下，翼面出现气流分离并发展到一定程度时出现的。一旦出现大迎角失速，意味着翼面气流出现严重分离，且常常左右翼面气流分离不对称，升力急剧下降，引起飞机抖振、机身摇晃，并出现非指令性的转动，如失速性掉机头、失速性掉机翼和失速性盘旋下降等，处置不当就可能进入尾旋，如不能及时改出失速/尾旋，极易造成灾难性后果。国内外近几年都有飞机因失速导致机毁人亡的惨剧发生。对于教练机来说，在飞行员培养过程中，让飞行员获得一定的大迎角/失速/尾旋体验，对提高应急处置能力、确保飞行安全，是非常有必要的。
防失速/尾旋对飞行安全意义重大。“山鹰”是唯一一型由我国独立完成失速/尾旋试飞的军用飞机，具有良好的大迎角特性和失速/尾旋改出能力，失速速度小，失速迎角大，具有多种失速进入方式和尾旋模态。不管是失速还是尾旋，只需杆舵“三回中”即可改出。“山鹰”有一个非常重要的特点，就是在尾旋等不可控状态中，如果出现忘记蹬平舵、副翼不在中立位置及反舵未松杆等误操作，只要飞行员能推杆或松杆，就可减小迎角并改出失控状态。这对于飞行学员非常重要，因为大多数飞行员刚开始接触失速/尾旋飞行时，由于处于旋转状态中，方向等判断能力较差，操纵动作完成质量不佳。此时如果改出不可控状态对动作质量要求高，不易改出，甚至可能造成事故。但在“山鹰”上体验失速/尾旋，只要推杆或松杆，动作可能不一定完成得很标准，但可以使飞机从不可控状态变为可控，有效确保飞行安全。
主要性能特点
“山鹰”飞行包线宽，是除歼教-7系列飞机外包线最宽的高级教练机，包线覆盖或接近主战飞机，升限与主战飞机相当，最大飞行M数和主战飞机接近，可让飞行员在高级训练中对与主战飞机相近的飞行环境和飞行特性具有较深的认识，让飞行员对跨、超音速飞行和高空飞行具有良好的体验。低速大迎角特性良好，失速/尾旋改出能力极其有效。
“山鹰”起降速度与中级教练机衔接跨度合理，使用表明，飞行员淘汰率低、成才率高。起降性能与三代机相当，在“山鹰”上完成训练的飞行员只需要进行适应性训练，不需专门进行起降航线训练，明显减少飞行员在三代机上的起落训练次数。
“山鹰”具有优良的机动性能，法向过载范围-3g～+8g，稳定盘旋过载大，最大爬升率高，水平加速快，与主战飞机接近，可以完成与战斗机相当的各类中高空机动飞行，飞行员可以获得与三代机接近的体验。
“山鹰”作为一款高级教练机，不仅能够完成多种飞行训练任务，而且在飞机设计之初就考虑了多用途能力，在机翼和机身上共设有5个外挂点，能携带导弹、炸弹、航炮、火箭发射器等标准武器外挂，具有对空和对地攻击作战能力，而气动布局设计保证了携带外挂后的飞行性能，真正做到了一机多用，使得高级教练机能够兼顾战斗机和攻击机的功能。
结语
优良的气动布局设计，使得“山鹰”获得了宽广的飞行速度一高度包线、良好的起降性能、中低空机动性、超音速性能和多用途潜力，不仅非常适合作为高级教练机完成驾驶技术和战斗技术训练，还具备了作为轻型战斗/攻击机的能力，是一款优秀的飞机。
[编辑/秦蓁]
高级教练机主要承担飞行员的高级训练任务，即在飞行速度、高度、加速度和飞行环境条件与作战飞机接近或相同的范围内，完成驾驶技术和战斗技术的训练。高级教练机正朝着一机多用的方向发展，除了可以满足高级训练任务的要求外，还能兼顾更多的战斗训练任务，作为轻型的战斗/攻击机执行战斗任务。目前世界上的主要高级教练机型号有美国的T-38C、俄罗斯的雅克-130、意大利的M-346、韩国的T-50、中国的“山鹰”和L-15。
“山鹰”是为了满足我国第三代和二代改型战斗机飞行员训练的需要，全新设计的高级教练机，已设计定型并批量交付部队使用。“山鹰”采用高升阻比双三角机翼、机身两侧肋下进气的常规气动布局，具有飞行包线宽、起飞着陆性能好、航程较远、航时较长、机动性和超音速性能与战斗机相近或相当、失速/尾旋改出特性好等特点。本文从气动布局方面入手，解读了“山鹰”的部分设计特点。
机翼
双三角机翼“山鹰”既要有良好的起降性能，又要有较好的超音速性能，这给机翼设计带来较大的挑战，采用双三角机翼解决了该问题。大后掠机翼是超音速机翼的一种理想选择，但它的低速和亚音速气动性能不好，影响起飞着陆性能、亚音速巡航性能和机动性。机翼后掠角较小，对起降性能相对有利。双三角机翼则兼顾了两者的特点，内翼后掠角大、外翼后掠角小，减小了机翼的平均后掠角，也增大了展弦比。在良好设计的情况下，双三角翼既具有大后掠角机翼大部分的优点，同时又改善了低速和亚音速的气动特性。
“山鹰”的双三角翼属于复合平面形状机翼，具有大后掠角的内翼，展弦比小，相对厚度薄，激波强度较弱（激波是气体超音速流动时产生的压缩现象之一），波阻小，波阻随马赫数M变化的峰值位置向后推移，提高了阻力发散马赫数，大速度和超音速飞行阻力小。外翼为中等后掠角及中等展弦比，升阻比大，弥补了内翼气动效率不足的缺点，有利于亚、跨音速飞行，巡航升阻比得到较大提高，航程和航时增加。此外，“山鹰”内翼后掠角大，在大迎角时，前缘涡强，翼尖失速特性较好，具有良好的大迎角特性。
机翼面积与翼载荷翼载（指飞机的满载重量W和飞机的机翼面积S的比值）是决定飞机·性能和机动性的重要参数。确定翼载需在大速度、高机动及起降性能相互矛盾的要求中权衡。大过载机动要求翼载小：其它条件相同的情况下，起降性能好也要求翼载小。但要获得较好的高速性能，则应该翼载大。“山鹰”机翼面积相对较大，在飞机重量相同的情况下降低了翼载，提高了机动性和低速起降性能。高速性能则通过大功率的发动机和减阻设计来实现。
展弦比“山鹰”采用了中等展弦比机翼（翼展平方除以机翼面积称展弦比。左右机翼翼梢最外端点之间的距离称翼展），展弦比适中。展弦比对诱导阻力和升力线斜率影响大，进而影响升阻比。机翼展弦比大，其升力线斜率及升阻比相对小展弦比机翼就大。“山鹰”机翼的中等展弦比使飞机具有较高的亚/跨音速机动性，又具有相对较小的阻力。
机翼前缘扭转“山鹰”机翼外翼段采用局部气动扭转，机翼剖面外形沿展向变化，剖面的弯度也沿展向变化。该扭转一方面改善升力分布，减少了升致阻力，改善了巡航特性；另一方面推迟了前缘气流分离，防止翼尖过早失速，提高了失速迎角，改善了中大迎角特性。
后缘襟翼“山鹰”采用后退式单缝襟翼，既加大了起降构型机翼翼型弯度，又增加了机翼有效面积，还与机翼之间形成了收敛的缝道，通过缝道将气流加速吹到襟翼上表面，延缓了气流的分离，进一步提高了升力。相比双缝、多缝襟翼，后退式单缝襟翼的结构形式更为简单，更易于实现；相比开裂式襟翼，气动效率高。“山鹰”设计时，既考虑了训练三代机飞行员的要求，又考虑了现阶段仍有大量二代机服役的现实需要，采用了机械操纵系统，气动需按静稳定布局设计。采用高效的增升装置，可以显著提高起降阶段升力，但容易在中等迎角时出现纵向静不稳定。襟翼设计中，通过对机翼、襟翼面积、偏度、后退量以及缝道形式等设计参数的细节设计，极大地提高了飞机的起降升力系数，起降性能获得大幅度提升的同时，又满足了稳定性和操纵性的要求。
外翼上反 机翼下反角对横向稳定性有较大影响。受机翼主承力结构限制，“山鹰”内翼下反角只能为2°，如外翼和内翼同样下反，高速时横向稳定性略显不足。因此，外翼相对内翼上反3.5°，使飞机在高速时具有较好的横向稳定性。
匹配设计副翼副翼设计除了考虑高速时的操纵需要外，也要兼顾低速阶段使用要求。“山鹰”采用双三角翼布局和后退式后缘襟翼后，起降性能获得了大幅提高，起降速度降低，起降阶段动压下降明显，此时偏转副翼产生的力矩要满足操纵需要以确保起降阶段的安全。再加上其它阶段操纵需要和机翼布局的影响，“山鹰”副翼展向位置相对靠外，副翼的操纵力臂较大，提高了副翼效率。
进气道
发动机是飞机的心脏，它的每一次“呼吸”都需要进气道提供一定流量、稳定的空气，因此进气道设计的好坏直接影响到发动机能否正常工作和推力的大小，对飞机性能产生重要影响。“山鹰”采用下两侧、一级斜板、双波系、保形进口、不可调、外压式超音速进气道，在整个飞行包线内提供了高流场品质的气流给发动机，确保了全包线范围内为飞机提供强劲的动力。在保证进气道性能的前提下采用不可调形式，减轻了结构的重量和复杂度。
机身
一款优秀的高级教练机，需要有良好的座舱视界，以便让飞行员拥有更好的视野观察飞机和外界环境。为了获得良好的座舱视界，一般的做法是抬高座舱，但这样就会使座舱的迎风面积增大，大大增加高速飞行时的阻力，这与对飞机的高速性能的要求是矛盾的。“山鹰”通过将机头适当下压和座舱适当抬高相结合的方式，很好地解决了这个矛盾，在迎风面积增加不多、阻力增加较少的情况下，获得了良好的座舱视界，同时也获得了较好的高速性能。值得一提的是，在大迎角时，机头下压为全机提供了一定的低头力矩，起到减小迎角的作用。 尾翼
采用大后掠全动平尾和大后掠垂尾，使飞机的操纵性和稳定性满足使用需要，又减小了高速飞行时的阻力。在飞机大迎角状态、垂尾被机身严重遮挡的情况下，位于后机身腹部的双腹鳍提供了一定航向稳定性，提高了失速迎角。同时大后掠角、小展弦比平尾的失速迎角大，在大迎角/失速/尾旋飞行中，在机翼完全失速、垂尾完全失去航向稳定性、方向舵不起作用的情况下，平尾没有失速，提供一定的低头操纵力矩减小飞行迎角，可以有效地改出失速/尾旋。
失速/尾旋
说到“山鹰”的气动设计，特别要谈谈它的失速/尾旋特性。失速一般分两类：飞机迎角大于临界迎角时为大迎角失速，飞行速度超过临界速度时为激波失速。我们常说的失速一般是指大迎角失速，它是翼面在压力梯度作用和层流与湍流粘性现象影响下，翼面出现气流分离并发展到一定程度时出现的。一旦出现大迎角失速，意味着翼面气流出现严重分离，且常常左右翼面气流分离不对称，升力急剧下降，引起飞机抖振、机身摇晃，并出现非指令性的转动，如失速性掉机头、失速性掉机翼和失速性盘旋下降等，处置不当就可能进入尾旋，如不能及时改出失速/尾旋，极易造成灾难性后果。国内外近几年都有飞机因失速导致机毁人亡的惨剧发生。对于教练机来说，在飞行员培养过程中，让飞行员获得一定的大迎角/失速/尾旋体验，对提高应急处置能力、确保飞行安全，是非常有必要的。
防失速/尾旋对飞行安全意义重大。“山鹰”是唯一一型由我国独立完成失速/尾旋试飞的军用飞机，具有良好的大迎角特性和失速/尾旋改出能力，失速速度小，失速迎角大，具有多种失速进入方式和尾旋模态。不管是失速还是尾旋，只需杆舵“三回中”即可改出。“山鹰”有一个非常重要的特点，就是在尾旋等不可控状态中，如果出现忘记蹬平舵、副翼不在中立位置及反舵未松杆等误操作，只要飞行员能推杆或松杆，就可减小迎角并改出失控状态。这对于飞行学员非常重要，因为大多数飞行员刚开始接触失速/尾旋飞行时，由于处于旋转状态中，方向等判断能力较差，操纵动作完成质量不佳。此时如果改出不可控状态对动作质量要求高，不易改出，甚至可能造成事故。但在“山鹰”上体验失速/尾旋，只要推杆或松杆，动作可能不一定完成得很标准，但可以使飞机从不可控状态变为可控，有效确保飞行安全。
主要性能特点
“山鹰”飞行包线宽，是除歼教-7系列飞机外包线最宽的高级教练机，包线覆盖或接近主战飞机，升限与主战飞机相当，最大飞行M数和主战飞机接近，可让飞行员在高级训练中对与主战飞机相近的飞行环境和飞行特性具有较深的认识，让飞行员对跨、超音速飞行和高空飞行具有良好的体验。低速大迎角特性良好，失速/尾旋改出能力极其有效。
“山鹰”起降速度与中级教练机衔接跨度合理，使用表明，飞行员淘汰率低、成才率高。起降性能与三代机相当，在“山鹰”上完成训练的飞行员只需要进行适应性训练，不需专门进行起降航线训练，明显减少飞行员在三代机上的起落训练次数。
“山鹰”具有优良的机动性能，法向过载范围-3g～+8g，稳定盘旋过载大，最大爬升率高，水平加速快，与主战飞机接近，可以完成与战斗机相当的各类中高空机动飞行，飞行员可以获得与三代机接近的体验。
“山鹰”作为一款高级教练机，不仅能够完成多种飞行训练任务，而且在飞机设计之初就考虑了多用途能力，在机翼和机身上共设有5个外挂点，能携带导弹、炸弹、航炮、火箭发射器等标准武器外挂，具有对空和对地攻击作战能力，而气动布局设计保证了携带外挂后的飞行性能，真正做到了一机多用，使得高级教练机能够兼顾战斗机和攻击机的功能。
结语
优良的气动布局设计，使得“山鹰”获得了宽广的飞行速度一高度包线、良好的起降性能、中低空机动性、超音速性能和多用途潜力，不仅非常适合作为高级教练机完成驾驶技术和战斗技术训练，还具备了作为轻型战斗/攻击机的能力，是一款优秀的飞机。
[编辑/秦蓁]