運20往返各城武漢之間,運送大量醫療物資人員,展現強大運輸能力

2020-02-25     礪劍堂

最近幾天,不斷往返各城市與武漢之間的運20吸引了媒體眼球。

2月13日、17日,運20從上海、蘭州等地飛抵武漢機場,送去了大量人員和裝備。僅2月17日2架運20就從上海運送了16噸醫療物資和170名醫護人員及隨行物資到武漢,展現了戰略運輸機的強大輸送能力。

戰略空運對於一個大國來說,是至關重要的戰略能力。二戰期間,盟軍的駝峰航線、市場花園行動、諾曼第登陸等大規模物資運輸和空降作戰體現了及時、正確運用大規模空中運輸力量的重要性。二戰後,美國又通過最高每天12000噸的西柏林空運行動樹立了燈塔國的高大形象,取得了冷戰以來的第一個戰略性勝利。一個強大的戰略空運力量,完全可以無視地理障礙影響力量對比、塑造戰略態勢、實現戰略企圖。戰略空運的意義還在於實現物資裝備人員的快速遠程運輸,用以完成時間敏感任務。"24小時運輸來的一個營,效果要遠遠強於十天後的一個師"。同時,強大的戰略運輸機本身就是預警機、加油機等支援保障力量的理想大型空中平台。

新中國成立以來,大型運輸機一直是空軍建設短板中的短板。直到上世紀90年代初,才以易貨的方式從俄羅斯購買十餘架伊爾-76MD大型運輸機裝備空軍部隊。由於是以民航民義引進,因此飛行員當時都得身穿民航制服。伊爾-76MD的引進,使得中國空軍得以第一次接觸戰略級別的大型運輸機。一架伊爾-76MD的運力相當於3架運8,12架運7,很快成為我軍空運的主力,在各種搶險救災和海外撤僑等行動中發揮著重要作用。但是伊爾-76MD本身價格昂貴,貨倉尺寸也偏小,各類航電設備也顯落後,何況國之重器受制於人本身也是一個大問題。因此,2004年我國開始研製新一代國產大型運輸機,並於2013年實現首飛。這就是運20。

運20整體布局採用懸臂式上單翼,主翼為大展弦比、中等後掠翼,參考了C-17運輸機的超臨界機翼設計。機翼安裝有千元縫翼,後緣分別安裝有襟翼、副翼和減速板,無翼梢小翼,垂尾採用懸臂式T型尾翼。機長47米,翼展45米,機高15米,實用升限13000米,設計最大載重量66噸,採用4台俄制D-30KP-2渦扇噴氣發動機或其國產型號渦扇18。和伊爾-76MD、C-17兩款國際主流大型運輸機相比,運-20主要有以下特點:

首先是座艙設計先進。和伊爾-76布滿儀盤的機械式座艙設計相比,運-20上航空電子綜合化玻璃化座艙明顯要領先一代。前者的航行諸元甚至還需要領航員手工計算,十分費時費力。同時,伊爾-76MD機頭採用的是駕駛艙+領航艙的上下兩層結構,再加上最下方安裝的雷達使得機頭特別巨大,大大增加了飛行的阻力。

第二是氣動外形優化。除了相比伊爾-76MD順眼很多的機頭,運20的機翼還使用了超臨界機翼。這是一種能夠大大降低機翼表面氣流在跨音速時的激波阻力,而不需要將機翼做的很薄的設計,能夠有效提升飛機的氣動性能。而常常被忽視的後機身設計上,運20也有其獨到之處:C-17採用"兩片式"尾艙門,打開時形成上下兩片,閉合時就會十分扁平。在這種狀態下,機身等直段與後機身的連接過渡劇烈,容易產生分離渦流而增加阻力。因此,C-17在尾艙門處需要安裝兩片垂直於地面的導流片,從而打碎分離渦減阻,即使這樣,扁平的後機身也會影響壓差阻力。

而運20採用了和伊爾-76一樣的"蚌殼式"艙門,除了上下兩片外,還有兩片左右開的艙門。雖然結構相對複雜但是後機身下表面的弧度更加圓潤,阻力更小。當然,運-20的機翼設計也存在不足之處,那就是沒有採用翼梢小翼,翼梢小翼具有降低阻力、提高升阻比的明顯好處,而沒有採用的原因可能是為了降低風險暫時簡化設計,也可能是考慮到小翼額外的重量和結構負擔。不過,正如同大多數老式客機一樣,加裝小翼並不是很困難的事情。

第三是貨倉尺寸更合理。相比伊爾-76MD,運20的貨倉尺寸明顯增加。無論是直升機還是固定翼運輸機,貨倉的尺寸有時甚至比載重量更加重要。以99A式坦克為例,從載重量上看,伊爾-76MD完全可以裝載;但是從尺寸上看,僅3.4米的貨倉寬度就不足以容納了。而運20的貨倉寬達4米,高度也為4米,比C17的3.8米還要高,不但可以裝載99A式,還可以裝下整裝狀態下的武直10。而4米X4米的尺寸還是絕大多數公路載具的尺寸上限,這就意味著運20應該具有裝載中短程彈道飛彈及其載具的能力。至於C-17貨倉尺寸偏低,主要問題在於其機翼插過了整個貨倉上部,占用了一大塊空間,而運20的機翼採用了伊爾-76翼盒的設計,就不存在這個問題。相比伊爾-76,運20的另一個小優點就是飛機艙門離地面的高度較小,這樣就不需要像伊爾-76那樣加裝兩片引橋,也就避免了曾經發生過多次的引橋翻車事故。

第四是機翼採用了大量的增升設計。運20採用了前緣縫翼加後緣三縫後退式襟翼作為增升裝置。前緣縫翼在我們日常乘坐客機時常見。飛機在起飛時,會放出前後緣的各種增升翼面增加迎角,但是如果不對向下改變的氣流進行處理,可能會導致提前失速。因此採用前緣縫翼把經過縫隙加速的氣流引到前緣上表面,以避免失速發生。遺憾的是,與C-17相比,因為發動機功率的差距和技術儲備等原因,運20採取的是明顯好於伊爾-76的三縫襟翼,而並沒有使用C-17的吹氣襟翼,使得最大升力係數相差將近一倍,較大程度影響了戰術起降性能。吹氣襟翼將發動機噴出的高動量氣流引到翼面上,既加快上翼面的流速提高了升力,又提高了襟翼的效率。

綜上,運20的機動性要大大好於伊爾-76,但是離C-17還有較大差距,這裡面主要是發動機的問題。而其載重量和貨艙尺寸同樣要比伊爾-76優秀,儘管比C-17載重量低,貨艙寬度也小些,但是貨艙高度略大於C-17。作為一款運輸機,在未來的改進中如果採用了在研的CJ-1000型發動機(渦扇20據稱已經下馬),加大機身的長度從而提高載重量並不是難事。

最後,談談運20改裝為加油機、預警機的一點看法。作為預警機平台,採用運輸機改裝確屬無奈之舉。一方面,運輸機的直徑粗阻力大,發動機的燃油經濟性較差,滯空時間相對客機短;另一方面,運輸機的機身過寬,為了追求戰術起飛性能翼面展弦比大,也就是機翼更寬更短,使得雷達下視時被機翼遮擋的範圍更大。因此,如果有更可靠的客機平台,如未來的C929,那麼使用其作為戰略預警機會更為合理,比如日本的E-767。同樣,將運20改為加油機,如果有更好的客機平台選擇,那麼這種加油機的滯空時間、飛行平穩性和運營成本將明顯好過運20改裝的加油機。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-my/RK1VfHABjYh_GJGV5v7Y.html