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時間:2019-01-25 11:37來源:航空制造網 作者:中國航空
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中國有這樣一款飛機,它是珠海航展的常客,珠海航展辦了十二次,其中十一次就有它的身影;它已經面世20多年,卻非但沒有減產停產跡象反而在近10年越賣越火;它易操作且機動性好、易維護且可靠性高,創下多個中國第一。

它,就是K-8(JL-8)教練機。

 

(一)“內秀”的氣動布局,讓它一架能當幾架用

教練機,顧名思義是訓練飛行員基本飛行技術的專用飛機。它不像戰斗機那樣對最大速度、升限、爬升速度有較高要求,但為了適合初學學員,卻需要能容忍新飛的各種粗暴操作。同時,新飛行員訓練中經常需要應對失速/尾旋等危險飛行姿態,操作稍有不慎就會機毀人亡,這就要求教練機有極好的操作響應度和中低空/中低速飛行性能。

K-8采用兩側進氣、串列座艙、中等展弦比下單翼、單垂尾/低平尾和前三點起落架的布局,看起來這樣的氣動布局和國際主流同類教練機沒太大差異,然而在細節上,K-8卻又有諸多“內秀之美”,使得在總體布局類似的情況下性能卻進一步提升。

K-8教練機盡管采用了平直翼這種“復古”的翼型,然而在整機的氣動細節上又專門進行設計優化以適應教練機飛行特殊的性能要求

 

與其他同類機型相比,K-8教練機兩側進氣道口較大,沖壓作用較大,進氣外唇面為翼型形狀,有利于提高速度壓,內唇為橢圓型,進氣量更為充裕,抗畸變能力更強而不易引發發動機失速、喘振或停車等事故,大大提高了訓練安全度。

由于現代高機動性戰斗機越來越突出強調大迎角以至包括失速和過失速狀態下的機動性已成明顯趨勢,因此,為培養未來戰斗機飛行員的優秀教練機也應當有一定程度大迎角機動飛行性能。

而K-8教練機為了提高大迎角機動飛行能力,機翼布局采用小后掠和后緣適當前掠的設計,通過彎、扭組合設計,并配合可產生升力貢獻的機身進行組合修形,從而控制了翼面的氣流分離,隔離了大迎角、大側滑角飛行條件下的偏離,取得了零速和大的負迎角狀態下穩定性,提高失速迎角,并在操縱性上減小了慣性力矩,便于飛行員及時改出。

特別值得一提的是,K-8是國內外極少數能夠完成“眼鏡蛇”機動的機種之一,這種過失速機動動作最早由蘇-27、米格-29在航展中表演成名,這也反映出K-8飛機的大迎角性能和低速性能都是非常出眾的。

正是K-8內秀的氣動設計,使得K-8的速度范圍大,遠遠超了各國同級教練機。

它的最低速度(機動表速度)達到了262千米/小時,失速速度就更低了,不但小于捷克L-39的165千米/小時與阿根廷(德國)IR63的162千米/小時,也低于意大利高教MB339的149千米/小時和S. 211的138千米/小時。而最高805千米/小時的平飛速度也在同類型產品中位列前列。

較寬的飛行速度范圍讓飛行員在訓練中能接觸到更多的訓練科目,使得飛行員得以較容易改飛各類戰斗機,讓裝備國能用一種機型覆蓋原來多機型才能完成的訓練任務,從而降低裝備采購成本。

 

2018年11月亮相珠海航展裝備K-8(JL-8)教練機的紅鷹飛行表演隊也打破了原來K-8換裝國產發動機后飛行性能下降導致無法作密集編隊飛行的傳言

 

(二)有了這些“開口”,修飛機“姿勢水平”終于不用太高了

教練機使用頻率較高,常會頻繁起降,這就要求其需要有較好的維護性與較長的故障間隔時間以提高出動架次。

飛機的機體表面通常都是覆蓋著一塊塊鋁制蒙皮,再以鉚釘將其固定,過去如果要想檢修機體內的故障,免不了一堆鉆頭沖槍對著敲敲打打一番。而為了讓修飛機告別“擰螺絲”的煩惱,K-8超過一半的常卸口蓋均為快卸鎖而不需要額外的拆卸工具。

K-8在機體上開設了大量的可維護艙口,機身維護口蓋面積為機身表面積的32%,大大小小口蓋數量多達134個。同時,只需目視觀察即可排查出一般類型的機械故障,提高了排查發現故障的速度。

更重要的是,這些維護艙口的設計高度也非常合理,大部分可以在站立高度進行日常維護工作,操作人員不必進行彎腰駝背或者臥地等奇怪的姿勢就能夠著維護部位,極大地降低了機務人員的工作強度。

 

機務們的心聲:自從改修K-8,腰不酸了背不痛了,多年的頸椎病也不犯了......

 

軍機的日常維護中,要數發動機維護難度最大、費時最久,作為占機體內空間最多、且裝配精度要求極高的部件,光是完好無損拆卸下來就是一件令人頭痛的事。

在K-8教練機之前,國內戰術飛機均采用脫開后機身來進行發動機的拆裝和維護。這種設計雖然對接結構簡單、受力條件好,但最大的問題便是更換拆裝和維護發動機時的工作程序相當繁瑣,需要拆裝大量的螺釘、襯套、墊圈等,前后機身對齊配合困難。

如果飛機剛結束高機動飛行動作,機尾外罩螺釘也因飛行氣動摩擦產生高溫產生變形而難以擰上,而不得不待其冷卻后方可進行安裝,這就會極大地延長發動機維護時間。而若是安裝和維護不當,將存在一定的安全隱患,甚至因此發生事故。

K-8教練機的發動機安裝位下方為敞開式大口蓋,從下往上托裝方式,提高了維修性能,改變了以往“拆飛機”的老傳統。現在K-8教練機拆裝一次發動機時間不超過50分鐘,遇上發動機故障甚至只需卸下發動機艙艙蓋——拆下發動機——換臺新發動機——蓋上艙蓋這四步即可。所需要的維護工具、維護條件與人員數量也大大減少,從而降低了維護成本。

 

有了發動機下發的敞開式大口蓋,K-8換發動機也就比“把大象塞進冰箱”多了一個步驟,比原來整個后機身拆下來省事多了

 

K-8上還首次在機體承力件、氣動部位上大規模應用了復合材料,如全復合碳化纖維共固化結構垂尾,碳纖維面板凱夫拉紙蜂窩結構的方向舵、采用新型航空合金的蜂窩結構的副翼等。復合航材不僅重量輕,使用壽命也較傳統航空鋁材更長,其一體化成型同時還大大減少了緊固件和零件的數量,減少了工藝裝備和裝配工作量等。這也縮短了K-8在更換上述部件時的維護時間。

 

K-8教練機也是中國首款在垂尾等位置大規模運用復合材料的軍機,復合材料的運用既有利于減輕結構重量,抗疲勞的特性也有利于降低因金屬疲勞造成的事故

 

據統計,K-8飛機的出勤率為90%以上,而平均故障間隔超過15小時,再配合高效便利的維護方式,可保證一天內起降10個架次,從而大大提高了飛機架次生成效率。

(三)別看它是個教練機,航電系統可是很高大上的

K-8教練機一開始便考慮面向國際市場,因此初生時航空電子系統大量配備了西方成熟、先進的商業現貨。

不過,考慮到成本的問題,最初的K-8并沒有選擇平顯,而是采用了價格比較低的國產射瞄-8光學瞄準具,它配備了數字化傳感器用來采集迎角、空氣全壓、靜壓、航姿等數據,然后傳遞給大氣數據計算機,經過處理后向瞄準具進行輸出,向飛行員進行顯示,也可以經過步進電機去控制武器裝備。

 

與國內此前多款戰機相比,設計伊始便與國際接軌的K-8(基本型)座艙無疑要洋氣許多

 

隨著配備較為先進的航空電子系統和玻璃化座艙的第三代戰機在國內外空軍裝備規模的不斷擴大,對飛行員訓練的要求越來越高,同時越來越多發展中國家的空軍為了保持一定裝備規模的同時減少運作成本,也大量采用航電升級后的教練機用于執行空中攔截與地面支援任務,因此,K-8原有航電系統升級也勢在必行。

而隨著近年中國航空電子系統的技術水平突飛猛進,先進數據總線、任務計算機、玻璃化座艙等技術已經成熟,在這種情況下,中國對K-8型飛機采用國產新型的航空電子設備也可以全面替換升級K-8上面原有的進口航空電子設備,以避免受制于人。

升級后的K-8教練機換裝了國產數據數據總線,座艙拆除了射瞄-8光學瞄準具和老式指針式儀表,換裝國產平顯/武器瞄準系統,將過去由各種儀表分別顯示的武器、火控和綜合導航信息整合到一起,避免了飛行員在飛行時被眾多的數據信息干擾,提高了學員對飛機的控制能力和對緊急情況的反應能力,從而避免操作忙亂引發的飛行事故,并且可以提前培訓飛行員良好的飛行習慣和戰術意識。

而座艙儀表也升級為多功能顯示器,可以顯示飛行及發動機工作狀態等信息,大大提高了飛機的人機工程效能。

此外,導航系統也在原有慣導陀螺/塔康導航系統的基礎上添加了衛星導航系統,提高飛機的導航精度和效能。

 

在換裝新型“玻璃化航電座艙”后,K-8教練機的座艙界面已可媲美三代機。例如巴基斯坦裝備“玻璃化”K-8P后便直接拿它當高教機用,學員在K-8P上訓練后可直接轉飛三代機同型教練機

 

根據國內外普遍采用電傳飛控、放寬靜穩定度的三代機訓練及需要,K-8還發展了IFSTA改型,又稱K-8V多軸變穩機。它由K-8教練機改裝而來,可模擬復雜的飛行狀態,具有了高級教練機的一些特性。

K-8V可以通過改變飛控軟件的模式而改變飛行的品質,從而在一架飛機上模擬多架不同飛機的飛行特性,也可在飛行訓練中輸入特定參數來模擬出失速、尾旋等險情以鍛煉飛行學院的應對能力,甚至將仍在圖紙階段的戰機設計參數輸入到其模擬設備中,進行模擬飛行試飛,從而對其進行驗證評估并作出改進。

 

盡管外貌上K-8V與其他K-8教練機沒有太大改變,但在引入電傳操控多軸變穩系統后,K-8V已具備了部分與三代機相當的飛行特征

 

未來,K-8V還將發展為五軸向變穩,加裝光纖傳輸飛行控制系統、發動機數字全權限控制,從而驗證并加入部分未來(四)五代戰斗機的操控特性,使這架已經面世二十多年的教練機在未來迸發出新的生命力。

結語

K-8教練機是中國“第一款可實施眼鏡蛇機動的軍機”、“第一款全面開展可靠性、維護性綜合保障設計的飛機”、“第一款向國外輸出完整生產線的軍機”……已累計出口近400架,成為中國通過貿易方式出口的最大海外機群,占全球同類機型的80%,未來預計總銷量將達1000架。

它易操作且機動性好、易維護且可靠性高、買得多還送“裝機秘籍”,成功為中國航空工業贏得了良好聲譽。


 
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