K-8V變穩機

K-8V變穩機（英文：Hongdu K-8V IFSTA，代號：K-8V），是中國航空工業試飛中心在K-8教練機基礎上改裝的試驗用飛機。

K-8V變穩機能模擬多種型號戰鬥機的空中飛行特性，甚至在下一代戰鬥機沒有研製出來之前，將圖樣上的設計參數輸入到該機的模擬設備中，即可進行模擬飛行，從而達到驗證、評估、最佳化和訓練的目的。K-8V飛機可裝入8套參數，模擬8種飛機的飛行狀態特性。K-8V飛機具有三個自由度（俯仰、橫滾、偏航），裝有二餘度數字式電傳操縱系統，保留了原機機械操縱系統作安全備份裝置。它相當於一個空中試驗室，可用於飛行控制、飛行品質、人機工程、飛行模擬等項目的試驗研究。

K-8V變穩機的研製獲得2001年度中國“國家科技進步二等獎”。

基本介紹

• 中文名：K-8V變穩機
• 外文名：K-8V（Integrated Flight Test Simulate Aircraft，IFSTA） 
• 前型/級：K-8教練機
• 研製單位：中國航空工業試飛中心
• 研製時間：1991～1998年
• 飛機類型：綜合飛行測試模擬飛機
• 首飛時間：1997年6月
• 研製國家：中國

發展沿革

歷史背景

變穩飛機是一種用途廣泛、效率高、成本低的仿真試驗飛機，作用主要包括飛行品質研究、飛行控制技術研究、新機模擬驗證以及試飛員培訓等。試飛中心作為國內最早進行此項研究的機構，已成功研製出具備單自由度和3自由度變穩控制能力的兩代變穩飛機，對中國航空技術的發展以及型號研製起到了巨大的推動作用。

中國第一架專用試驗機改裝是從20世紀60年代起步的，試飛中心從1966年4月到1968年8月，歷經兩年時間，將轟5原型機改裝成轟5彈射試驗機，完成了具有里程碑意義的中國第一次大型試驗機改裝，填補了中國航空史上座椅彈射試驗機的空白；緊接著，在70年代完成了中國第一架航空物理探礦飛機的改裝；80年代完成中國首架單軸變穩飛機的改裝；90年代中期，研製成功中國第二代變穩飛機——K8V綜合空中飛行模擬試驗機。隨著飛行試驗技術跨越式發展，超聲速紅外吊艙的研製、雷達電子試驗機改裝、發動機空中試車台大型改裝等相繼完成。試驗機改裝關鍵技術突飛猛進，總體設計技術、系統設計技術、機載試驗系統研製技術、各類吊艙和外掛物改裝技術取得突破。

BW1研製

BW-1，即“變穩1號”。中國第一代變穩機，是殲教-6用於科研試飛的重要改型。

1980年代，中國航空工業開始涉足先進的電傳飛控系統領域。變穩機作為電傳飛控系統的重要檢驗手段之一，研製勢在必行——當然，變穩機的作用不止於此。中國飛行試驗研究院在確定變穩機平台時選擇殲教-6。殲教-6雖然老舊，但各種特性均已掌握，這對於檢驗電傳飛控系統是有利的；變穩1號，加裝了一個機腹設備艙和背鰭鼓包。1984年事故後重新研製的變穩機就是BW-1，該機加裝了數字式氣動變穩系統、模擬式電液伺服人感系統、數字式目標跟蹤顯示系統、機載數據採集記錄和遙測發射系統、試驗信號放大器、大氣擾流信號發生器和各類感測器、變換器、電氣和液壓副件等共136項。在外觀上，BW-1加裝了一個機腹設備艙和背鰭鼓包。1989年4月22日，BW-1首飛成功。至當年9月28日，BW-1完成全部閉環試飛。

研製啟動

K-8V變穩機，即綜合飛行測試模擬飛機（Integrated Flight Test Simulate Aircraft，縮寫：IFSTA），又稱多軸變穩機。K-8V變穩機是中國航空工業由K-8教練機改裝而來，該改型可模擬複雜的飛行狀態，代號K-8V，具有了高級教練機的一些特性。K-8V能模擬多種戰鬥機空中飛行特性，甚至在下一代戰鬥機沒有研製出來之前，將圖樣上的設計參數輸入到其模擬設備中，即可進行模擬飛行，從而達到驗證、評估、最佳化和訓練的目的。該設備可裝入8套參數，模擬8種飛機的特性。

中國空軍塗裝的K-8V變穩機

中航工業試飛中心在20世紀90年代將K-8V原型機改裝而成的試驗研究機。試驗機改裝是飛行試驗的基礎。飛行試驗要完成試飛數據的採集和傳輸，就需要把機載試驗設備和測試設備改裝到飛機上，實現從飛機到試驗機的屬性轉變。所謂試驗機改裝，就是結合試驗研究機研製需要，按照總體技術要求對原型機的結構、系統、軟體和狀態進行更改，以安裝被試系統和試驗任務系統，適應飛行試驗研究和演示驗證需要。試驗機設計改裝技術就是一門為飛行試驗設計試驗平台的技術。

研製進程

研製K-8V時，320廠曾尋求與美國卡爾斯班公司等西方集團合作，但西方集團一方面受官方限制不可向中國輸出先進航空技術，另一方面要價太高。美國國家試驗學校曾表示願意合作，但僅僅限於訓練方面。

320廠最終主要依靠自身力量，完成了K-8V的研製。根據320廠設計人員後來與英國宇航公司的交流，發現雖然雙方從未在多軸變穩領域合作，但走的路子相同，甚至使用的軟體都幾乎一樣。與殲-6改進的BW-1單軸變穩機相比，K-8V採用了雙余度、機械保障電傳飛行控制系統，在三個軸向上實現了變穩，是具有實用意義的變穩試驗機型。未來K-8V將發展為五個軸向變穩，加裝光纖傳輸飛行控制系統，並實現發動機全許可權數字式電子控制。

K-8V（IFSTA）由中國飛行試驗研究院（代號：630所）總負責，中國航空附屬檔案研究所、航空計算技術研究所和320廠等單位參加。IFSTA又稱變穩飛機，其特點是可以通過特殊的自動控制系統來改變系統或飛機的穩定性，從而模擬其他飛機特性，甚至可以在空中模擬剛剛完成設計的飛機的飛行特性。

K-8V變穩機試驗機於1992年立項，1997年6月首飛成功。

1998年9月，K-8V變穩機完成驗收試飛，隨後投入套用研究。

由於世界上只有美國、英國、法國和俄羅斯等少數航空強國擁有該項技術，因此K-8V變穩機的研製成功獲得2001年度“國家科技進步二等獎”。

K-8V變穩機在科研試飛中

技術特點

總體設計

K-8V變穩機與殲-6改進的BW-1單軸變穩機相比，K-8V採用了二餘度、機械保障電傳飛行控制系統，在三個軸向上實現了變穩，是具有實用意義的變穩試驗機型。未來K-8V將發展為五個軸向變穩，加裝光纖傳輸飛行控制系統，並實現發動機數字全許可權控制。

K-8V（IFSTA）採用了南昌飛機公司研製的K-8噴氣教練機作為原型機，前駕駛艙改為試驗評定駕駛員艙，前艙駕駛員在電傳系統工作時控制飛機、完成試驗評定任務；後艙作為安全/教員駕駛艙，保留了原機全套操縱系統及飛行儀表系統，在變穩系統不接通（即斷開）狀態下，安全駕駛員可利用原機的機械操縱系統控制飛機，安全/教員駕駛員控制著飛機/系統的工作模態（狀態）及試驗參數的選擇；變穩系統的控制舵機通過離合器與原機機械操縱系統並聯，在變穩系統工作時離合器合上，由前艙飛行員通過變穩系統控制飛機，當變穩系統故障或正常斷開時，飛機即可由後艙飛行員控制。

K-8V變穩機三視圖

動力裝置

K-8V變穩機採用中國國產渦扇-11發動機。渦扇-11源自烏克蘭進步機械設計局（Motorsich）的АI-25ТL (АI-25ТLК) （據部分資料稱，該發動機由AI-25發展而來，也有稱K-8使用同一設計局的AI-222-25渦扇發動機）。АI-25ТL (АI-25ТLК) 海平面最大推力1720千克，燃油消耗率最大狀態0.575，直徑為3358х985х958毫米（ТLК為2860х868х959,5），淨重350千克。與基型相比，改進型號提高了壓氣機壓縮比等指標，從而提高了推力。該系列的發動機還可用於捷克L-39等小型飛機。

飛行特性

K-8V（IFSTA）研製的最終目標是實現一架具有五自由度（三軸轉動特性、升力特性和推/阻力特性）變穩能力並配有可變人感特性、可程式多功能顯示系統、完善的機載測試系統的空中飛行模擬試驗機，它可滿足除直升機外大部分軍用、民用飛機的有關技術驗證和空中模擬使用要求。由於新型號研製的迫切需求及經費原因，IFSTA試驗機在工程實施上採用分兩步走的方案，即第一步首先完成三自由度（三個旋轉軸）的變穩控制，隨後再增加直接升力和推力/阻力自動控制，從而提供完善的姿態和軌跡回響的模擬。該試驗機主要套用於：飛行動力學、飛行品質研究；·飛行控制新技術、新方案的研究驗證；飛行試驗研究，如新機/新系統試飛方法、參數識別方法、評價方法研究等；新機空中飛行模擬試驗評價及首飛飛行員的培訓；人機界面，特別是人機迴路對飛行品質影響的研究；地面模擬器校核及地面模擬－飛行試驗相關性研究；試飛員培訓。

中國國內最新的五自由度變穩飛機飛行控制技術已在地面試驗台得到驗證。5自由度變穩控制能力是在3自由度（俯仰、滾轉、偏航）3個方向進行變穩定性模擬的基礎上，增加了直接升力和自動油門控制功能，可完成諸如航跡飛行特性、大包線飛行特性、升力特性模擬等多種飛行任務的空中模擬試飛課題研究，可滿足現階段及後續各類先進電傳飛機空中飛行模擬需求，達到國際先進水平。此外，為滿足當前試飛員培訓需求，在通用變穩機地面試驗台項目推進過程中，試飛中心變穩機科研團隊在控制律最佳化設計、提高系統易用性方面進行了一系列探索，有效提升了現有的IFSTA變穩飛機的功能、性能和易用性等，在試飛員培訓過程中發揮重大作用。

巴黎航展上的K-8V變穩機

性能數據

服役動態

K-8V變穩試驗機（IFSTA）投入使用後已完成多種型號模擬和專題驗證研究，如某新機首席試飛員小組培訓，PIO（駕駛員誘發振盪）研究，某新機飛控系統控制律驗證和品質評價，某型飛彈地形識別系統驗證試飛，新型飛機顫振激勵系統（FES）驗證試飛和大量試飛員培訓教學試飛，等等。此外，該試驗機研製成功後還多次與國外試飛員學校、試飛研究單位、空軍和相關研究機構等就試飛員培訓、變穩機設計及套用技術等進行了廣泛交流並得到高度評價。

總體評價

K-8V變穩試驗機已成功地套用於某新機的研製試飛中，成為新機首飛及試飛研究的重要工具和空中演示試驗平台。K-8V變穩試驗機採用的數字式電傳-飛控系統和模態數控顯示系統等多項航空領域尖端技術，成功跨人此領域的國際領先行列。它的研製成功，為中國產新機研製尤其是跨代飛機的高新技術開發、預先研究提供了科學可靠的研究手段和驗證工具，同時開闢了中國試飛員培訓及系統仿真研究既經濟又高效的途徑。它的研製成功，將對中國航空高新技術的套用和發展產生重大影響，縮短了預研轉人型號套用的周期，從而縮小了與世界航空先進技術的差距。

K-8V變穩試驗機是中國自行研製的具有世界先進水平的首架新型變穩飛機。該機也叫空中模擬飛行試驗機，任何飛機的參數只要輸入其機載電腦中，就可以模擬出該飛機的空中特性，因而被譽為“空中魔術師”。世界上只有美國、英國、法國、俄羅斯和中國5個國家有此種飛機。（《兵器知識》、人民網 評）

K-8V變穩機