世界典型軍用螺旋槳教練機研究

樊 宇，張玉虎，李慶誼

（空軍航空大學初訓基地，遼寧 阜新， 123100）

0 引言

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

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制造的單發螺旋槳發動機、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，獲得皮拉圖斯授權的美國豪客比奇飛機公司參加美國空/海軍聯合初級教練機系統（JPATS）的投標，在PC-9 的基礎上改進研制出美國版的PC-9MK2 ，即教練機領域的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 是巴西航空工業公司為巴西空軍研制的初級教練機（見圖3），1978 年開始設計， 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、委內瑞拉、安哥拉等多個國家。英國肖特兄弟公司（Short Brothers）于20 世紀80 年代根據空軍需求，在EMB-312 基礎上改型，生產出S-312 T1 教練機。 在“巨嘴鳥”之后，巴西航空工業公司又推出性能更加優異的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，該機型設計時更加注重對地攻擊使用的需求，且專門發展了輕型攻擊型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），巴西航空工業公司和美國內華達山脈股份公司合作開發了A-29“超級巨嘴鳥”，A-29 在阿富汗戰場上多次亮相。

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 綜合航電系統首飛成功。TA-20 教練機的總體設計源于DART-450，中電科蕪湖鉆石公司之所以能夠引進該機技術，并成功研發TA-20，主要緣于2017 年萬豐奧特控股旗下的萬豐航空工業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和管理權。

圖6 TA-20

據defence-ua 網站2022 年2 月4 日報道，奧地利飛機制造商鉆石工業宣布其新的DART-750 發動機不再選用烏克蘭馬達西奇公司的產品，而決定采用加拿大普惠公司PT6A-25C 發動機，以促進飛機在西方市場的推廣。 DART-750 的基礎也是DART-450。

1.4 俄羅斯雅克-152/UTS-800

根據2018 年出版的資料， 俄羅斯國防部已經確定選用雅克-152 替代雅克-52。 雅克-152（見圖7）是俄羅斯雅科夫列夫設計局最新研制的單發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，靜態展示的UTS-800 教練機（見圖8）原型亮相，俄羅斯技術集團透露，UTS-800 教練機在2021 年底進行首飛。 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的VK-800SP 渦輪螺旋槳發動機，起飛功率最高900 馬力（662Kw），連續輸出功率為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—北約聯合噴氣機飛行訓練項目。巴西“巨嘴鳥”系列在世界上裝備國家多，數量大。 DART-450 采用的整機碳纖維和側桿操縱設計代表了軍用螺旋教練機的材料和技術發展方向，且DART-450 的“中國版”TA-20 已經在國內試飛。 雅克-152 曾經是雅科夫列夫設計局與航空工業洪都簽約合作研發的項目，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80 年代初首飛，到現在依然在生產銷售，并且衍生出很多的新型號。 ②裝配渦輪螺旋槳發動機，彈射座椅，飛行性能和座艙環境與后續機種銜接較好， 可根據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 根據配置不同單價500~800 萬美元（2007 年），美國T-6A 根據配置不同單價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 生產線， 計劃生產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動機，渦輪螺旋槳發動機屬于渦輪燃氣動力裝置，價格并不比渦噴、渦扇發動機便宜。這幾款典型軍用螺旋槳教練機的經濟性主要體現在使用年限、每飛行小時的費用上。例如：EMB-314 訓練型的使用壽命為18000 飛行小時，PC-9M 訓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 渦輪螺旋槳發動機首翻期4500 小時，按照每飛行小時的費用來進行計算，這幾款典型軍用螺旋槳教練機具有較高的性價比。

2.2 中國發展軍用螺旋槳教練機難在何處

中國很早就關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，在沙河機場進行飛行表演并與中國的技術人員進行座談，中方派出5 名飛行員與瑞士試飛員進行了評定性飛行，PC-9 的性能受到中方人員的好評，當時PC-9 的價格為200 萬美元。 隨著時代發展，雅克-152 出現了，雅克-152 是雅科夫列夫設計局與航空工業洪都雙方共同設計、共享知識產權、分享國際市場份額的產品。 航空工業洪都項目型號代號為“L7”，并首先生產出了試飛試驗樣機， 參加了2010 年珠海航展地面靜態展示，并于當年完成了測試性內部首飛，后生產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，中國航空工業進入了“20 時代”，殲20、運20 等先進飛機大量列裝部隊，僅從中國航空工業的技術層面看，研制一款并不屬于尖端裝備的螺旋槳式基礎教練機并不難，有軍事專家認為，關鍵之關鍵在于缺乏一款性能和加拿大普惠公司PT6A 發動機相似，最大功率在600~1200Kw的國產渦輪螺旋槳發動機。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，裝配的發動機都是加拿大普惠公司PT6A 系列發動機，DART-450 的后續改型DART-750 也計劃采用PT6A 系列發動機。PT6A 系列發動機自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），是世界上應用最普遍的渦輪螺旋槳發動機，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 發動機。

中國航空發動機工業雖然與世界發達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渦輪螺旋槳發動機。根據《民航經濟與技術》1999 年5月報道，航空工業總公司第608 研究所和南方動力機械公司等單位共同設計、生產、制造了渦槳9 發動機，使用功率500Kw， 其目標是取代國產運12 運輸機上正在使用的PT6A-27 發動機。2018 年珠海航展，中國航空發動機集團有限公司展出了不少渦輪螺旋槳發動機，其中有兩款可應用于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，質量168kg。另一款為AEP-80（見圖10）渦輪螺旋槳發動機，其性能輸出功率是800Kw，800Kw 級渦輪螺旋槳發動機完全可以和PC-9 采用的PT6A-62（708Kw）發動機相比。

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

3 結語

對于軍用螺旋槳教練機，必須在飛機性能、座艙顯示、彈射救生和控制環境方面與后續高級教練機充分銜接，才能使飛行學習曲線更為平滑，提高訓練質量和訓練效益。 研究世界典型軍用螺旋槳教練機，可為新時期軍事作戰背景下構建合理教練機體系提供參考。