进入新世纪根据国民经济和部队现代建设的发展,需要更多的直升机,但由于直-8费用高、故障率较高，难以满足用户对于现代化直升机的要求，为扩大直8直升机的使用范围，占领更多的市场分额，满足不同用户的需要，有关厂所认为必须进一步改进直8直升机的技术状态，提高技术水平。直-8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。
在2002年的珠海航展上当时的航空第二集团首次展出换装发动机后的直-8F型通用型直升机，其是在直-8A的基础上换装加拿大普惠公司的PT6B-67A发动机和复合材料桨叶以及新型航电系统，提高了该机的性能，其可靠性、经济性和操纵性都有了明显的提高，在军民用领域都有广泛的用途。2004年8月直-8F首飞成功，特别是在2005年10月直-8F成功了进行高原地区的试飞，试飞表明，直8F型机完全适应地形复杂、环境恶劣的高原地区飞行。显示了直-8F改进后的优越的性能。
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，整机费用将得到降低。
由于部队主要将直-8做为运输直升机来使用，因此在改进中针对高原使用提出了3个6的指标（6000米、600公里航程、600公斤商载），而原来直-8因为受限于原来的设计无法满足这样的要求，其主要体现在两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，考虑到中国直升机发动机基础薄弱，直-8F采用了进口发动机，其采用了是加拿大产普惠公司的PT6B-67A发动机，PT-6B系列是一种成熟的涡轴发动机，PT-6B-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公斤，并且大幅度提高飞机的首翻期，达到3500小时，降低了发动机全寿命使用费用，另外直-8F还有进气道加装了防沙设备，提高在野外工作的能力，换发后的直-8F，具有较大的功率储备，载重提高了20%，升限提高了40%改善了高温、高原地区的使用性能，提高了维护性和可靠性。整体性能有较大的提高。另外原来的直-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，根据中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、直观的向飞行员显示飞行导航及发动机工作状态等信息。
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