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瑞士PC-21教練機

PC-21高級教練機的設計理念，是要以渦輪螺旋槳來取代噴射發動機的訓練，並能在完訓後直接參與第一線戰機的戰術與戰鬥訓練。

　2015年2月20日，瑞士「皮拉圖斯」（Pilatus）飛機公司舉行PC-21高級教練機的第100架出廠典禮，隨後交機給合約採購國─沙烏地阿拉伯空軍。該公司成立於1939年12月10日，當天同時也是創下研發生產第1000架渦輪螺旋槳教練機（含PC-7、PC-9初級教練機）的里程碑。

　瑞士以產製精緻手錶等精密儀器聞名全世界，雖不是研製先進戰機的主要國家，但PC-21高級教練機卻同樣展現其精密的工藝技術而大受歡迎。本文即針對其研發生產背景、高性能傑出特性、採購國使用現況、未來發展趨勢等範疇，依序為讀者做一介紹。（編按）

　研發生產背景

　皮拉圖斯公司在1978與1985年時，分別推出PC-7與PC-9渦輪螺旋槳初級教練機，獲得全世界教練機市場的好評，不但成功銷售30個使用國，並相繼生產超過618架與265架之多。基於各國空軍都有新一代高級教練機的訓練需求，以及當前局勢造成國防預算皆有逐漸緊縮的趨勢，所以售價便宜、訓練效益高、維修簡易，並適合直接銜接後續第一線戰機訓練的高級教練機，將會是21世紀最符合各國空軍訓練需求的機種。

　該公司在1997年11月開始以PC-7 Mk II初級教練機為基本架構，進行高級教練機的研發。通過相關的測試與評估作業，在1998年11月規劃新型教練機的研發計畫，並於1999年元月正式命名為PC-21高級教練機。2002年4月30日，原型機首次出廠展示，接著在同年7月1日完成處女航；第二架原型機則在2004年6月7日完成首飛，並於2005年1月3日，獲得瑞士民航局的適航認證，成功建制包含模擬機、教學與訓練電腦手冊、訓練與維修整合手冊等，一套符合市場需求的全新進階飛行訓練系統。

　PC-21高級教練機的研發，係延續PC-7與PC-9初級教練機的成功訓練經驗，然而動力來源仍採用傳統的渦輪螺旋槳，並非改用推力更大的噴射發動機；此係考量除了沒有超音速的性能之外，渦槳螺旋槳教練機依然能實施與噴射教練機相當的訓練課目，卻可以大幅節約油量消耗、後勤維修等成本，並符合降低環境噪音與空氣污染等當前環保訴求。

　另觀察1990年代之後，戰機飛行員大都採用螺旋槳與噴射教練機等初、高級二階段培訓，因此PC-21高級教練機為配合後續第一線戰機的訓練，其整體設計、氣動力外形、機體材料與航電系統等，全都採用最先進的航太科技；諸如：採用類似F/A-18戰機的數位化駕駛艙、延伸機身長度以符合噴射戰機的氣動力操控特性等，有助於轉換噴射戰機前的進階訓練。

　2005年8月29日，首架先導生產型機完成首飛，研發計畫共有4架原型與4架先導生產型機，分別進行專屬與共同的測試評估課目，隨後在2008年4月，順利加入瑞士空軍服役。研發過程中，曾於2005年元月13日發生不幸事件，第二架原型機在特技飛行測試中失事，該計畫的首席試飛官殉職並導致地面一位民眾受傷。

　高性能傑出特性

　PC-21高級教練機採用傳統構型，梯形的低單機翼、水平尾、方向舵，以及飛行操控面等設計，皆符合噴射戰機的氣動力操控特性。駕駛座艙採前後縱列式，共用單片式向右開啟的抗鳥擊座艙罩，座艙內無隔框風擋且後座比前座略高，俾提供後座的良好視野；起落架採用前三點式，鼻輪及二個主輪皆採單輪，其中主輪設有煞車系統、鼻輪設有轉向系統，鼻輪轉向控制鈕設在前後座的駕駛桿上，而主輪的煞車操控裝置，則設在前後座的方向舵踏板上。

　值得一提的是，PC-7、PC-9與PC-21等三種教練機的外形差異不大，最容易識別其不同之處是在螺旋槳的葉數，分別是3、4與5葉，以配合發動機軸馬力增加的動力輸出。螺旋槳葉的材質也需同步進行提升，從傳統的鋁合金材料、聚胺纖維複合材料，到最後選用碳纖維複合材料，並在外層鍍上鈦合金以抗腐蝕等設計，才符合高動力的強度需求與操控的安全性，並使其服役壽限與機體一致，大幅降低作業與維修的成本。此外，因訓練空域大多在中、低空的高度，除座艙罩的材質能對抗鳥擊之外，亦採用先進的機翼前緣設計，降低飛鳥撞擊時的機翼結構受損，不但提升飛行訓練的安全性，更減少鳥擊後的維修成本與時間。

　機上航電系統採用先進戰機的數位化「玻璃座艙」（Glass Cockpit），前後座儀表板上均配置三具多功能彩色液晶顯示器（LCD），數位式動力管理系統，偏航自動控制器，全功能油門暨駕駛桿（HOTAS），前座加設抬頭顯示器（HUD），前後座裝置馬丁貝克Mk 16L型零零彈射座椅（零秒、零高度彈射）等，全面提升在高、低空與高、低速情境中的訓練效益，並確保飛航安全。

　採購國使用現況

　PC-21高級教練機的設計理念，是要以渦輪螺旋槳來取代噴射發動機的訓練，並能在完訓後直接參與第一線戰機的戰術與戰鬥訓練。因此，先由研發生產國瑞士空軍採購8架進行驗證，2008年首次擔任PC-7初級教練機完訓後的進階訓練機種，接著在完訓後直接分發部隊接受F/A-18C/D戰機的作戰訓練；經由直接換裝第一線戰機的績效證明，PC-21高級教練機的設計理念是非常成功的。

　檢視傳統的戰機飛行員培訓，大都經由螺旋槳初級教練機、噴射高級教練機、作戰進階教練機等階段，完訓後才能進入作戰部隊的戰術與戰鬥訓練，如此才具有擔負作戰與警戒等任務的戰力。以我國為例，戰機飛行員先經由空軍官校基本組T-34螺旋槳教練機、高級組AT-3噴射教練機完訓後，才赴東部基地完成F-5E/F戰機的基本戰術與戰鬥訓練，最後才分發至作戰聯隊完成部署機種的對空、對地等作戰任務的訓練，如此才能算是一位合格戰鬥機飛行員。

　以此對照PC-21高級教練機的訓練效益，它可以同時兼任AT-3噴射教練機、F-5E/F戰機等的訓練角色，大幅精實訓練成本與完訓時間，這也是我國空軍在採購後續教練機的主要考量因素之一，諸如：規劃換裝T-34C的美製T-6C教練機，亦是參考PC-7 Mk II教練機的基本架構而研製。世界各國基於PC-21高級教練機的訓練績效卓著，已採購部署的國家有：沙烏地阿拉伯55架、阿拉伯聯合大公國25架、卡達24架、新加坡19架等，分別進行第一線戰機銜接前的進階訓練。

　未來發展趨勢

　PC-21高級教練機的設計理念能獲得成功，主要是加裝「偏航自動控制器」而克服螺旋槳的反扭力慣性作用，此係依渦輪螺旋槳的動力增減，自動操控副翼與方向舵來補償反扭力的效應，大幅降低飛行員的操控負荷，以及渦輪螺旋槳的動力損失，進而使受訓學員的飛行情境，一如噴射教練機的實況操控。

　至於前後縱列式雙座駕駛艙，更是軍事教練機的主流設計，以往併排式雙座駕駛艙，目前只運用在民航訓練的教練機。主因是，併排式雙座駕駛艙會影響特技操控的靈巧性，並不符合軍事飛行的氣動力操控特性；其次是，縱列式雙座駕駛艙有助於受訓學員，在一開始就養成獨立自主的飛行習慣；最後也是最重要的是，原有類似F/A-18戰機的數位化駕駛艙，也可依採購國的第一線戰機型別，配合需要調整之。

　綜合上述，難怪瑞士皮拉圖斯公司深具信心的對外表示，PC-21高級教練機最符合各國空軍在21世紀的訓練需求，相信在未來的20年內，還會有500架以上的採購訂單。（文：許邁德／圖：Pilatus網站）