军事科普：直－8（Z－8）大型直升机

直-8（中国代号：Z-8，英文：Changhe Z-8，中文命名：“神雕”-8）直升机，是我国在20世纪90年代以法国SA321直升机（“超黄蜂”直升机）为基础仿制改进的13吨级多用途直升机。 直-8由航空工业中国直升机设计研究所和昌河飞机工业（集团）有限责任公司联合研制，该型直升机于1976年开始设计，1979年至1984年设计中止。后重新启动研制工作。直-8首架原型机于1985年12月11日首次试飞，第2架原型机于1987年10月试飞。1989年12月采用部分进口部件的直-8完成技术鉴定。1994年8月国产化率达到86%的直-8通过国家设计定型。 直-8直升机是单旋翼带尾桨多用途直升机，在标准状态下有较大的功率储备，具有飞行性能好、使用寿命长，飞行安全，操纵容易，使用维护方便，应急时可在水面起降等特点。 直-8有多种改型，装备空军、海军航空兵和民航部门。 20世纪60年代，我国为提高部队的空中机动作战能力，提出研制一种可以装载一个排的新型直升机，编号为直-7。计划采用两台792型涡轴发动机，旋翼主桨叶为6片，最大起飞重量14.4吨，有效商载3.5吨，最大飞行速度240千米/小时，航程350千米，实用升限6000米。由于当时我国经济技术基础薄弱，直-7的研制进展并不顺利，难以在80年代初投入使用。而我国在70年代已经决定计划进行向太平洋发射远程运载火箭试验，即718工程。718工程包括舰载直升机分系统，执行返回舱低高度轨迹的测量、落点测量及返回舱的搜索与打捞。考虑到当时我国还没有舰载直升机，因此要提前进行相关系统的改装和训练，而直-7显然无法满足进度。 根据718工程要求，自1973年起，我国从法国宇航公司陆续购进了14架SA.321Ja“超黄蜂”大型多用途直升机，交由海军航空兵部队用于718工程。1975年我国开始对SA-321直升机的改装工作，共完成遥测、航测和搜索打捞飞机三型四架的改装。1980年5月18日我国向南太平洋发射远程运载火箭，718工程改装机仅用5分钟就完成了火箭返回舱的打捞任务。进入80年代为提高中国海军的反潜能力，相关厂所在SA-321的基础上改装了反潜直升机，为其配备从国外引进的ORB-32WAS型对海搜索雷达、HS-12型吊放式声呐及音响处理设备和A-244S型航空反潜鱼雷。首架改装反潜直升机于1987年在上海首飞成功，填补了海军装备的空白，并且通过该机的改装我国掌握了直升机反潜装备的研制。 由于SA-321直升机的性能较好，航空工业部门研究认为该机的先进程度超过正在设计的直-7，且该机能舰载和水上起降，随后决定在“超黄蜂”的基础上测绘改进研制直-8大型多用途直升机。1976年国务院、中央军委常规装备发展领导小组以常装（1976）10号文向三机部和国防工办明确下达测绘设计新直升机任务，并命名为直-8。 三机部直升机设计所（602所）和昌河飞机制造厂（372厂）共同组成直-8测绘设计室，全面开展工作。1980年3月21日，海军、三机部提出，研制直-8的主要目的是为海军提供反潜直升机，但由于测绘样机为运输型，国内研制搜、攻潜设备周期又较长，故拟先搞基本型，于1984年定型，同时抓紧反潜系统的研制，以便尽快搞出反潜型。1984年6月，国家计委、总参谋部、国防科工委正式批文加快直-8研制，并对研制工作做了明确安排，确定研制工作分两步走，先混装，同时抓紧研制，应于1990年设计定型，并下达了经费额度。1984年10月，航空工业部决定建立直-8现场指挥部和直-8总设计师系统，大大推进直-8的进展。为确保安全， 直-8进行了一系列可靠性试验，如风洞试验、疲劳试验、全机静力试验、全机偏航和最大正过载飞行情况试验、首飞前50小时地面长试等50项试验。1985年10月，完成了02架机总装，1985年12月11日，直-8的02架机首飞成功。1986年，完成调整试飞。1987年转场南昌、北京进行飞行表演，并完成03架机的调整试飞。1989年12月采用部分进口部件的直-8完成技术鉴定。1989年直-8完成技术鉴定并交付海军航空兵使用。不过考虑降低技术难度的考虑，这时的直-8一些关键设备仍旧依赖进口，其国产化率低于50%，如尾桨毂、主桨叶和桨毂等。 20世纪90年代初，我国开展了尾桨毂、主桨叶和桨毂等的国产化工作。1992年国产旋翼桨叶、旋翼桨毅进行了全面考核和地面长试与鉴定试飞，1994年8月国产化率达到86%的直-8型直升机通过国家设计定型。 1993年6月1日，直-8首飞西沙获得成功。 我国仿制直-8的目的主要是为了获得一种可靠的海军直升机，因此直－8最初的研制型号即为海军运输型。1989年8月起，直-8海军运输型交付海军使用，先后完成了军事演习、西沙航班、抢救病员、运输物资、抢险救灾和海防等任务，1997年获得国家科技进步二等奖。从开始仿制到设计定型，耗时18年。 衍生型号 直8-A 直-8的原型机是为海军研制的，从1992年起，根据空军和陆航的需要，对直-8进行了改进，这就是直-8A军用运输直升机。与原型机相比，直-8A的主要改进包括：减重、增加升力和提高发动机功率3个方面。按照研制任务书的要求，在不改变直-8基本型承力结构强度、刚度和传力路线的基础上，对机体结构、系统和机载设备进行了改型设计；机身下船体由水密铆接改为普通铆接，取消了起落架浮筒；选用重量轻、性能好的机载设备和材料，包括256型雷达高度表和661型气象雷达等；取消机载液压应急系统并保证双余度单备份能力。改型设计使空机重量降低300千克。 旋翼改型设计的指导思想是在不影响旋翼大梁承力和疲劳寿命的前提下，通过采用先进桨尖形状，提高旋翼悬停效率。因此，改型设计集中在桨尖形状优化设计上，采用了尖削桨尖，桨毂和尾桨均未改动。旋翼模型试验和全尺寸旋翼对比飞行试验结果表明，改型后旋翼效率提高了2%以上，直-8A在起飞重量为9,000千克时，悬停高度由直-8的6,000米增加到6,700米。由于SA.321型直升机在法国早已经停产，相关配件也不再生产，而中国引进的SA.321直升机的桨叶等已经到寿，在这种情况下我国为进口的SA.321换装了直-8A的桨叶。 1993年直-8A正式开始研制，1995年12月22日首飞成功，1999年通过技术鉴定，2002年装备陆航部队。主要用于部队机队作战、武器装备的空运和后勤物资的输送及战场救护等。 直-8A为加大发动机功率，将涡轴-6型发动机改为涡轴-6A发动机，单台功率增加了约70马力，并实现了主减速器和燃油调节装置的国产化。虽然直-8A在性能上比直-8有所提高，但受限于设计理念及制造工艺，其装备部队后存在着故障率高和完好率低的缺点，影响了部队训练和战备任务的完成，其配套的涡轴-6A型发动机一直存在着重量大、输出功率低、油耗高和故障率高的缺点，对直-8A性能的影响很大.还有就是该机高空性能很差，致使直-8A只能在海拨3000米以下的机场起降，不能在青藏高原使用，因此限制了其使用范围，因此陆航并没有大量的采用直-8A。对于海航来说，虽然直-8A内部空间大、载重量大、航程也比较远，可以改装反潜直升机，但由于中国海军当时主力水面舰艇普遍吨位偏小，难以搭载13吨级的直-8作战，所以该机基本上作为岸基直升机来使用，因此装备数量也不多。 直-8J/JA/JH 进入21世纪，根据军事斗争形势的需要，随着中国海军大型舰艇的逐步服役，大型两栖登陆舰艇等具有操作大型直升机的可能。中国海军将两栖作战能力放在了重要的位置。为此中国航空工业在直-8海军运输直升机平台基础和技术储备上，开始研制直-8舰载运输直升机。此项目于2002年12月开始立项，代号直-8J。 与直-8海军运输直升机相比，直-8舰载运输直升机具有可折叠的旋翼、斜梁、桨毂和尾传动轴，液压、电气等系统也进行了相应修改；换装了高压起落架；更新了绝大部分通信、导航设备；以429总线为基础进行航空电子综合化设计，增装组合导航系统、综合显示系统、发动机参数显示系统、飞行参数记录系统，自动驾驶仪改型为数字式四通道；重新设计系留接头，并对相应的结构进行加强。 直-8舰载运输直升机于2004年12月25日首飞成功。2005年11月鉴定结束，经过了测绘仿制、样机研制、鉴定试飞3个阶段。直-8舰载运输直升机主要用于综合登陆舰、大型运输舰和其他大型舰艇，执行运输兵员、武器装备、战场救护和紧急救援等作战任务。2005年交付了6架直-8舰载运输直升机给海军航空兵部队。有两种改型在服役中：直-8JA用于舰载运送和垂直补给，直-8JH用于医疗后送。 直－8F 直-8投入使用后暴露出费用高、故障率较高等问题，有关厂所决定改进直-8直升机的技术状态，研制直-8F型。直-8F的改进主要集中在以下几个方面：改进升力系统，以先进的复合材料旋翼和尾桨取代金属旋翼和尾桨、更换性能更好的发动机，全面提高飞机的性能、更新机载电子设备。 由于我国主要将直-8作为运输直升机来使用，因此针对高原使用提出了三个“6”的指标（6000米高度、600千米航程、600千克商载），而直-8因为受限于原来的设计无法满足这样的要求，主要是两个方面：一个是旋翼的升力系数和发动机动力不足，在高原空气稀薄的条件下不能提供足够的升力满足直升机在高原条件下的工作需要，配套的涡轴-6A发动机一直存在着重量大、输出功率小、油耗高和故障率高的缺点，对直-8性能的影响很大，因此只能通过换发来提升其性能，以扩大使用范围。 鉴于我国直升机发动机基础薄弱，直-8F采用了进口的加拿大普·惠公司PT6B-67A发动机。PT6B系列是一种成熟的涡轴发动机，PT6B-67A是普·惠公司根据直-8的安装要求而研制的，其采用了电子式燃油控制器等技术，最大功率接近2000马力，比涡轴6提高近30%，重量却降低近100千克，并且大幅度延长飞机的首翻期，达到3500小时，降低了发动机全寿命使用费用。另外直-8F进气口可选装防沙装置设计，满足多沙尘地区使用要求，提高在野外工作的能力，因此座舱上方机体外形上有所变化。换发后的直-8F，具有较大的功率储备，最大起飞功率从1190千瓦提高到了1448千瓦，升限提高到4700米，有效地效悬停由原来的1900米提高到2800米。直-8F型能在4500米高原启动，发动机大幅度增加了首翻期，达到了3500小时。载重提高了20%，最大起飞重量提高到13吨。直-8F型升限提高了40%，改善了高温、高原地区的使用性能，能在4500米高原启动。提高了维修性和可靠性。整体性能有较大的提高。3台发动机并车采用先进的电子控制技术，采用侧向进气、侧后向排气的方式，并且发动机排气口尺寸减小，向后弯折的角度和长度也比早期的直-8要大很多。 原来的直-8的航电系统为离散式，各设备用电缆与座舱显示设备相连，重量大、体积大、可靠性低，随着我国航空电子技术的发展，直-8F采用了以数据总线为骨干的综合飞行显示系统，可以方便、直观地向飞行员显示飞行导航及发动机工作状态等信息。 直-8原来的旋翼和尾桨都是金属结构，桨叶气动外形设计简单，便于加工，但气动效率偏低，铰接式桨毂，结构复杂笨重，相当于20世纪60年代技术水平。因此，为提高直-8的性能和竞争能力，直-8F使用复合材料制作旋翼，并采用先进翼型气动布局。新翼型在常用马赫数下最大升力系数比直-8旋翼的翼型提高20%左右，升阻比提高10%左右。旋翼的悬停效率提高7%，最佳状态可达12%。桨叶的使用寿命可达10000飞行小时。因此直-8F爬升率、使用升限及悬停升限均有较大提高。起飞重量为11吨时，最大爬升率提高20%，使用升限和悬停升限均提高400米。同时由于后期维护费用的减少，全寿命周期费用将会降低。此外，新桨叶具有防冰除冰能力，在此之前我国直升机桨叶未曾采用除冰措施，这主要是因为直升机桨叶除冰技术难度较大，因此早期除了苏联之外大多数发达国家设计的直升机都没有桨叶除冰措施。采用这种新桨叶之后，极大提高了直-8F在复杂气象条件下飞行的安全性能。 直-8F型于2002年8月正式立项研制，2004年8月28日首飞成功，2005年4月完成平原试飞任务，11月完成高原试飞任务。试飞证明，直-8F的使用环境温度可从-45度至+50度，具有运载能力强、安全性好、“三防”能力强、搜索救援能力强的特点及水上起降和漂浮功能。可以满足高温、高原地区和结冰等复杂气象条件下使用，整机的可靠性、经济性、舒适性和适航性比直-8A有了很大的提高。 直-8F批量生产进入服役，用于空军及海航、陆航的救护援助。由直-8F改装的救援飞机装备有搜寻定位导航系统，发现求救信号后能自动进行目标定位和飞行导航；救生电台可以昼夜24小时保持联络；新型机载雷达的搜索范围也比原来增大数倍；机身外侧安装的光电吊舱，可水平旋转360度搜寻四周，也可俯仰观察；既能在昼间可见光条件下摄像，又能通过红外成像进行夜间搜寻；大功率搜寻照明灯，可在夜间旋转照射地面、海面；直升机上还安装配备了液压绞车吊篮、救生筏以及担架、医疗箱等海上救捞和医疗设备。直-8F搜救型的入役提高部队执行紧急救援的能力，在汶川大地震救援行动中共有12架直-8奔赴灾区，在参战指战员和解放军第五七零一工厂的共同努力下，多次圆满完成转移人员、运送货物、喷洒药物等抗震救灾任务。 直-8S 中国海军的搜救体系长期处于专用搜救飞机数量严重不足的状态，在2001年发生“中美撞机事件”之后，中央军委设立专项工程，拨款建立我国完整的搜索救援工程系统。直-8搜索救援直升机（直-8S）是这项工程的重要组成部分。 直-8搜救型直升机主要用于搜索营救跳伞后的飞行人员、救护伤员、运送兵员等任务，还可以执行一般运输和吊挂运输任务。直-8搜救型直升机使用国产的JYL-6F气象雷达（607所）替换了法制的Sylphe雷达，换装了GG-20无线电高度表，增装了769厂研制的JDQ-Ⅲ型超短波定向器和783厂研制的YDK-1A航管应答机等任务设备。 由于直-8海军运输型具有一定的搜救能力，因而直-8S改型工作量不大。2002年10月海军与372厂签订合同，2004年8月3日直-8S交付海军航空兵使用。 直-8反潜型 直-8反潜型可装备吊放声呐、搜索雷达，可采用的武器包括鱼雷或导弹等。执行扫雷任务时，可拖曳一个扫雷具，在距基地92千米的水域以46千米/小时速度扫雷2小时。布雷作战时可携带8枚250千克的水雷。 直-8反潜型的性能数据与直-8基本相同。 直-8K 空军搜救部队长期以来装备的是俄制米系列直升机，2001年，根据空军的要求，372厂开始为空军研制替代米系列的直-8K搜救直升机。 直-8K搜索营救直升机可以在昼夜复杂气象条件下，完成陆地、山区、海上搜救任务，为此专门增加了一些搜索设备并安装了救生绞车。直-8K搜索营救直升机的动力装置为3台PT6B-67A型发动机，可选装防沙石装置，滑油散热系统和灭火系统也进行了改进。 直-8KA 直-8KA空军型运输直升机是在空军直-8搜索营救直升机交付技术状态的基础上，针对空降兵部队的突击运输等任务需求，进行调整的型号。主要用于实施空降作战地区内的兵力机动，武器装备、弹药和物资的收集前送，伤病员的战地救护和后送转移等任务。能在昼夜间复杂气候条件下遂行任务，客货舱内每架次运载武装伞兵25～30名，或收集运输3～4个空投中件，运载及外吊挂重量4000千克，具有一定的自卫防护能力。主要改进是：为满足空降兵部队通信体制要求，更换了超短波电台；在客货舱内加装中件货物装卸设备，增装伞兵索降吊具及信息显示设备；改进环控系统，增装驾驶舱空调制冷系统；取消救生电台和营救吊架。此外，为兼顾执行伤病员战地救护和抗洪抢险任务等的运输保障需要，按比例配置空中广播告警器、液压绞车、救生吊椅、担架、医护人员桌椅和救生艇等设备。 直-8KH 为满足驻港空军部队换装要求，同时提高驻港空军部队执行多样化任务的能力，2010年空军将最新改型的直-8KH型直升机装备给驻港部队使用，这批直升机具有更强大的搜救能力。 直-8WJS 我国重点林区森林火灾一直比较严重。东北林区独特的地势和气候导致森林火灾火势蔓延快、控制难，对专业空中作战力量的需求极为迫切。组建武警森林指挥部直升机支队，主要承担森林防火灭火、抢险救灾、紧急救援等任务，进行远距离快速灭火作战，可进一步提高灭火作战的机动能力。 2009年7月，经国务院、中央军委批准，原武警森林指挥部直升机支队在黑龙江省大庆市揭牌成立。该部队成立后不久就选择了国产直升机作为其标准装备，2009年10月9日，与372厂签订了采购8架直-8WJS森林灭火直升机的合同， 直-8型机首次进入了消防领域。 首批直-8WJS森林灭火直升机将在大兴安岭日常使用。本批直-8WJS森林灭火直升机共有两种型号，其中基本型6架，另外2架是在基本型基础上加装指挥系统。根据合同约定，2009年底372厂将向原武警森林部队交付4架基本型直升机，剩余4架直升机于2010年4月交付。武警装备的直-8仍然保留船形机体，但取消了浮箱式起落架舱。 AC313（吉祥鸟－313） AC313是直-8F的民用型号，或被称为直-8F100型。该机借鉴原有型号平台，采用一些成熟的先进技术，按照中国民航CCAR-29R1部适航标准，采用与国际接轨的适航审定程序自主研发的全新民用直升机。2010年3月18日，AC313直升机在江西景德镇首飞成功。该机最大起飞重量为13.8吨，可一次性搭载27名乘客或运送15名伤员，最大航程为900千米。 该机是典型的单旋翼带尾桨直升机，并列双驾驶构型，配装3台涡轴发动机，前三点不可收放式起降装置， 适合在海洋气候条件和其他各种复杂恶劣环境下使用，可实现野外一般场地起降，执行人员、物资的运输及搜索救援和抢险救灾等任务。 AC313直升机以复合材料球柔性旋翼系统、发动机全权限数字电子控制、大面积复合材料结构、综合化航电系统、数字化设计制造和符合最新适航安全性标准等为标志，实现了我国大型运输直升机整体技术水平由第二代向第三代的跨越。由于注重使用维护细节设计、寿命可靠性设计和保障性设计，在全寿命周期使用经济性方面，AC313比以往机型取得了长足的进步。 直-8预警型 2014年初，一架新型直 -8舰载预警直升机停放在海军辽宁舰甲板上的照片在网络上曝光。这是我国最新研制的舰载直升机，将担负辽宁号航母的预警直升机任务。从照片中可以看到，这架舰载直升机外型上与之前曝光的被认为是直-8最新改进型号的直-18直升机相似，机身刷涂新式的蓝白色涂装，并有中国海军军旗标志。值得注意的是，这架直升机的机身下斜方有一块小的凸起，被认为是预警雷达的位置，在作业时雷达可以开启，平时可以收起。 相关厂所已经开展了预警直升机相关系统的研制，其中关键设备二维有源相控阵雷达系统已经实现了对飞机和舰船等目标的识别，预计该雷达将和数据处理系统、数据链、通信/识别系统一起配备在新预警直升机上，从而提高海军水面舰艇编队的防空预警与水面目标探测能力，它的服役无疑将会增强海军的远洋作战能力。 2015年7月13日环球时报网刊登了一张由网友拍摄的海军直-18反潜直升机最新照片。从照片对比可以看到，与前期曝光的直-18反潜直升机又所区别。 直-8是我国第一种使用涡轴发动机的国产直升机，与使用活塞动力的直-5相比，采用三台涡轴发动机的直-8有着更大的功率、更快的速度和更强的运载能力，在军、民两方面都获得了广泛的应用，直-8直升机在标准状态下有较大的功率储备，具有飞行性能好、使用寿命长，飞行安全，操纵容易，使用维护方便，应急时可在水面起降等特点。 但直-8系列直升机还存在不足。虽然直-8最早是为海军使用而研制，但研制成功后却因为重量过大不能作为舰载反潜直升机使用，只能“上岸”。按照通用运输直升机来说，直-8的性能指标又只与世界六七十年代发展的运输直升机持平。若将其发展的两栖作战用舰载运输直升机与西方水平相比则差距更大。