中国民航航校单双发教练机的选型
摘要：本文在对国内航校选择初级教练机时应注意的十个方面的问题的分析，得出航校初级教练机的选型是需求导向型的选择，对航校初级教练机的主要技术特征进行梳理，最后对未来的国产民航初级教练机的整体性能进行了描述和畅想。
关键词：飞行培训、教练机、选型
民航航校作为职业培训机构，通过对飞行学员科学系统的培训，为民航运行单位输送合格的各类飞机驾驶员，是民航发展的主要基础性行业之一。航校的健康发展，对民航的发展和壮大至关重要。航校的单双发初级教练机，作为航校最主要和最具有民航行业特征的教学工具，不仅价格昂贵，技术复杂，而且还面临着民航培训行业在飞机类别、安全性、经济性、机载设备、飞行性能、教学特殊需求等方面的需要。在飞机选型的过程中，航校的主要决策层往往会面临全球数百种机型而举棋不定，“乱花渐欲迷人眼”，本文将通过对飞机十个方面问题的选择，寻找出适合航校飞行训练的教练机应当具有的主要技术特征。
一、主流航校单双发固定翼教练机的选型
目前国内的航校主要分为军方和民航的航校。民航航校以其教学对象的不同分为体育运动类的航校和运输类飞行员航校。根据运行规章的不同分为CCAR61部的航校和CCAR141部的航校。我们这里主要讨论的是以培养民航运输职业飞行员，以获得飞机类（固定翼飞机）的民航单双发商用飞机驾驶员执照加注仪表等级为主要教学目的的航校。
（一）飞机的适航类型的选择
根据CCAR61部的规定，用于民航航校教练机的飞机应当是按照CCAR23部审定为（即适航证上签注为）正常类、实用类、特技类或通勤类的固定翼飞机或者直升机。
主流航校首先应选择经过中国民航局审核批准获得型号合格证（TC）或认可型号合格证（VTC）的固定翼飞机。应当取得正常类、实用类、特技类或通勤类的标准适航证的飞机。飞机的主要系统如动力装置和螺旋桨应获得中国民航局颁发的TC、STC或VTS、VSTC。
（二）飞机厂家的选择
目前国内以及取得中国民航VTC飞机的飞机制造厂家非常多，国外的厂家主要集中在北美洲和欧洲，其中既有像塞斯纳、派博这样的老牌飞机制造商，也有大量的家族甚至个人的小厂。航校选择机型的过程也是选择合作伙伴的过程。一种机型一旦进入一家航校，有可能会持续使用十年甚至几十年，厂家的产能和持续适航改进能力以及航材保障能力将变得非常重要。谁也不会希望，自己航校的飞机引进过程拖拖拉拉、引进后没几年厂家倒闭了、航材采购困难、技术支援“有求无应”。如果出现这些情况，航校作为这种机型的运营人将不胜其烦，甚至影响航校的安全和生存。因此建议在飞机厂家的选择上，尽量选择历史悠久、规模大、资金雄厚、经营效益好的企业作为合作伙伴，切不可贪图一时的低价或者受到转移生产线甚至知识产权的承诺的诱惑。航校在选择合作伙伴时特别是航校筹建之初或者机队换型的过程中，一定要实地考察飞机制造厂，对厂家的各方面能力掌握一手的资料和数据，要相信“眼见为实，耳听为虚”。
（三）飞机产品系列的选择
航空教学是分阶段进行的，是从单发目视飞行开始，逐渐仪表飞行、双发飞机、螺旋、高性能方面发展。由于每种机型的气动布局、飞行性能、驾驶舱环境、操作习惯等方面均不同，而飞行技术很大程度上是跟飞行驾驶习惯和条件反射分不开的，因此在学员的整个学习过程中，频繁的转换机型对教学是不利的。学员每换一种机型，就要重新学习相关机型的理论知识、操作方法，掌握这种机型的操作特点，这个过程将浪费教学员的教学时间和教学精力。建议航校在选择机型的时候，为便于商务谈判，能够考虑同一厂家的产品。如果该厂家能够提供单双发的系列产品，将更佳。所谓系列产品是指单双发的两种飞机，具有相同或相近的生产材料、生产工艺、气动布局、操作特性、机身尺寸、动力装置、操作方法、驾驶舱环境。这样将大大减少单双发机型转换过程中的适应性教学和训练的时间，提高教学效率。同时在航材采购，维修人员培训方面将大大节约成本。目前能够提供系列化单双发教练机的厂家和机型主要有钻石飞机公司的DA40、DA42、DA20系列飞机和派博公司的PA28、PA44飞机。目前在引入模块化标准方面发做的最好的是钻石DA系列飞机。
（四）飞机机身材料的选择
不同的材料具有不同的材料学、化学、力学的特性。我们希望用于教学的飞机结构重量尽可能轻、有尽可能长的机身疲劳寿命或结构寿命、能耐受高温严寒高气候、能在风沙和盐雾空气环境中正常使用。目前民航飞机的结构材料主要有硬铝合金、玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料等。其中铝合金材料具有材料成本低、易于加工和维修的优点，但在化学稳定性和结构力学方面的性能还不能令人满意，存在易腐蚀、易产生疲劳裂纹等缺点。目前采用金属材料的小型飞机，普遍存在机身结构寿命的局限，并且随着飞机使用时间的增加，维修工作也越来越多，越来越复杂。受成本限制，这些缺点在铝合金材料领域已经很难获得大的突破。此类飞机的典型代表有塞斯纳C172飞机、派博PA44飞机。
复合材料具有可塑性强、化学性能稳定、强度大、耐疲劳等优点，缺点是生产工艺相对复杂、生产成本高、维修复杂。但这些缺点可以随着符合材料产量的提高以及生产和维修工艺的改进得到改善。其发展前景非常广阔。此类飞机的典型代表有钻石系列飞机DA40、DA42。
（五）飞机气动布局的选择
飞机的气动布局是影响飞机各项飞行性能最重要的因素之一。各主流航校的飞行学员毕业后执飞的机型主要是各类运输机。尽管飞机制造行业对于各种全新气动布局运输机例如波音的飞翼式超大型运输机的讨论从未停止过，但目前以及在未来相当长的时间内，民航运输机仍然采用目前的经典气动布局。因此建议航校在选择教练机的时候，考虑经典布局气动布局，即采用前置螺旋桨、上单翼或下单翼、后置水平安定面和升降舵、后置垂直安定面的整体气动布局的单双发固定翼飞机。
上单翼飞机具有飞行稳定性好、易于操作（舵效反应略显迟钝）、下方视野开阔、起降过程不易擦翼尖的特点，但阻力大、飞行速度低、加油不便、抗侧风能力低（C172飞机的最大抗侧风能力是6米/秒），不适用于我国北方特别是东北和西北地区。
下单翼飞机具有飞行速度快、操作反应灵敏、抗侧风能力强（DA40飞机的最大抗侧风能力是10米/秒），适用于我国绝大多数地区，但起降过程易发生擦翼尖。
上单翼飞机和下单翼飞机都可以适应航校教练机的需求，主要的影响因素是航校所处的地理环境。但考虑到目前主流航校已经开始向规模化经营发展，很多航校已开始跨区域全国布局，例如海航航校、九天航校、龙浩航校，如果配置两种甚至三种飞机，一旦需要在不同基地间调整飞机，将会产生一定的困难。同时考虑到飞机系列化配置的需要，目前的主流双发教练机均为下单翼且这种情况与民航主流运输机的情况是基本一致的，有利于学员毕业后的改装训练。因此建议航校在选型中，尽量考虑下单翼的单发飞机，以便适应更广阔的发展地域。
（六）动力装置的选择
考虑到成本特别是飞行教学循序渐进的客观规律的需要，国内外航航校普遍采用结构相对简单、飞行速度低、易于操控的，以活塞螺旋桨作为动力装置的单双发固定翼飞机作为初级教练机。目前国际市场上，航空活塞发动机的主要厂家是美国莱康明公司、美国大陆发动机公司和德国ROTAX发动机公司的系列产品，产品功率主要在100-200马力之间。其中ROTAX公司的主要产品的功率在100马力及以下，主要安装在轻型运动类飞机上。尽管该系列产品厂家的技术文件支持使用车用汽油作为动力，但考虑到国内良莠不齐的车用油品质量以及普遍添加乙醇的现实，不建议航校考虑采用该系列产品。
（七）燃油的选择
航空活塞发动机自从诞生以来一直将航空汽油作为唯一的燃油选择。但航空汽油供应商少、产量低、运出储存成本高、价格昂贵等问题，一直在全球除北美和澳大利亚外长期存在。特别是我国由于通用航空不发达，航空汽油的生产厂家单一，导致航汽的价格居高不下。而且由于我国民航油料系统一直未建立航汽的供应储存链条，因此各通航单位不得不单独建立自己的航汽供应储存体系，增加了成本而且存在诸多安全、运输方面的危险和困难。老一代通航人早已疾呼，“天下苦航汽久已”！
上世纪90年代德国TAE公司（现为大陆发动机公司的全资子公司）的TAE125系列发动机横空出世，让我们多了一种选择。相对传统的航汽发动机，这款采用压燃式的涡轮增压全电控水冷航煤活塞发动机优异的燃油经济性、较低的排放性能、较低的噪音、更长的定检维修间隔、极易获得的燃油供应让所有通航人眼前一亮。目前该系列发动机已经过的二十余种机型的装机许可。在航校主流教练机上，如钻石系列飞机、C172、PA28/44、西瑞SR20等机型上均已实现装机。该系列发动机以其优异的性能和持续的改进升级表现强劲的发展势头。
综合上述分析，建议航校在发动机和燃油的选择上，尽量考虑采用大陆CD100系列发动机的飞机，以便在燃油供给和燃油消耗成本上获得满意的投资回报。
（八）飞行操作方式和飞行控制系统的选择
目前通航小型飞机上主要采用飞行操作方式主要有中置杆式操作，例如钻石DA系列飞机；侧杆操作方式，例如西瑞系列飞机；盘式操作方式，例如C172飞机。这三种方式中，中置杆式操作常见于军用战斗机，另两种则被主流民航飞机广泛使用。至于航校最终选择侧杆还是盘式操作方式，没有本质的区别。
目前通航小型飞机上主要采用软钢索传动和硬杆传动两种飞行控制系统。受成本限制，目前在民航运输机上广泛使用的电传操作系统，不可能安装在通航小飞机上。软钢索传动操作系统的代表机型有C172、PA28、PA44等，主要安装在经典的取得TC较早的飞机上。这种操作方式具有传动方向多变、安装布局灵活、结构重量较轻等优点，但存在系统结构复杂，部件较多、维修量大（需要定期检查调整钢索张力）、故障率高等缺点。
硬杆式传动系统，具有结构简单、部件少、维修量小、故障率低等优点，缺点是安装布局受限制较大、早期产品由于材料的限制造成系统结构重量较大的缺点。但考虑到用于教练机的通航小飞机结构简单和推拉杆材料的改进，在下单翼教练机上建议选择采用推拉杆传动的硬式操作系统。
（九）起落架系统的选择
由于民航固定翼运输机已经普遍采用前三点式起落架，航校在选择教练机时也考虑选择前三点式起落架。受飞机成本限制，大多数单发教练机都是不可收放式的起落架，而双发飞机大多采用使用了油气减震器的可收放式起落架。这与民航飞行员培训的需求是吻合的。在一些特殊情况下，例如单发商照的训练中，需要提供起落架可收放的单发飞机。目前能满足这一需要的主要是国产小鹰500飞机。
单发飞机的主起落架，受成本限制，一般采用了简单的钢板或钢管结构，没有油气减震装置。部分机型如C171和PA28飞机，前起落架可通过脚蹬控制偏转，减震装置采用了油气减震器，减震和控制效果良好，大幅减少了飞机落地后跳跃的可能性，特别适合航校初级教学，提高了安全性。部分机型如钻石DA40飞机，则采用了驾驶员不可控的随动转向前轮和串联式橡胶减震块的减震方式，这种前起落架转向控制相对困难，减震效果不好，落地后容易发生跳跃而造成安全隐患，因此在机型的选择上，建议选择采用了前轮可控转向和安装了油气减震器的起落架系统，如果成本允许，主起落也采用油气减震器将效果更佳。
（十）电子系统和座舱布局的选择
目前民航运输机普遍采用双人并列式座椅，串列式座椅仅见于军方教练机和部分特技飞机上。因此航校教练机在座舱内驾驶座的布局上应当选择并列式座椅。同时按照CCAR61部的要求，教练机内应当为考试员提供一个视野良好的座椅以便完成实践考试，因此驾驶舱后排应当有座椅。考虑到飞机制造成本，一个中置式的后排座椅即可满足教练机的要求，同时这个后座也可以提供给学员用于演示教学。
关于教练机的仪表、通讯、导航以及飞行辅助等系统的选择，目前国内外航空培训领域存在两种争论。一种是希望教练机特别是单发初级教练机上应当安装经典的分离式机械仪表以便提高学员在综合电子系统失效时的应对能力。另一种是希望在教练机上安装综合航空电子系统以实现与民航运输机的对接。
对于这两种争论，我支持后者。因为现在民航机上，综合航空电子系统已经占据了绝对的统治地位，即便是备用仪表，实际上也是独立的综合显示系统。以中国民航为例，采用分离式仪表的MD82、波音737-200 飞机早已被淘汰，就连波音737的300-800系列和757飞机也已经退出客运市场。为一种几乎不可能遇到的情况而配置航校的教练机是不理智的。同时，相对分离式仪表飞机，综合电子显示控制系统具有功能全面、故障率低、安全余度大、成本较低、可扩展性强等诸多优点，航校在选择机型的时候，没有理由“为了一片绿叶而放弃整片森林”。为了满足航校教学的特殊需要，教练机上还应选择ADF、DME、ADS-B（Out&In）等系统。至于自动驾驶仪，在双发飞机上选择即可。
上述十个选择，基本概括了航校单双发固定翼教练机在选型时需考虑的主要方面。由于我国的航空工业在民航小型飞机上的短板，大多数国内航校在飞机选型时不得不选择了进口机型，这就要求航校在飞机选型的时候还应该考虑飞机生产国于我国的政治、经贸关系等外部环境因素。
二、国产教练机的研发探索
从去年下半年开始的“中美贸易战”，给我国的民航业敲响了警钟，航空培训尤其是重灾区。在这种情况下，难道我们只有坐以待毙被动选择这一个选择吗？其实也不尽然。
习总教导我们要“撸起袖子加油干”，要实现“国家富强、民族振兴、人民幸福”的“中国梦”，就要有实现民航强国。民航培训业作为实现民航强国的基础之一，一直在教练机的选型上面受制于人是不行的。现在，我国作为世界第一工业大国，研发一个民航初级教练机产品系列已经不是遥不可及的。我们完全可以在消化吸收国外先进机型的基础上，紧密结合民航飞行培训的客观需要，研发出我们中国人自己的初级教练机系列。这样的教练机系列应当具有下列主要特征：
（一）采用模块化研发生产技术，相同的机身材料，单双发飞机采用相同的气动结构，相同的发动机和螺旋桨系统，相同的驾驶舱布局和飞控系统，相同的仪表电子系统；
（二）采用先进玻璃纤维和碳纤维全复合材料机身，没有机身结构寿命限制；
（三）采用螺旋桨前置，下单翼后置安定面和控制舵面的经典气动布局；
（四）采用使用航煤为燃料的压燃式涡轮增压全电控，功率在150马力左右的航空活塞发动机；
（五）飞机采用驾驶盘式的操作方法，采用推拉杆的硬式传动方式；
（六）单发飞机采用前三点不可收放起落架，三个起落架均采用油气减震器，前起落架可通过方向舵脚蹬实现前轮可控转弯，可以选装收放式起落架。双发飞机的起落架形式与单发相同，可收放式起落架，主轮间距应超过3米以增强稳定性。起落架系统应能加装水上起降装置；
（七）飞机的最大起飞重量超过600公斤（陆上起降型）/650公斤（水上起降型），空载重量应满足CCAR21部关于取得标准适航证飞机的最低重量限制。单发飞机翼展应不超过11米，长度不超过7米。双发翼展应不超过13米，长度不超过8米。
（八）飞机采用前排并列双座，后排中置一个座椅的布局，单发飞机不超过30公斤，双发飞机不超过50公斤的行李装载能力；
（九）飞机的航程应超过1500公里，满油持续训练飞行时间不少于5小时，起飞滑跑距离不超过250米，着落滑跑距离不超过300米，实用升限不少于6000米；
（十）飞机应装有满足CCAR91部E章，关于仪表飞行标准的相应仪表和通讯导航设备，采用综合航空电子系统，实现全玻璃座舱。应标配ADF、DME、ADS-B（Out&In）、驾驶舱和机外双摄像记录设备，飞机的设备支持飞行数据记录功能，双发飞机应标配有自动驾驶仪并由飞机的飞行管理功能模块捷联控制。飞机应可以选装除防冰系统。
“好风凭借力，送我上青云”，相信随着国家和社会对通航飞机研发投入的不断深入，研发专为飞行培训服务的单双发系列教练机的梦想一定会实现。到那时，各航校的飞机选型之路将会变得更加快捷，中国实现从民航大国向民航强国转变的战略目标一定会提前实现！
