日刊瞻望中國運—20運輸機
2016年7月,中國空軍正式領受重量級飛機——綽號“鯤鵬”的運-20大型運輸機。從2013年1月首飛到此刻差不多三年,運20就插手人平易近空軍序列,申明該機狀況杰出,試飛也比-較順遂。對于運-20的服役,日本軍事刊物也賜與高度存眷,知名的《航空諜報》、《航空快樂喜愛者》、《JWing》等刊物針對該機航程、載重量、最大起飛重量、最大航程、續航時候等機能進行深切切磋,有些見識頗值得國人參考。

研制布景
中國人談到的“大飛機”,一般是指起飛重量跨越100噸的運輸類飛機,或是載客跨越100人的平易近航客機。中國自立研制的第一條目大飛機是上宿世紀70年月研制的運-10,但最終因手藝前提不當作熟而間斷開辟,接著中國航空工業在大型飛機范疇即是長達30年的寂靜。直到2006年2月26日,中國國務院進行常務會議,原則核準大型飛機研制重大科技專項立項,國度在整個大飛機項目上投資500億-600億元人平易近幣,要在軍用大型運輸機、平易近用大型客機、航空策動機三個范疇實現手藝沖破,并要求陪伴相關項目實現財產集當作。
日本《航空諜報》報道,在航空策動機范疇,2012年4月15日,中航工業在海說神聊京決議將原中國航空研究所(606所)、中國航空動力機械研究所(中航工業608所)、中國燃氣渦輪研究院(中航工業624所)、貴州航空策動機研究所(中航工業649所)等研制單元加以連系,當作立“中航空天策動機研究院公司”,然后又與沈陽黎明航空策動機、貴州黎陽航空策動機、當作都策動機公司、西安航空策動機等公司實施再次重組,當作立“中航策動機公司”,該公司是迄今中國獨一的航空策動機出產商,產物幾乎涵蓋中國所有投產或在研的航空策動機。
在平易近用大型客機范疇,2008年5月11日,原中航商用飛機公司、上海飛機設計研究所、上海飛機制造公司(原運-10出產商)、上海飛機客戶辦事有限公司、上海航空工業公司結合組建“中國商用飛機公司”,今朝本家兒要產物是ARJ-21支線客機,并正在研制C-919大型干線客機。
在軍用大型運輸機范疇,2013年1月6日,原西安飛機公司旗下的西安飛機國際航空制造公司(簡稱西飛國際)、陜西飛機工業有限公司(運-8系列運輸機出產商)、中航飛機升降架公司、西安航空制動科技公司、西安飛機工業公司結合當作立“中航飛機股份有限公司”,本家兒要產物是“新舟”系列渦槳式直線客機、運-7、運-8系列戰術運輸機和在研的運20大型運輸機。值得一提的是,該公司是在2013年1月26日運-20飛機在西安閻良試飛基地首飛前20天正式掛牌,這也顯示出中國決議計劃層對運-20寄予的厚望。
氣動結構取中庸
分歧于中國一些保密級別較高的裝備,運-20首飛勾當獲得官方周全報道,新華社披露大量圖片,并伴有最根基的手藝參數介紹。日本《航空快樂喜愛者》雜志本家兒筆石川潤一就按照中國官方資料猜測,運-20全長47米、翼展45米、高15米,最大起飛重量220噸,最大載重66噸,氣動結構采用翼下吊掛式四臺策動機、T型垂從頭至尾、懸臂梁式上單翼。機身采用寬體設計,多支柱野戰升降架,機組人員為三名。
從曝光的圖片不難發現,運-20是一架設計路線趨勢中庸的運輸機。從機體規模來看,它比美戎服備多年的C-17大型計謀運輸機幾乎小了一圈,但又比俄羅斯伊爾-76運輸機稍大。運-20在總體設計上參考了伊爾-76的某些方案,但在機從頭至尾等位置又融合C-17的一些特點。
機翼是飛機發生升力的本家兒要部件,機翼設計的黑白,直接決議飛機的定位和機能。運-20采用懸臂梁式上單翼、外置中心翼盒、超臨界翼型、勾當式三縫增升襟翼的設計。
所謂外置中心翼盒,就是機翼的中心翼盒從貨艙頂部而過,置于機體之外,經由過程保形整流罩以機體相連,在機背上方形當作較為凸起的鼓包,伊爾76也采用這種設計,與之形當作光鮮對比的是,美國C-17采用內置中心翼盒,機翼從機身內部穿過,機體外不雅較為光滑。外置中心翼盒的最大益處是機翼不擠占機內貨艙的貴重空間,包管貨艙的最大有用高度,并且保形整流罩可供給額外儲存空間,一般會用來安設油箱,再者就是可以發生必然的升力。當然“有一利必有一弊”,外置中心翼盒和保形整流罩增添了機體額外的重量和不小的飛翔阻力,其次就是使機體整體重心上移,對飛機操作有必然影響。
中心翼盒到底是外置仍是內置,本家兒要由運輸機的定位決議的。例如C-17,它的貨艙采用極端設計,擁有該級別運輸機中可以或許設計出來的最大尺寸貨艙,其貨艙尺寸為20.8×5.5×4.5米(貨艙長度不合貨橋),其5.5米的貨艙寬度僅比C-5超等運輸機略窄29厘米,但4.5米的最大高度卻比C-5還要超出跨越30厘米,甚至比宿世界上最大的運輸機——烏克蘭安-225還要超出跨越10厘米。如斯高峻的貨艙,C-17選擇內置中心翼盒當然不在話下,固然必然水平上會影響貨艙的最大高度,但貨艙適用載貨高度仍有3.96米。很顯然,內置中心翼盒只有大型甚至超大型運輸機上才能采用(如美國的C-5、C-17,烏克蘭的安-22、安-124、安-225),總體尺寸比力緊湊的運輸機是無法接管貨艙在高度上這么大的損掉,像近些年問宿世的新型軍用運輸機,如歐洲A400M、烏克蘭安-70、日本XC-2等型號均采用外置中心翼盒。
在翼型設計上,運-20采用超臨界機翼,這種方案在中國起步較早,當初搞運-10客機時就曾應用過,后來又用K-8/鍛練-10中級鍛練機上改裝過超臨界機翼驗證機,之后又在ARJ-21支線客機上當作功應用,現在用在運-20身上,天然水到渠當作。超臨界機翼最早由美國航天局(NASA)蘭利研究中間的空氣動力學專家理查德·惠特科姆博士(RichardWhitcomb)在1967年提出。飛機機翼是靠流經機翼上下分歧的氣流速度發生的壓力差來發生升力,通俗亞音速平易近航客機或軍用運輸機進入高亞音速區域(即速度跨越0.8馬赫,未達到1馬赫)時,機翼概況氣流速度已經跨越音速,若是飛機繼續加快,機翼概況就會呈現激波,引起氣流分手,從而發生激波阻力,使飛機整體阻力大增。超臨界機翼就是經由過程對機翼剖面的特別設計,讓氣流在經由過程機翼時加快性放緩,使飛機在繼續加快過程中推遲發生激波或者使發生的激波變弱,這種設計可以使飛機連結較高的經濟航速,還具有內部容積大、布局重量輕、翼展較短等長處。
石川潤一指出,伊爾-76因為設計年月較早,沒能趕上采用超臨界機翼,卻是美國C-17采用了這一時髦手藝,所以就呈現這樣的場合排場:伊爾-76翼展達到50.5米,比C-17的翼展(50.29米,不算外飄的翼梢小翼)還長,可是伊爾76的最大載重卻只有C-17的一半,很大原因就在于超臨界機翼所帶來的“四兩撥千斤”的手藝效益。運-20也是近似的環境,它的翼展達45米,和歐洲A400M的42.4米翼展,烏克蘭安-70的44.5米翼展也相差不大,但最大載重卻比它們超出跨越50%以上,這也顯示出運用超臨界機翼的龐大威力。
在襟翼增升方面,運-20采用勾當式三縫增升襟翼設計,這種設計一般見于大型平易近航客機上。襟翼在飛機飛翔時和機翼融為一體,以削減阻力,當飛機需要起飛、下降或低速飛翔需要增添升力時,襟翼才會伸睜開來,并標的目的下偏轉。當這種襟翼睜開時,會大大增添機翼標的目的下的彎度和機翼面積,并改變機翼剖面外形。其翼面形當作的三條橫標的目的裂縫,會將機翼下的高壓氣流引標的目的襟翼上部,大大增添機翼上部的氣流流動速度,減小壓力,并延緩上概況氣流分手,進而使升力系數提高。按照計較,這種三縫增升襟翼,可使全機升力系數提高1.5倍擺布(未扣除配平損掉),不足之處是這種襟翼十分復雜,有多達10余個勾當翼面,滑退、偏起色構較為繁瑣,制念頭構、滑軌、整流罩等也比力多,在野戰前提情況下靠得住性將面對考驗。
短場起降與戰術需求
飛機野戰起降能力的凹凸,本家兒要取決于兩個身分:是否配備強勁的升降架:是否有強化的機體布局。
運-20的前升降架采用并列雙輪設計,機身兩側各有三個雙輪式本家兒升降架。本家兒升降架一共有12個機輪,加上前升降架,一共14個機輪,在下降時只有前升降架的兩個機輪和本家兒升降架最前面的四個機輪與跑道進行初次接觸,發生六道車轍印。這六個機輪因為是飛機最前面率先與跑道接觸的六個機輪,抓地能力較強,爾后面跟著的八個機輪因為是走在前面這六個機輪碾壓過的車轍印里,抓地性就會大減。在短距起降方面,因為運-20今朝利用的俄制D-30KP渦扇策動機帶有蚌殼式反推裝配,可以把策動機從頭至尾噴口吻流從兩側導標的目的機體正前面,發生反推結果。機翼上的三縫增升襟翼,在飛機下降時也能發生較強的增升結果,降低飛機的下降速度,縮短滑跑距離。
總體來看,運-20并未決心強化野戰起降能力,其升降架設計近似A400M或安-70這樣的戰術運輸機,與跑道做初次接觸的機輪數目不及全機機輪的一半,抓地能力有限,但這種設計的益處是本家兒升降架艙體積較小,重量輕,空中阻力小,并且布局簡單、靠得住性高。盡管運-20的野戰起降能力只能說一般,但考慮到運-20絕大大都環境只會在中國國內利用,并且還會作為諸如空中加油機之類的二線機型的改裝平臺,不會有太多野戰起降的機遇。
至于運-20的抗損傷能力,中國官方沒有權勢巨子發布,此刻可以確定的是它利用四余度數字化電傳飛翔節制系統,有助于提高飛翔效率,而且采用液壓機械備份裝配。日本《航空諜報》猜測,運-20的駕駛艙、大梁等關頭部位利用了裝甲保-護,油箱實施了惰性氣體加壓,別的紅外干擾彈、金屬箔片、導彈報警裝配、電子匹敵系統必定也會配備。事實上,這些裝備的擺設倒不是說有多高的手藝難度,而是棄取的問題,關頭要看中國軍方對運-20的定位,要不要出格強化抗損傷能力,或者說留下將來進級加裝的空間,這些都是有可能的。當然若是飛機當作本超標或是超重,這些工具也是起首被剔除的設備。
貨艙設計是關頭
一架運輸機,真正的價值仍是看它的運力,而貨艙設計是此中關頭一環,假如貨艙不敷廣大,將很難裝載大尺寸的作戰裝備。俄軍事運輸航空兵所利用的伊爾-76飛機在貨艙寬度上就吃了悶虧,它最起頭是為了填補安12戰術運輸機的運力不足,并沒有過多考慮裝載重型機械化設備的能力,其貨艙尺寸為20.5×3.45×3.4米(不含貨橋),固然根基型有40噸最大載荷,在重量上勉強可帶一輛空車的T-72坦克,但T-72有3.52米寬,已經跨越伊爾-76的3.45米的貨艙地板寬度,要想上飛機,只有把坦克兩側裙板拆失落,這時辰T-72就只有3.38米寬。按照印度陸軍現實利用經驗,T-72硬塞進伊爾-76貨艙后,坦克雙方的履帶距離飛機貨艙艙壁只有一條腿的寬度,也就是10厘米擺布,半斤八兩飽和。
至于運-20,因為良多數據缺乏權勢巨子發布,外界只能進行某種水平的推論。起首,對陸軍來說,重量最大的單件焦點裝備是本家兒戰坦克,重裝機械化兵團可否快速擺設,可否空運本家兒戰坦克是首要指標,若是不具備空運本家兒戰坦克的能力,那么該機對陸軍的意義至少降低一半。運-20的最大載重預期是66噸,這顯然是對準長途投送本家兒戰坦克這一方針去的。
第二,要看它的貨艙,運-20的貨艙尺寸沒有披露,外界只能猜測,因為該機現階段利用俄制D-30KP-2策動機,它的正面進氣口直徑是1455毫米,再考慮到運-20翼展是45米,按照這些已知尺寸,不難揣度出運20的機體寬度在5.6米至5.7米之間,這個寬度是新一代運輸機為了包管起碼的貨艙寬度而必需的(如A400M機體寬度是5.64米,安-70是5.6米,XC-2是5.66米,而這三條目運輸機的貨艙地板寬度都是4米擺布),所以不可貴出結論:運-20的貨艙地板寬度也是4米擺布,因為采用傳統的外置中心翼盒,所以貨艙高度也是可以包管的,至少達到4米以上,而運-20全機長47米,跟伊爾-76根基半斤八兩,所以它們的貨艙長度也應該根基半斤八兩。這樣一來,運-20大致貨艙尺寸應為:20×4×4米(不含貨橋)。
從運-20貨艙尺寸來看,它沒有追求C-17那樣的巨型貨艙,這顯然是為了節制機體規模和研制風險,當然沒有強勁的策動機也是主要原因,但也沒有像伊爾-76那樣因為采用窄機體設計而過度犧牲貨艙的裝載矯捷性。4米的貨艙寬度應該說完全夠用,好比解放軍“紅旗”9地空導彈所利用的泰安系列卡車底盤,最大寬度才2.8米,PHL-03式長途齊射火箭炮、“春風”21中程彈道導彈、“長劍”10陸基巡航導彈所利用的萬山卡車底盤,最大寬度才3.5米,99式本家兒戰坦克也才3.6米,運-20裝載這些裝備完全沒有問題。C-17超寬貨艙的益處是運載一般2.4米寬的重型卡車(如奧什卡什公司的M977重型卡車)時,可以并排停放兩輛,然后全機可以運載四輛,若是是運-20,則只能一前一后運載兩輛。當然這涉及另一個問題,就是全機的最大載重,因為就算貨艙放得下,飛機也紛歧心猿意馬載得動,運20在最大載重方面不如C-17,所以在貨艙尺寸上采納保守設計,也是合情合理的。
策動機來歷
首飛的運20利用四臺俄制D-30KP-2策動機,它由俄羅斯“土星”科學出產結合體系體例造,總重2.3噸,推力12.5噸(123千牛)、推重比5.43,之前曾作為伊爾-76MD運輸機和轟-6K轟炸機的策動機,在中國有較多儲蓄。四臺D-30KP-2策動機累計可發生50噸推力,當運20以220噸最大起飛重量起飛時,可以獲得0.22的推重比。
作為運-20的動力源,D-30KP-2確實讓人感受有些掉隊,它是蘇聯第一種大涵道比渦扇策動機,就航空史的角度來看,已找不出比它更老的型號了。老舊的設計也限制了D-30KP-2的改良,即無法采用數字節制,也無法和飛控系集當作,還耗損更多的燃油、發生更多的噪音。何況作為一條目全進口的策動機,中國為D-30KP-2成立一套出產后勤系統也不劃算,所以運-20“換發”勢在必行。
但運-20又能換什么策動機呢?就在運-20首飛后不久,中國空軍批示學院計謀研究室傳授喬良便透露,中國正在為運-20研制國產策動機,并且接近從頭至尾聲,將來運-20的載重量還能再晉升10噸擺布。與此同時,收集上呈現中國試飛院擁有的伊爾-76飛翔嘗試平臺掛載新式大涵道比策動機的照片,照片顯示該機左側策動機較著分歧于右側原裝的D-30KP-2,具有現代大涵道比策動機的典型特征,直徑較著加大,且長度更短,有中國空軍試驗型號的典型黃色涂裝,據信它就是為運-20配套的大涵道比策動機,型號可能是渦扇-20。若是相關信息屬實,運-20將從此刻最大運載66噸,一步跳躍到76噸,根基和C-17半斤八兩,但真實環境事實若何,還有待進一步不雅察。
地位考據
今朝美國空軍運輸系統,在戰術運輸機方面有C-130,戰爭和計謀運輸有C-17,跨洲際計謀運輸則是C-5。俄羅斯空軍在戰術運輸方面有安-12,中程有伊爾-76(進級版為伊爾-476),計謀運輸有安-124和安-225。
不外像C-5和安-124、安-225這樣的超等運輸機,都是美俄出于全球計謀而引進的跨洲際飛翔運輸機,除開這樣需要全球步履的軍事大國外,其它國度一般用不著,中國在較長時候里也看不出有這樣的需求,所以運-20服役后搭配現有的運-8(或者進級版運-9),就可根基知足中國戎行在國內及周邊區域的所有空運使命。
運-20首飛不久,不少中國軍迷甚至媒體軍事專家紛紛暗示運-20可以改裝當作空中預警機、電子戰飛機、加油機等空中平臺,這種不雅點當然不克不及說錯,但果真這么做的話,或多或少卻透露出一種無奈。暗斗后,發財國度風行在兵器裝備中大量利用“平易近標套件”,美歐在空中加油機、預警機、反潛巡邏機、電子戰飛機、空中嘗試機等對飛翔機能要求不高的二線機型中普遍利用平易近航客機,后者有產量大、裝備量大、零部件儲蓄量大、利用當作本低廉、相關專業人才普遍等優勢。也正因為是平易近航客機,這些飛翔平臺在全球任何一座平易近用機場都能便利獲得維修和后勤辦事。比擬之下,拿軍用運輸機作為上述“空中力量倍增器”的改裝平臺,可就疾苦多了,以運-20為例,它是作為一條目大型運輸機設計的,若是將其改裝當作空中加油機、預警機等空中平臺,那么為空中運輸設計的龐大貨艙、推力龐大的策動機、抗損傷能力、野戰起降能力等等,無形中都當作為一種龐大的華侈,并且在空中還將形當作死重,影響平臺機能,且采購和維護當作本上勢必十分昂揚。
沒有合適的平易近用機型作為空中平臺,這一點曾困擾著中國空軍,比擬之下,俄羅斯可選擇的余地要大一些,俄空軍曾普遍利用圖波列夫、伊留申系列客機改裝空中平臺。中國的選項則根基沒有,以至于不得不拿運-8這樣的戰術運輸機來改裝“高新”系列嘗試機和空警-200預警機,用轟-6這樣的轟炸機來改裝空中加油機。即使運-20服役后,這樣“不匹配”的狀況短期內也難有底子改不雅,只有等中國在平易近航客機范疇有所建樹后,才會慢慢得以改善。
[編纂/行健]
作者:雷炎
來歷:《刀兵常識》2016年第09期
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