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

軍用教練機是專門用于訓(xùn)練部隊空勤人員的軍用飛機，按照研制途徑，可分為兩類：一類是作戰(zhàn)飛機的訓(xùn)練改型，如單座教練機的雙座教練機型等；二是為學(xué)員訓(xùn)練專門研制的專業(yè)教練機。本文主要研究配裝單發(fā)螺旋槳發(fā)動機為學(xué)員訓(xùn)練專門研制的軍用教練機，其中螺旋槳式發(fā)動機包括活塞發(fā)動機和渦輪螺旋槳發(fā)動機。

1 世界典型軍用螺旋槳教練機

1.1 瑞士皮拉圖斯（Pilatus）PC-9 家族

PC-9 是瑞士皮拉圖斯飛機制造公司生產(chǎn)制造的單發(fā)螺旋槳發(fā)動機、下單翼、前后串連座椅的教練機（見圖1）。1982 年5 月開始設(shè)計，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、墨西哥等多個國家。 1996 年5 月，獲得皮拉圖斯授權(quán)的美國豪客比奇飛機公司參加美國空/海軍聯(lián)合初級教練機系統(tǒng)（JPATS）的投標(biāo)，在PC-9 的基礎(chǔ)上改進(jìn)研制出美國版的PC-9MK2 ，即教練機領(lǐng)域的T-6A“德克薩斯人II”（見圖2）。 韓國空軍參考PC-9，研制KT-1 型渦槳教練機。

圖1 PC-9

圖2 T-6A

1.2 巴西“巨嘴鳥(Tucano)”系列EMB-312/314

巴西“巨嘴鳥”教練機EMB-312 是巴西航空工業(yè)公司為巴西空軍研制的初級教練機（見圖3），1978 年開始設(shè)計， 第一架和第二架分別于1980 年8 月和1980 年12 月首次試飛，1983 年開始交貨， 巴西空軍裝備的“巨嘴鳥”編號T-27 為訓(xùn)練型，A-27 為對地攻擊型。EMB-312 裝備于埃及、伊拉克、洪都拉斯、秘魯、阿根廷、法國、伊朗、委內(nèi)瑞拉、安哥拉等多個國家。英國肖特兄弟公司（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。 在“巨嘴鳥”之后，巴西航空工業(yè)公司又推出性能更加優(yōu)異的EMB-314 “超級巨嘴鳥”（Super Tucano），EMB-314 是EMB-312 的加強型（見圖4），首架原型機于1992 年升空，該機型設(shè)計時更加注重對地攻擊使用的需求，且專門發(fā)展了輕型攻擊型ALX （Trainer and Light Attack Aircraft）。 2011 年底，在美國空軍輕型螺旋槳攻擊機選型競爭中，巴西“超級巨嘴鳥” 輕松戰(zhàn)勝比奇飛機公司AT-6 教練機（前文提到的T-6A“德克薩斯人II”的對地攻擊型），巴西航空工業(yè)公司和美國內(nèi)華達(dá)山脈股份公司合作開發(fā)了A-29“超級巨嘴鳥”，A-29 在阿富汗戰(zhàn)場上多次亮相。

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初級教練機 （見圖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 教練機的總體設(shè)計源于DART-450，中電科蕪湖鉆石公司之所以能夠引進(jìn)該機技術(shù)，并成功研發(fā)TA-20，主要緣于2017 年萬豐奧特控股旗下的萬豐航空工業(yè)有限公司全資收購了奧地利鉆石飛機公司，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 日報道，奧地利飛機制造商鉆石工業(yè)宣布其新的DART-750 發(fā)動機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)動機，以促進(jìn)飛機在西方市場的推廣。 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， 俄羅斯國防部已經(jīng)確定選用雅克-152 替代雅克-52。 雅克-152（見圖7）是俄羅斯雅科夫列夫設(shè)計局最新研制的單發(fā)渦輪螺旋槳串列雙座初級教練機。 2016 年9 月29 日首飛的俄羅斯伊爾庫特制造廠生產(chǎn)的雅克-152 樣機配裝的是德國RED 股份有限公司功率為368Kw 的A03 V-12 活塞發(fā)動機。

圖7 雅克-152

2021 年舉行的俄羅斯“軍隊-2021”論壇上，烏拉爾民航廠的展臺，靜態(tài)展示的UTS-800 教練機（見圖8）原型亮相，俄羅斯技術(shù)集團(tuán)透露，UTS-800 教練機在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 教練機動力裝置是一臺俄羅斯國產(chǎn)的VK-800SP 渦輪螺旋槳發(fā)動機，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性能對比

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

2 對世界典型軍用螺旋槳教練機的思考

2.1 世界典型軍用螺旋槳教練機的特點

世界典型軍用螺旋槳教練機有以下幾個特點：①研制時間早，型號服役時間長。PC-9 教練機和EMB-312 教練機均為20 世紀(jì)80 年代初首飛，到現(xiàn)在依然在生產(chǎn)銷售，并且衍生出很多的新型號。 ②裝配渦輪螺旋槳發(fā)動機，彈射座椅，飛行性能和座艙環(huán)境與后續(xù)機種銜接較好， 可根據(jù)客戶需求改裝成輕型攻擊機。③價格昂貴，但使用壽命長，長期費效比高。 瑞士PC-9 根據(jù)配置不同單價500~800 萬美元（2007 年），美國T-6A 根據(jù)配置不同單價420~620 萬美元（2005年），PC-9 韓國版KT-1 教練機單價300~850 萬美元（2007 年）。 EMB-314 “超級巨嘴鳥”單價500~800 萬美元(2007 年)，EMB-314 “超級巨嘴鳥”武裝教練型（AT-29）單價936 萬美元（2008 年）。1999 年，中國向埃及出口噴氣式中級教練機K8E 生產(chǎn)線， 計劃生產(chǎn)80 架，總金額3.45 億美元，單機價格約431 萬美元，同年代捷克L39 中級噴氣式教練機單價530 萬美元。以上列舉的典型軍用螺旋槳教練機價格要高于噴氣式中級教練機，主要原因是這些教練機都裝配了渦輪螺旋槳發(fā)動機，渦輪螺旋槳發(fā)動機屬于渦輪燃?xì)鈩恿ρb置，價格并不比渦噴、渦扇發(fā)動機便宜。這幾款典型軍用螺旋槳教練機的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在使用年限、每飛行小時的費用上。例如：EMB-314 訓(xùn)練型的使用壽命為18000 飛行小時，PC-9M 訓(xùn)練型的使用壽命約為16000 飛行小時，T-6A 的使用壽命在16000~18000 飛行小時之間，PT6A-68 渦輪螺旋槳發(fā)動機首翻期4500 小時，按照每飛行小時的費用來進(jìn)行計算，這幾款典型軍用螺旋槳教練機具有較高的性價比。

2.2 中國發(fā)展軍用螺旋槳教練機難在何處

中國很早就關(guān)注世界軍用螺旋槳教練機。1986年6 月，皮拉圖斯公司一行12 人，攜一架PC-9 教練機，在沙河機場進(jìn)行飛行表演并與中國的技術(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)行了評定性飛行，PC-9 的性能受到中方人員的好評，當(dāng)時PC-9 的價格為200 萬美元。 隨著時代發(fā)展，雅克-152 出現(xiàn)了，雅克-152 是雅科夫列夫設(shè)計局與航空工業(yè)洪都雙方共同設(shè)計、共享知識產(chǎn)權(quán)、分享國際市場份額的產(chǎn)品。 航空工業(yè)洪都項目型號代號為“L7”，并首先生產(chǎn)出了試飛試驗樣機， 參加了2010 年珠海航展地面靜態(tài)展示，并于當(dāng)年完成了測試性內(nèi)部首飛，后生產(chǎn)3 架樣機用于加快試驗和試飛，后來兩國軍方用戶需求差異增大,合作終止。 目前，中國航空工業(yè)進(jìn)入了“20 時代”，殲20、運20 等先進(jìn)飛機大量列裝部隊，僅從中國航空工業(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)教練機并不難，有軍事專家認(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)動機相似，最大功率在600~1200Kw的國產(chǎn)渦輪螺旋槳發(fā)動機。通過上文對世界典型軍用螺旋槳教練機的介紹可以看出，不管是瑞士PC-9 系列教練機，還是巴西“巨嘴鳥”系列，裝配的發(fā)動機都是加拿大普惠公司PT6A 系列發(fā)動機，DART-450 的后續(xù)改型DART-750 也計劃采用PT6A 系列發(fā)動機。PT6A 系列發(fā)動機自1964 年投入市場以來， 至2003年已交付31304 臺，單價22.5~50 萬美元（2004 年），是世界上應(yīng)用最普遍的渦輪螺旋槳發(fā)動機，用于世界上160 個國家5599 家用戶12700 多架中小型軍、民用固定翼飛機，我國的運12 飛機上就裝備了PT6A-27 發(fā)動機。

中國航空發(fā)動機工業(yè)雖然與世界發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距，但中國并非沒有可供選擇的國產(chǎn)渦輪螺旋槳發(fā)動機。根據(jù)《民航經(jīng)濟(jì)與技術(shù)》1999 年5月報道，航空工業(yè)總公司第608 研究所和南方動力機械公司等單位共同設(shè)計、生產(chǎn)、制造了渦槳9 發(fā)動機，使用功率500Kw， 其目標(biāo)是取代國產(chǎn)運12 運輸機上正在使用的PT6A-27 發(fā)動機。2018 年珠海航展，中國航空發(fā)動機集團(tuán)有限公司展出了不少渦輪螺旋槳發(fā)動機，其中有兩款可應(yīng)用于2~5 噸的輕型飛機或無人機， 第一款就是基于渦槳9 的民用版型號AEP-50E（見圖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（見圖10）渦輪螺旋槳發(fā)動機，其性能輸出功率是800Kw，800Kw 級渦輪螺旋槳發(fā)動機完全可以和PC-9 采用的PT6A-62（708Kw）發(fā)動機相比。

另外，輕型彈射座椅也是世界典型軍用螺旋槳教練機的標(biāo)配，且價格昂貴，中國能夠獨立自主研發(fā)彈射座椅，但輕型飛機的彈射座椅沒有現(xiàn)成的產(chǎn)品，其研制過程和研發(fā)生產(chǎn)成本都會對中國發(fā)展軍用螺旋槳教練機帶來影響。

3 結(jié)語

對于軍用螺旋槳教練機，必須在飛機性能、座艙顯示、彈射救生和控制環(huán)境方面與后續(xù)高級教練機充分銜接，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，可為新時期軍事作戰(zhàn)背景下構(gòu)建合理教練機體系提供參考。