世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)研究

樊 宇，張玉虎，李慶誼

（空軍航空大學(xué)初訓(xùn)基地，遼寧 阜新， 123100）

0 引言

軍用教練機(jī)是專(zhuān)門(mén)用于訓(xùn)練部隊(duì)空勤人員的軍用飛機(jī)，按照研制途徑，可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是作戰(zhàn)飛機(jī)的訓(xùn)練改型，如單座教練機(jī)的雙座教練機(jī)型等；二是為學(xué)員訓(xùn)練專(zhuān)門(mén)研制的專(zhuān)業(yè)教練機(jī)。本文主要研究配裝單發(fā)螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)為學(xué)員訓(xùn)練專(zhuān)門(mén)研制的軍用教練機(jī)，其中螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)包括活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。

1 世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)

1.1 瑞士皮拉圖斯（Pilatus）PC-9 家族

PC-9 是瑞士皮拉圖斯飛機(jī)制造公司生產(chǎn)制造的單發(fā)螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、下單翼、前后串連座椅的教練機(jī)（見(jiàn)圖1）。1982 年5 月開(kāi)始設(shè)計(jì)，第一架于1984 年5月首飛， 第二架于1984 年7 月首飛，1985 年獲得特技飛行許可證。 PC-9 廣泛裝備于緬甸、沙特阿拉伯、澳大利亞、克羅地亞、斯洛文尼亞、阿曼、德國(guó)、墨西哥等多個(gè)國(guó)家。 1996 年5 月，獲得皮拉圖斯授權(quán)的美國(guó)豪客比奇飛機(jī)公司參加美國(guó)空/海軍聯(lián)合初級(jí)教練機(jī)系統(tǒng)（JPATS）的投標(biāo)，在PC-9 的基礎(chǔ)上改進(jìn)研制出美國(guó)版的PC-9MK2 ，即教練機(jī)領(lǐng)域的T-6A“德克薩斯人II”（見(jiàn)圖2）。 韓國(guó)空軍參考PC-9，研制KT-1 型渦槳教練機(jī)。

圖1 PC-9

圖2 T-6A

1.2 巴西“巨嘴鳥(niǎo)(Tucano)”系列EMB-312/314

巴西“巨嘴鳥(niǎo)”教練機(jī)EMB-312 是巴西航空工業(yè)公司為巴西空軍研制的初級(jí)教練機(jī)（見(jiàn)圖3），1978 年開(kāi)始設(shè)計(jì)， 第一架和第二架分別于1980 年8 月和1980 年12 月首次試飛，1983 年開(kāi)始交貨， 巴西空軍裝備的“巨嘴鳥(niǎo)”編號(hào)T-27 為訓(xùn)練型，A-27 為對(duì)地攻擊型。EMB-312 裝備于埃及、伊拉克、洪都拉斯、秘魯、阿根廷、法國(guó)、伊朗、委內(nèi)瑞拉、安哥拉等多個(gè)國(guó)家。英國(guó)肖特兄弟公司（Short Brothers）于20 世紀(jì)80 年代根據(jù)空軍需求，在EMB-312 基礎(chǔ)上改型，生產(chǎn)出S-312 T1 教練機(jī)。 在“巨嘴鳥(niǎo)”之后，巴西航空工業(yè)公司又推出性能更加優(yōu)異的EMB-314 “超級(jí)巨嘴鳥(niǎo)”（Super Tucano），EMB-314 是EMB-312 的加強(qiáng)型（見(jiàn)圖4），首架原型機(jī)于1992 年升空，該機(jī)型設(shè)計(jì)時(shí)更加注重對(duì)地攻擊使用的需求，且專(zhuān)門(mén)發(fā)展了輕型攻擊型ALX （Trainer and Light Attack Aircraft）。 2011 年底，在美國(guó)空軍輕型螺旋槳攻擊機(jī)選型競(jìng)爭(zhēng)中，巴西“超級(jí)巨嘴鳥(niǎo)” 輕松戰(zhàn)勝比奇飛機(jī)公司AT-6 教練機(jī)（前文提到的T-6A“德克薩斯人II”的對(duì)地攻擊型），巴西航空工業(yè)公司和美國(guó)內(nèi)華達(dá)山脈股份公司合作開(kāi)發(fā)了A-29“超級(jí)巨嘴鳥(niǎo)”，A-29 在阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上多次亮相。

圖3 EMB-312

圖4 EMB-314

1.3 奧地利DART-450

2016 年5 月， 世界首架全碳纖維材料制造的奧地利鉆石公司DART-450（見(jiàn)圖5）首飛成功。 除了采用全碳纖維外，DART-450 配備了側(cè)桿操縱。

圖5 DART-450

2019 年初， 中電科蕪湖鉆石公司研制的TA-20初級(jí)教練機(jī) （見(jiàn)圖6） 搭配成都赫爾墨斯公司SMART-210 綜合航電系統(tǒng)首飛成功。TA-20 教練機(jī)的總體設(shè)計(jì)源于DART-450，中電科蕪湖鉆石公司之所以能夠引進(jìn)該機(jī)技術(shù)，并成功研發(fā)TA-20，主要緣于2017 年萬(wàn)豐奧特控股旗下的萬(wàn)豐航空工業(yè)有限公司全資收購(gòu)了奧地利鉆石飛機(jī)公司，擁有了該公司的股權(quán)和管理權(quán)。

圖6 TA-20

據(jù)defence-ua 網(wǎng)站2022 年2 月4 日?qǐng)?bào)道，奧地利飛機(jī)制造商鉆石工業(yè)宣布其新的DART-750 發(fā)動(dòng)機(jī)不再選用烏克蘭馬達(dá)西奇公司的產(chǎn)品，而決定采用加拿大普惠公司PT6A-25C 發(fā)動(dòng)機(jī)，以促進(jìn)飛機(jī)在西方市場(chǎng)的推廣。 DART-750 的基礎(chǔ)也是DART-450。

1.4 俄羅斯雅克-152/UTS-800

根據(jù)2018 年出版的資料， 俄羅斯國(guó)防部已經(jīng)確定選用雅克-152 替代雅克-52。 雅克-152（見(jiàn)圖7）是俄羅斯雅科夫列夫設(shè)計(jì)局最新研制的單發(fā)渦輪螺旋槳串列雙座初級(jí)教練機(jī)。 2016 年9 月29 日首飛的俄羅斯伊爾庫(kù)特制造廠生產(chǎn)的雅克-152 樣機(jī)配裝的是德國(guó)RED 股份有限公司功率為368Kw 的A03 V-12 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖7 雅克-152

2021 年舉行的俄羅斯“軍隊(duì)-2021”論壇上，烏拉爾民航廠的展臺(tái)，靜態(tài)展示的UTS-800 教練機(jī)（見(jiàn)圖8）原型亮相，俄羅斯技術(shù)集團(tuán)透露，UTS-800 教練機(jī)在2021 年底進(jìn)行首飛。 從外觀上看，UTS-800 和雅克-152 是相似的，UTS-800 教練機(jī)動(dòng)力裝置是一臺(tái)俄羅斯國(guó)產(chǎn)的VK-800SP 渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛功率最高900 馬力（662Kw），連續(xù)輸出功率為810 馬力（596Kw）。

圖8 UTS-800

1.5 世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)性能對(duì)比

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世界上大部分國(guó)家裝備的軍用螺旋槳教練機(jī)，都源于瑞士PC-9 系列和巴西“巨嘴鳥(niǎo)”系列，源于瑞士PC-9 的T-6A 裝備于美國(guó)空海軍和歐洲—北約聯(lián)合噴氣機(jī)飛行訓(xùn)練項(xiàng)目。巴西“巨嘴鳥(niǎo)”系列在世界上裝備國(guó)家多，數(shù)量大。 DART-450 采用的整機(jī)碳纖維和側(cè)桿操縱設(shè)計(jì)代表了軍用螺旋教練機(jī)的材料和技術(shù)發(fā)展方向，且DART-450 的“中國(guó)版”TA-20 已經(jīng)在國(guó)內(nèi)試飛。 雅克-152 曾經(jīng)是雅科夫列夫設(shè)計(jì)局與航空工業(yè)洪都簽約合作研發(fā)的項(xiàng)目，因此這四款教練機(jī)具有很強(qiáng)的代表性。下面對(duì)這幾款典型的軍用螺旋槳教練機(jī)的性能進(jìn)行比較。

2 對(duì)世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)的思考

2.1 世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)的特點(diǎn)

世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①研制時(shí)間早，型號(hào)服役時(shí)間長(zhǎng)。PC-9 教練機(jī)和EMB-312 教練機(jī)均為20 世紀(jì)80 年代初首飛，到現(xiàn)在依然在生產(chǎn)銷(xiāo)售，并且衍生出很多的新型號(hào)。 ②裝配渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，彈射座椅，飛行性能和座艙環(huán)境與后續(xù)機(jī)種銜接較好， 可根據(jù)客戶(hù)需求改裝成輕型攻擊機(jī)。③價(jià)格昂貴，但使用壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期費(fèi)效比高。 瑞士PC-9 根據(jù)配置不同單價(jià)500~800 萬(wàn)美元（2007 年），美國(guó)T-6A 根據(jù)配置不同單價(jià)420~620 萬(wàn)美元（2005年），PC-9 韓國(guó)版KT-1 教練機(jī)單價(jià)300~850 萬(wàn)美元（2007 年）。 EMB-314 “超級(jí)巨嘴鳥(niǎo)”單價(jià)500~800 萬(wàn)美元(2007 年)，EMB-314 “超級(jí)巨嘴鳥(niǎo)”武裝教練型（AT-29）單價(jià)936 萬(wàn)美元（2008 年）。1999 年，中國(guó)向埃及出口噴氣式中級(jí)教練機(jī)K8E 生產(chǎn)線， 計(jì)劃生產(chǎn)80 架，總金額3.45 億美元，單機(jī)價(jià)格約431 萬(wàn)美元，同年代捷克L39 中級(jí)噴氣式教練機(jī)單價(jià)530 萬(wàn)美元。以上列舉的典型軍用螺旋槳教練機(jī)價(jià)格要高于噴氣式中級(jí)教練機(jī)，主要原因是這些教練機(jī)都裝配了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)屬于渦輪燃?xì)鈩?dòng)力裝置，價(jià)格并不比渦噴、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)便宜。這幾款典型軍用螺旋槳教練機(jī)的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在使用年限、每飛行小時(shí)的費(fèi)用上。例如：EMB-314 訓(xùn)練型的使用壽命為18000 飛行小時(shí)，PC-9M 訓(xùn)練型的使用壽命約為16000 飛行小時(shí)，T-6A 的使用壽命在16000~18000 飛行小時(shí)之間，PT6A-68 渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)首翻期4500 小時(shí)，按照每飛行小時(shí)的費(fèi)用來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這幾款典型軍用螺旋槳教練機(jī)具有較高的性?xún)r(jià)比。

2.2 中國(guó)發(fā)展軍用螺旋槳教練機(jī)難在何處

中國(guó)很早就關(guān)注世界軍用螺旋槳教練機(jī)。1986年6 月，皮拉圖斯公司一行12 人，攜一架PC-9 教練機(jī)，在沙河機(jī)場(chǎng)進(jìn)行飛行表演并與中國(guó)的技術(shù)人員進(jìn)行座談，中方派出5 名飛行員與瑞士試飛員進(jìn)行了評(píng)定性飛行，PC-9 的性能受到中方人員的好評(píng)，當(dāng)時(shí)PC-9 的價(jià)格為200 萬(wàn)美元。 隨著時(shí)代發(fā)展，雅克-152 出現(xiàn)了，雅克-152 是雅科夫列夫設(shè)計(jì)局與航空工業(yè)洪都雙方共同設(shè)計(jì)、共享知識(shí)產(chǎn)權(quán)、分享國(guó)際市場(chǎng)份額的產(chǎn)品。 航空工業(yè)洪都項(xiàng)目型號(hào)代號(hào)為“L7”，并首先生產(chǎn)出了試飛試驗(yàn)樣機(jī)， 參加了2010 年珠海航展地面靜態(tài)展示，并于當(dāng)年完成了測(cè)試性?xún)?nèi)部首飛，后生產(chǎn)3 架樣機(jī)用于加快試驗(yàn)和試飛，后來(lái)兩國(guó)軍方用戶(hù)需求差異增大,合作終止。 目前，中國(guó)航空工業(yè)進(jìn)入了“20 時(shí)代”，殲20、運(yùn)20 等先進(jìn)飛機(jī)大量列裝部隊(duì)，僅從中國(guó)航空工業(yè)的技術(shù)層面看，研制一款并不屬于尖端裝備的螺旋槳式基礎(chǔ)教練機(jī)并不難，有軍事專(zhuān)家認(rèn)為，關(guān)鍵之關(guān)鍵在于缺乏一款性能和加拿大普惠公司PT6A 發(fā)動(dòng)機(jī)相似，最大功率在600~1200Kw的國(guó)產(chǎn)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。通過(guò)上文對(duì)世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)的介紹可以看出，不管是瑞士PC-9 系列教練機(jī)，還是巴西“巨嘴鳥(niǎo)”系列，裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)都是加拿大普惠公司PT6A 系列發(fā)動(dòng)機(jī)，DART-450 的后續(xù)改型DART-750 也計(jì)劃采用PT6A 系列發(fā)動(dòng)機(jī)。PT6A 系列發(fā)動(dòng)機(jī)自1964 年投入市場(chǎng)以來(lái)， 至2003年已交付31304 臺(tái)，單價(jià)22.5~50 萬(wàn)美元（2004 年），是世界上應(yīng)用最普遍的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，用于世界上160 個(gè)國(guó)家5599 家用戶(hù)12700 多架中小型軍、民用固定翼飛機(jī)，我國(guó)的運(yùn)12 飛機(jī)上就裝備了PT6A-27 發(fā)動(dòng)機(jī)。

中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)雖然與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的差距，但中國(guó)并非沒(méi)有可供選擇的國(guó)產(chǎn)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)《民航經(jīng)濟(jì)與技術(shù)》1999 年5月報(bào)道，航空工業(yè)總公司第608 研究所和南方動(dòng)力機(jī)械公司等單位共同設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造了渦槳9 發(fā)動(dòng)機(jī)，使用功率500Kw， 其目標(biāo)是取代國(guó)產(chǎn)運(yùn)12 運(yùn)輸機(jī)上正在使用的PT6A-27 發(fā)動(dòng)機(jī)。2018 年珠海航展，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司展出了不少渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其中有兩款可應(yīng)用于2~5 噸的輕型飛機(jī)或無(wú)人機(jī)， 第一款就是基于渦槳9 的民用版型號(hào)AEP-50E（見(jiàn)圖9），其最大功率為500Kw，外形尺寸1507×460×510mm，質(zhì)量168kg。另一款為AEP-80（見(jiàn)圖10）渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其性能輸出功率是800Kw，800Kw 級(jí)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)完全可以和PC-9 采用的PT6A-62（708Kw）發(fā)動(dòng)機(jī)相比。

另外，輕型彈射座椅也是世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)的標(biāo)配，且價(jià)格昂貴，中國(guó)能夠獨(dú)立自主研發(fā)彈射座椅，但輕型飛機(jī)的彈射座椅沒(méi)有現(xiàn)成的產(chǎn)品，其研制過(guò)程和研發(fā)生產(chǎn)成本都會(huì)對(duì)中國(guó)發(fā)展軍用螺旋槳教練機(jī)帶來(lái)影響。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于軍用螺旋槳教練機(jī)，必須在飛機(jī)性能、座艙顯示、彈射救生和控制環(huán)境方面與后續(xù)高級(jí)教練機(jī)充分銜接，才能使飛行學(xué)習(xí)曲線更為平滑，提高訓(xùn)練質(zhì)量和訓(xùn)練效益。 研究世界典型軍用螺旋槳教練機(jī)，可為新時(shí)期軍事作戰(zhàn)背景下構(gòu)建合理教練機(jī)體系提供參考。