中国有这样一款飞机,它是珠海航展的常客,珠海航展办了十二次,其中十一次就有它的身影;它已经面世20多年,却非但没有减产停产迹象反而在近10年越卖越火;它易操作且机动性好、易维护且可靠性高,创下多个中国第一。
它,就是K-8(JL-8)教练机。
(一)“内秀”的气动布局,让它一架能当几架用
教练机,顾名思义是训练飞行员基本飞行技术的专用飞机。它不像战斗机那样对最大速度、升限、爬升速度有较高要求,但为了适合初学学员,却需要能容忍新飞的各种粗暴操作。同时,新飞行员训练中经常需要应对失速/尾旋等危险飞行姿态,操作稍有不慎就会机毁人亡,这就要求教练机有极好的操作响应度和中低空/中低速飞行性能。
K-8采用两侧进气、串列座舱、中等展弦比下单翼、单垂尾/低平尾和前三点起落架的布局,看起来这样的气动布局和国际主流同类教练机没太大差异,然而在细节上,K-8却又有诸多“内秀之美”,使得在总体布局类似的情况下性能却进一步提升。
K-8教练机尽管采用了平直翼这种“复古”的翼型,然而在整机的气动细节上又专门进行设计优化以适应教练机飞行特殊的性能要求
与其他同类机型相比,K-8教练机两侧进气道口较大,冲压作用较大,进气外唇面为翼型形状,有利于提高速度压,内唇为椭圆型,进气量更为充裕,抗畸变能力更强而不易引发发动机失速、喘振或停车等事故,大大提高了训练安全度。
由于现代高机动性战斗机越来越突出强调大迎角以至包括失速和过失速状态下的机动性已成明显趋势,因此,为培养未来战斗机飞行员的优秀教练机也应当有一定程度大迎角机动飞行性能。
而K-8教练机为了提高大迎角机动飞行能力,机翼布局采用小后掠和后缘适当前掠的设计,通过弯、扭组合设计,并配合可产生升力贡献的机身进行组合修形,从而控制了翼面的气流分离,隔离了大迎角、大侧滑角飞行条件下的偏离,取得了零速和大的负迎角状态下稳定性,提高失速迎角,并在操纵性上减小了惯性力矩,便于飞行员及时改出。
特别值得一提的是,K-8是国内外极少数能够完成“眼镜蛇”机动的机种之一,这种过失速机动动作最早由苏-27、米格-29在航展中表演成名,这也反映出K-8飞机的大迎角性能和低速性能都是非常出众的。
正是K-8内秀的气动设计,使得K-8的速度范围大,远远超了各国同级教练机。
它的最低速度(机动表速度)达到了262千米/小时,失速速度就更低了,不但小于捷克L-39的165千米/小时与阿根廷(德国)IR63的162千米/小时,也低于意大利高教MB339的149千米/小时和S. 211的138千米/小时。而最高805千米/小时的平飞速度也在同类型产品中位列前列。
较宽的飞行速度范围让飞行员在训练中能接触到更多的训练科目,使得飞行员得以较容易改飞各类战斗机,让装备国能用一种机型覆盖原来多机型才能完成的训练任务,从而降低装备采购成本。
2018年11月亮相珠海航展装备K-8(JL-8)教练机的红鹰飞行表演队也打破了原来K-8换装国产发动机后飞行性能下降导致无法作密集编队飞行的传言
(二)有了这些“开口”,修飞机“姿势水平”终于不用太高了
教练机使用频率较高,常会频繁起降,这就要求其需要有较好的维护性与较长的故障间隔时间以提高出动架次。
飞机的机体表面通常都是覆盖着一块块铝制蒙皮,再以铆钉将其固定,过去如果要想检修机体内的故障,免不了一堆钻头冲枪对着敲敲打打一番。而为了让修飞机告别“拧螺丝”的烦恼,K-8超过一半的常卸口盖均为快卸锁而不需要额外的拆卸工具。
K-8在机体上开设了大量的可维护舱口,机身维护口盖面积为机身表面积的32%,大大小小口盖数量多达134个。同时,只需目视观察即可排查出一般类型的机械故障,提高了排查发现故障的速度。
更重要的是,这些维护舱口的设计高度也非常合理,大部分可以在站立高度进行日常维护工作,操作人员不必进行弯腰驼背或者卧地等奇怪的姿势就能够着维护部位,极大地降低了机务人员的工作强度。
机务们的心声:自从改修K-8,腰不酸了背不痛了,多年的颈椎病也不犯了......
军机的日常维护中,要数发动机维护难度最大、费时最久,作为占机体内空间最多、且装配精度要求极高的部件,光是完好无损拆卸下来就是一件令人头痛的事。
在K-8教练机之前,国内战术飞机均采用脱开后机身来进行发动机的拆装和维护。这种设计虽然对接结构简单、受力条件好,但最大的问题便是更换拆装和维护发动机时的工作程序相当繁琐,需要拆装大量的螺钉、衬套、垫圈等,前后机身对齐配合困难。
如果飞机刚结束高机动飞行动作,机尾外罩螺钉也因飞行气动摩擦产生高温产生变形而难以拧上,而不得不待其冷却后方可进行安装,这就会极大地延长发动机维护时间。而若是安装和维护不当,将存在一定的安全隐患,甚至因此发生事故。
K-8教练机的发动机安装位下方为敞开式大口盖,从下往上托装方式,提高了维修性能,改变了以往“拆飞机”的老传统。现在K-8教练机拆装一次发动机时间不超过50分钟,遇上发动机故障甚至只需卸下发动机舱舱盖——拆下发动机——换台新发动机——盖上舱盖这四步即可。所需要的维护工具、维护条件与人员数量也大大减少,从而降低了维护成本。
有了发动机下发的敞开式大口盖,K-8换发动机也就比“把大象塞进冰箱”多了一个步骤,比原来整个后机身拆下来省事多了
K-8上还首次在机体承力件、气动部位上大规模应用了复合材料,如全复合碳化纤维共固化结构垂尾,碳纤维面板凯夫拉纸蜂窝结构的方向舵、采用新型航空合金的蜂窝结构的副翼等。复合航材不仅重量轻,使用寿命也较传统航空铝材更长,其一体化成型同时还大大减少了紧固件和零件的数量,减少了工艺装备和装配工作量等。这也缩短了K-8在更换上述部件时的维护时间。
K-8教练机也是中国首款在垂尾等位置大规模运用复合材料的军机,复合材料的运用既有利于减轻结构重量,抗疲劳的特性也有利于降低因金属疲劳造成的事故
据统计,K-8飞机的出勤率为90%以上,而平均故障间隔超过15小时,再配合高效便利的维护方式,可保证一天内起降10个架次,从而大大提高了飞机架次生成效率。
(三)别看它是个教练机,航电系统可是很高大上的
K-8教练机一开始便考虑面向国际市场,因此初生时航空电子系统大量配备了西方成熟、先进的商业现货。
不过,考虑到成本的问题,最初的K-8并没有选择平显,而是采用了价格比较低的国产射瞄-8光学瞄准具,它配备了数字化传感器用来采集迎角、空气全压、静压、航姿等数据,然后传递给大气数据计算机,经过处理后向瞄准具进行输出,向飞行员进行显示,也可以经过步进电机去控制武器装备。
与国内此前多款战机相比,设计伊始便与国际接轨的K-8(基本型)座舱无疑要洋气许多
随着配备较为先进的航空电子系统和玻璃化座舱的第三代战机在国内外空军装备规模的不断扩大,对飞行员训练的要求越来越高,同时越来越多发展中国家的空军为了保持一定装备规模的同时减少运作成本,也大量采用航电升级后的教练机用于执行空中拦截与地面支援任务,因此,K-8原有航电系统升级也势在必行。
而随着近年中国航空电子系统的技术水平突飞猛进,先进数据总线、任务计算机、玻璃化座舱等技术已经成熟,在这种情况下,中国对K-8型飞机采用国产新型的航空电子设备也可以全面替换升级K-8上面原有的进口航空电子设备,以避免受制于人。
升级后的K-8教练机换装了国产数据数据总线,座舱拆除了射瞄-8光学瞄准具和老式指针式仪表,换装国产平显/武器瞄准系统,将过去由各种仪表分别显示的武器、火控和综合导航信息整合到一起,避免了飞行员在飞行时被众多的数据信息干扰,提高了学员对飞机的控制能力和对紧急情况的反应能力,从而避免操作忙乱引发的飞行事故,并且可以提前培训飞行员良好的飞行习惯和战术意识。
而座舱仪表也升级为多功能显示器,可以显示飞行及发动机工作状态等信息,大大提高了飞机的人机工程效能。
此外,导航系统也在原有惯导陀螺/塔康导航系统的基础上添加了卫星导航系统,提高飞机的导航精度和效能。
在换装新型“玻璃化航电座舱”后,K-8教练机的座舱界面已可媲美三代机。例如巴基斯坦装备“玻璃化”K-8P后便直接拿它当高教机用,学员在K-8P上训练后可直接转飞三代机同型教练机
根据国内外普遍采用电传飞控、放宽静稳定度的三代机训练及需要,K-8还发展了IFSTA改型,又称K-8V多轴变稳机。它由K-8教练机改装而来,可模拟复杂的飞行状态,具有了高级教练机的一些特性。
K-8V可以通过改变飞控软件的模式而改变飞行的品质,从而在一架飞机上模拟多架不同飞机的飞行特性,也可在飞行训练中输入特定参数来模拟出失速、尾旋等险情以锻炼飞行学院的应对能力,甚至将仍在图纸阶段的战机设计参数输入到其模拟设备中,进行模拟飞行试飞,从而对其进行验证评估并作出改进。
尽管外貌上K-8V与其他K-8教练机没有太大改变,但在引入电传操控多轴变稳系统后,K-8V已具备了部分与三代机相当的飞行特征
未来,K-8V还将发展为五轴向变稳,加装光纤传输飞行控制系统、发动机数字全权限控制,从而验证并加入部分未来(四)五代战斗机的操控特性,使这架已经面世二十多年的教练机在未来迸发出新的生命力。
结语
K-8教练机是中国“第一款可实施眼镜蛇机动的军机”、“第一款全面开展可靠性、维护性综合保障设计的飞机”、“第一款向国外输出完整生产线的军机”……已累计出口近400架,成为中国通过贸易方式出口的最大海外机群,占全球同类机型的80%,未来预计总销量将达1000架。
它易操作且机动性好、易维护且可靠性高、买得多还送“装机秘籍”,成功为中国航空工业赢得了良好声誉。