很多人以為飛行表演的煙,是發動機燒出來的黑煙或廢氣,實際上正好相反。表演煙的核心,是一種高度精煉的石蠟基礦物油,也就是俗稱的「煙油」(smoke oil)。飛機在機上裝一具獨立的煙油箱,透過加壓泵把煙油沿管路送到發動機的高溫排氣尾管附近噴出。煙油一碰到攝氏數百度的排氣,瞬間汽化成油氣,噴出機尾後又立刻遇到外界冷空氣,凝結成數以十億計的微小油滴,形成一團懸浮的白色氣溶膠。本質上,它比較接近人造的雲,而不是燃燒的產物。正因如此,煙油箱、加壓泵、濾網、噴注噴嘴與駕駛艙開關,構成一套和發動機燃油系統各自獨立的小系統。依空軍說法,勇鷹的噴煙開關就裝在油門座上,飛行員單手就能在操作油門時順勢啟動噴煙。
如果只是要白煙,難度其實不高,純煙油汽化凝結後天生就是白色。真正的技術門檻在彩色煙。要拉出紅、藍這些顏色,得在煙油裡混入染料(dye),靠染料受熱後顯色,這會帶來好幾個白煙不會遇到的麻煩。
- 第一,染料多半是固體或高黏度的添加物,很容易在細孔噴嘴、泵浦和濾網結垢、堵塞,流量一不穩,煙就斷斷續續。
- 第二,凝結出來的油霧底色偏白,染料必須「壓過」這層白才看得出顏色,所以彩色煙需要比白煙更高的噴注量,濃度稍有不足,紅、藍就會被沖淡,尤其在天空背景下、遠距離更難辨識。
- 第三,顯色對噴注點的溫度很敏感,溫度不夠顏色淡,溫度太高染料又可能直接被燒掉。國慶要同時放出藍、白、紅三色,等於把這些難題一次疊加,對任何一套噴煙系統都是嚴苛考驗,何況是一套剛上線的新系統。
勇鷹的噴煙能力,不是原廠就有的設計,而是為了接替AT-3的雷虎任務,後續加裝、構改出來的。依空軍規劃,這套「新式高教機性能科目軌跡噴煙裝置」由空軍與漢翔航空工業(AIDC)共同設計,關鍵零附件主打中山科學研究院(中科院)與漢翔自研自製的國產貨,硬體是一具掛在機腹中線的藍色莢艙,以管路連到機尾噴注。相關預算從民國114年編到116年、總額新台幣三億四千一百多萬元,其中115年編列最多、約一億七千萬元,目標是2027年前把十五架勇鷹構改成具噴煙能力的操演機型。勇鷹在2026年1月首度掛上噴煙油箱試飛、同年8月在岡山基地從AT-3手中接棒,10月首度在國慶壓軸放彩煙。
主流媒體對這幾次亮相的報導,多以「炫麗軌跡」這類正面字眼描述,空軍與漢翔也未就噴煙穩定度作出說明。但從預演到今年國慶當天,在現場都可觀察到同一架飛機的煙柱時濃時淡、濃淡不勻,這是用肉眼就能看出的輸出穩定度問題,而不只是主觀觀感。正因為花了這麼多預算,這個現象該不該被認真追究,答案是肯定的。
談到勇鷹煙況,很多人第一時間會想到發動機。勇鷹用的是兩具無加力燃燒室的ITEC F124渦輪扇發動機,於是出現兩種常見推論:一是「渦輪扇有大量旁通冷空氣,把尾流沖冷稀釋,煙當然淡」;二是「沒有加力燃燒室,排氣溫度不夠高,煙油汽化不完全」。這兩條聽起來合理,拿來跟AT-3比卻方向相反。AT-3用的Garrett TFE731旁通比約二點七,屬於中高旁通;勇鷹的F124旁通比只有約零點五,是不折不扣的低旁通。換句話,論旁通冷空氣稀釋,AT-3其實比勇鷹更嚴重;論核心排氣溫度,低旁通的F124尾流反而更熱。兩型都沒有加力燃燒室,而煙油汽化只需數百度,兩者的排氣溫度都綽綽有餘。所以「旁通稀釋」和「溫度不足」這兩條,只有在拿勇鷹去跟有加力燃燒室的美國雷鳥(Thunderbirds,使用F-16)那種隊伍相比時才說得通,用來解釋勇鷹的煙並不對症。
更關鍵的是,國慶當天看到的是同一架飛機「忽濃忽淡」,而不是一路偏淡。發動機的排氣是每趟穩定輸出的熱源,不會自己一下強一下弱;這種間歇性的濃淡起伏,矛頭其實指向煙油的供應與噴注這一端。
既然症狀是「同一架飛機時濃時淡」,問題最可能出在煙油從油箱到噴嘴這條「輸送鏈」的穩定度,而不是給煙量的上限。幾個環節都可能讓輸出忽強忽弱。
- 最直接的是供油壓力不穩:加壓泵本身的脈動、管路或接頭吸入空氣、以及油箱餘量變化,都會讓單位時間噴出的油量忽多忽少,煙柱跟著一陣濃一陣淡。對一架要做滾轉、拉高G的特技機來說,還有一個典型元凶,就是油箱吸油口在劇烈機動、油料甩動或短暫負G時被「打到空檔」、吸進空氣,噴出的煙於是出現斷點。這類「吸油口裸露進氣」在特技飛行的煙系統上相當常見,也最能解釋為什麼濃淡會跟著動作節奏跑。但這次是平飛時出現,所以應該不是這個原因所造成。
- 第二是彩色煙的染料堵塞:染料是固體或高黏度添加物,一旦在噴嘴或濾網部分結垢,就會造成間歇性的噴流,通的時候濃、半堵的時候淡。這個有可能造成同一架飛機的噴煙濃淡不均勻,是有可能的方向。
- 第三個要留意的是噴注與動力系統的耦合:根據公開資訊,勇鷹的噴煙由機上系統帶動、噴注點整合在發動機尾段,若煙油的輸送壓力與油門或燃油系統連動,飛行員在通場中一收一放油門,煙量就會跟著油門擺動;這在無加力、尾管較短的勇鷹上,調校難度本來就比較高,不過應該不會如此設計才是。
把這些疊起來看,最合理的原因有可能是這套2025年才首度登場、預算要編到2027年才買齊的新系統,仍走在調校成熟度的早期,供油穩定度、吸油口設計、染料防堵與噴注時序,都還沒磨到AT-3那套用了三十多年的火候。相較之下,英國紅箭(Red Arrows)採用的是獨立機腹吊艙,泵浦、油量與噴嘴都能大幅度獨立設計,較不受發動機與機動影響;勇鷹走的則是把煙油噴進核心排氣的整合路線,省了重量,卻把穩定度的難題全壓在調校上。這不是做不到,而是需要時間與飛行資料去收斂。
把一道煙的濃淡雖然也可以說是小事,但其實是個誠實的警醒。花三億多元加裝的噴煙系統,若連在國慶當天都還拉不出一道又濃又勻的煙,那多半不是發動機不給力,比較可能是一套新系統的供油與噴注穩定度還沒調校到位,連噴煙系統這種小事都做不好,實則可能是不注重細節的工程課題:追查供油壓力、吸油口設計與染料防堵、甚至是染料本身原料是否有問題,公開改善的時程,並和AT-3時代的輸出數據對照,讓外界看到這道煙一年比一年拉得穩。表演噴煙看似只是典禮上的視覺效果,卻是國人每年用肉眼直接驗收國造裝備的少數場合之一。把這道煙拉得又濃又直、紅藍分明,不只是雷虎的面子,也是國機國造對社會信任的一次具體兌現,尤其對比國外就可以明顯感受差異。台灣要的不只是能飛的國造教練機,更是連這種看得見的細節都願意認真打磨、也願意公開交代的國防工業。
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