用涡轮螺旋桨发动机作为动力的飛机因为燃料消耗率低,适于中速(800~900千米/时以下)长距离飞行的客机、运输机、海岸巡逻机和反潜机等飞机由于其结构上的原因,功率鈈会太大因此还没有采用涡轮螺旋桨发动机的大型客机。
例如:安24型飞机、 运7型飞机、 伊尔18型飞机、 安12型飞机、 子爵843型飞机、 肖特360(SHORT—360)型飛机都是***了涡轮螺旋桨发动机。
其中比较大的有伊尔-18和安12型飞机。前者的基本型载客84人;伊尔-18B,标准型载客也只有110人;安12型飛机,最大747起飞重量量 61吨最大载重 20吨,可运载100名武装人员
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据悉2013年,空客公司向法国交付了一架该型号的运输机而英国在同意与法国交换交付时间后,将于今年9月收箌其订购的机型其后接收的是德国。马来西亚与西班牙将于2015和2016年接收该型号运输机卢森堡与比利时订购的运输机将于2019年交付。空中客車公司2014年1月13日在法国总部图卢兹宣布其军用飞机部在2013年交付了31架飞机,其中包括7架A330 多用途加油运输机此外,空客2013年还向法国空军交付叻2架A400M军用运输机表明A400M军用运输机项目重新回到正常轨道,法国空军共定制15架A400M军事运输机交付日期截止至2019年。
A400M采用悬臂式上单冀和T形尾翼式的常规气动布局机冀采用超临界翼型设计,后掠角为18°机翼下装有4台功率达11000轴马力的TP400-D6涡轮螺旋桨发动机这是西方功率最大的涡轮螺旋桨发动机。每侧机翼的两副螺旋桨旋转方向相反既可以抵消螺旋桨转动产生的扭矩,又改善了螺旋桨滑流对机翼升力分布的影响增加了机翼升力系数。凭借优秀的气动设计和功率强大的发动机A400M的巡航速度高达0.68~0.72马赫,与装用涡扇发动机的大型运输机相比也不遑多讓为了适应在野战机场起降,A400M采用承载力强的多轮式前三点起落架前起落架为并列双轮,主起落架为串列式6轮左右共12个轮子,宽达6.2米的主轮距和低压轮胎有利于飞机在前沿野战简易跑道上起降和转向
军用运输机的最主要用途就是执行空运任务,投送运载各种军事装備和人员从这个意义上来说,军用运输机就是围绕着货舱来进行设计的为满足欧洲各国针对可装运大型武器装备这一“重点要求”,A400M嘚机身/货舱结构设计与C-130、安-12等传统的战术运输机有很大不同过去受材料和设计制造水平所限,军用运输机的机身/货舱横截面形状一般多鉯圆形为主虽然在设计和制造工艺上难度较低,但货舱内空间的利用率不高特别是在装载大尺寸货物时货舱的两侧浪费空间很多。
而A400M嘚货舱横截面形状与以往的各种战术运输机不同其机身结构经过计算机仿真模拟分析后,设计为顶部圆型两侧微弧而圆角过渡到平直底边的横截面形状,货舱则为四角修圆的近似方型横截面形状这样可在最小机身尺寸/结构重量的前提下,尽可能地加宽和加高货舱横截媔尺寸以获得最大的货舱空间利用率和大型装备装载能力。采用较方横截面形状设计的另一大好处就是因为机身底部扁平,所以货舱哋板离地高度可以大幅度降低在装卸小件散货时,放平尾部大货舱门兼货桥就正好可以与运送物资的卡车对接,直接利用货桥和货舱哋板上的传送带、滚棒和机内吊运装置更快速的完成装卸而在装卸大型车辆时,因为货舱地板离地高度低再加上主起落架具有“下蹲”功能,可以进一步降低货舱地板高度所以货桥放下后的坡度就很小,这对于大件货物的装卸特别有利
A400M的货舱长度为23.2米(含货桥),貨舱高度为3.85米货舱地板宽度为4米,货舱容积达356立方米比C-130J的货舱容积还要高出两倍。A400M的“宽体化”货舱甚至比C-141运输机的货舱宽度和高度還要大得多并且机翼的中央翼盒避开了货舱,从机身上部穿过不会占用货舱内部高度。为便于大型装备的装卸和空投A400M的尾部明显上翹,并采用两扇货舱门前货舱门放下后作为装卸货桥。货桥长5.4米、宽4米可在货桥上堆放6吨重的货物,后货舱门向内向上打开在侧舷突出部的后端装有两个液压操纵的支撑设备,以防止装运重型货物时飞机“后翻”除机尾的大货舱门外,A400M机身上另有四个门每侧两个。前机身两个门左边是机组乘员登机门右边是应急出口,机翼后的两个侧门可用于空降伞兵在驾驶舱和货舱的顶部还布置了3个应急出ロ,并可作为通往机翼上翼面的检修通道
“宽体化”的货舱设计使A400M的装载能力非常出色根据不同的任务需要,货舱内部只需要一人就能在很短时间内就完成改装安排朂佳的货物装运固定方案。在运载大型装备时货舱内可以前后串列安放2架“阿帕奇”或1架“超美洲豹”直升机,装运装甲车辆等装备时鈳以装运1门M109A6自行榴弹炮或装运3辆M113装甲输送车;运送兵员时可乘载120名全副武装的士兵或伞兵此时座椅为四排纵向排列,靠货舱壁的两排座椅通过绞链***在舱壁上并且可以折叠收起来中间的两排座椅可完全拆除;装运集装箱时可运载9个2.235×2.743米的标准集装箱,或以货盘在中间、人员靠舱壁乘坐的布局混合装运9个货盘和57名兵员在执行战场救护任务时,该机可同时运送66副担架和10名医务人员此外,机上还留了一塊地方作为特殊医务处理用的幕帘区可作为机上临时手术间。在货舱内除设有一个固定的洗手池外,还设有两个固定的遮蔽式小便池可谓是“人性化”方面考虑得非常周到。
A400M的货舱比C-130更加短粗可用空间大幅提高,容积几乎是C-130的2倍在A400M货舱地板上布置有系留环、导轨和滾棒系统等机内自装卸设备这些设备一直延伸到尾门货桥上,在不需要时可以把滚棒/系留环系统隐藏在货舱地板下并可选装用于3.175米宽囻用标准货盘的滚棒/系留环系统;在货舱的前端,飞机中线地板下的位置配有一台重型绞盘用于牵引重型物资的装载。特别值得一提的昰在A400M机身后部装有一台最大起吊重量为5吨的起重机,其滑轨一直延伸到尾货舱外机尾处能够直接从地面或从各种高度的卡车上吊装所囿军用货盘和散装货物,货运员利用一个手持式遥控装置即可操纵这台重机只有A400M才具备这种不依靠外部保障机械设备既可装运货舱外货粅的能力。
为了提高装运效能A400M配备一有“自主式货舱操作系统”。该系统具有很高的自动化程度可以精确测量出飞机在装卸载荷时所引起的重心变化,在地面装卸阶段就自动计算并在货运员工作站的显示器上标出最佳装载位置“自主式货舱操作系统”与货舱内装卸系統相结合,在完全无机场保障设备的前提下只由一名货运员就能高效完成所有货物的装卸而无须地面人员协助。在世界各国所有型号的運输机中只有A400M和美国C-17才配备有这种高度自动化的货舱载荷管理系统。
在A400M运输机上复合材料占结构重量的比例达35%~40%,特别是机翼,碳纤维複合材料占机翼结构重量比例高达85%开创了使用复合材料为主要材料制造大型运输机机翼的先例。采用碳纤维制造的机翼重量是同等强喥铝合金机冀的75%至80%,并且不会产生金属疲劳先进复合材料的广泛应用对于减轻结构重量相当有利。在A400M的复合材料设计和制造中广泛采鼡了计算机辅助设计软件,如土耳其航空航天工业公司就使用美国维斯特吉公司的Fiber SIM软件来进行设计土耳其航空肮天工业公司作为空客A400M项ㄖ的签约合作方,在CATI*** 5CAD模拟环境中利用该软件为A400M运输机设计了副翼及扰流片等气动控制面
为了获得0.72马赫高速巡航飞行时的气动性能并兼顾恏低速性能和操纵性,A400M的机翼并没有采用以往战术运输机常用的平直机翼而是设计了为适合高亚音速飞行的超临界翼形后掠机冀,机翼後掠15°,并有4°下反角。在A400M机翼的内部布置有7个油箱总共可容纳640000升燃油;在每侧机翼上有一块外侧副翼、四块用于滚转操纵和减速的扰鋶片和两个双缝襟翼,这些气动舵面也均为复合材料制造在外翼下方设有4个武器挂架,可用于挂装电子对抗吊舱或其他装备
A400M的设计巡航速度为0.68~0.72马赫,是西方国家飞行速度最快的大型涡轮螺旋桨飞机要达到这么快的飞行速度,一个很大的难题就是螺旋桨转速过高导致槳尖速度过快而很容易失速并会产生很严重的喘振和噪音。设计人员通过计算机模拟、风洞试验和飞行平台验证从五种配置方案中选取最优化的桨叶叶型和螺旋桨直径,采用又薄又宽、前缘尖锐并带有后掠的大曲率先进三维后掠桨叶叶型从剖面来看,这种叶型近似于典型的超音速机翼的剖面形状其高亚音速性能非常出色,即使是在接近0.8马赫的最大飞行速度时仍有良好的推进效率而此时的振动和噪喑污染也完全符合以严格著称的欧洲适航认证标准。另外设计人员从空气动力学角度对桨毅、发动机短舱和机翼进行一体化设计,使阻仂和噪声达到最小
报道称这架C-130J“超级大力神”运输机是印度向美国洛克希德?马丁公司购买的六架中的一架。而其降落的道拉伯格玉尔地机场处于喀喇昆仑山口脚下海拔5312米,是世界上海拔最高的军用机场印度空军表示:“空军会同陆军进荇更好得配合,尤其是在该地区的恶劣自然环境下补给工作只能通过空运完成。”
尽管在8月20日降落的这架C-130J仅载有少数几位军官然洏其拥有装载128名士兵或92名伞兵的能力。同时C-130J还可进行空中加油,简易跑道上进行起降等作业甚至可以完成低空飞行、空投以及在黑暗條件下的降落。
报道称印度在2008年花费12亿美元购入了6架C-130J“超级大力神”运输机,并在2011年花费41亿美元购入10架C-17“环球空中霸王Ⅲ”运输机此外,印度还计划购买6架C-130J运输机以部署在印度东部的巴纳格尔(Panagarh)协助“山地打击部队”,并同4个独立旅约8000名士兵协防中国军事基地除叻道拉伯格玉尔地空军基地之外,印度空军还重启了另外8个前沿着陆场到达这些基地的公路和铁路一旦修好,印度将大大提升向中印、Φ巴边境直接调配军队的能力
运-8由中国陕西飞机工业(集团)有限公司生产的中型运输机,源自对俄制飞机安-12的仿淛1969年初在西安飞机设计所(现在与上海飞机设计所联合组建中国航空第一研究院)开始研制,01号原型机于1974年12月10日完成总装12月15日首次试飛。稍后整个设计与生产工作转移到〇一二基地建设(今为陕西飞机工业(集团)有限公司)并且继续后续的试飞工作。1975年12月29日02号原型機在汉中城固县进行试飞1976年9月通过全机静力试验;1977年1月,03号原型机试飞成功;1980年2月被批准设计定型并投入批量生产。后于1996年进行气密型改造官方称性能超过美国C-130“大力神”运输机。
印军伊尔-76重型运输机
从以上的介绍可以看出,尽管运-20和XC-2都被称为所在国的“大飞机”但是就目前笔者掌握的資料来看,它们分别是性质不同的运输机运-20更多属于大型运输机,大型运输机是针对过去重型运输机和轻型运输机的划分而来兼具前鍺的运载能力和后者的机场适应性能,可以将重武器直接运送到前线机场最典型的大型运输机就是美国的C-17A运输机,在载重为70吨的情况下使用反推力装置C-17A可以在1000米跑道上降落,具备优秀的战术技术指标
从XC-2目前公开的数据来看,它更多的相当于战术运输机前面说过,早茬上世纪70年代美国及北约盟国就发现C-130运输机的缺陷,最明显的就是它的货舱狭窄难以直接运载AH-64武装直升机、M2步兵战车这样的新型武器裝备,因此当时以美国牵头决定研制新一代运输机但是最终美国决定选择研制C-130J运输机,表面原因是因为这个方案成熟可靠、成本低但昰深层次原因是当时美国空军已经装备了C-5A重型运输机,C-17A也在研制之中所以C-130J装载适应性差的缺点对于美国空军来说可以接受。
北约盟国装備C-130J后就会在远程力量投送方面形成对美国的依赖,从而确保美国对北约的领导和控制所以为了打破美国在远程力量投送方面的垄断,歐洲国家联合研制了A400M运输机考虑到要运送武装直升机这样的武器,所以它的货舱高度必须达到4米加上顶棚和地板等,共机身高度就要茬6米以上根据亚音速飞机的长细比,那么它的机身长度就应该庆42米左右相应的它最大747起飞重量量也超过了100吨。
日本的情况和西欧各国差不多进入新世纪,日本跟随美国进行所谓的部队的转型将名古屋第4师团改装机动型师团,引进了瑞士皮兰哈-4系列步兵战车从皮兰囧-4步兵战车与美国的斯崔克战车同系列,根据美国的经验C-130运输机运送斯崔克战车只能通勉强来形容,但是无法加装备附加装甲即使防護RPG-7这样的简单反装甲武器,现代装甲车所增加的附加装甲数量都达到2吨左右更别说配备105毫米反坦克炮的重型火力支援车,这样以空自现囿的C-130运输机的能力显然无法支持陆自机动型师团的快速布署这就是XC-2的研制背景与需求。
另外XC-2强大的动力还让其具备了较高的动力储备升力潜力也十分大,前面说过运-20是机翼面积大泹是动力不足,而XC-2截然相反它有充足的动力,但是机翼机积相对较小因此如果未来日本为XC-2加大机翼机积,加长机身的话那么它的最夶747起飞重量量达到伊尔-76TD的水平应该不是什么难事,也就是最大747起飞重量量为190吨载重为50吨,这样它运载10式主战坦克就没有什么困难
2012年1月份,在日本北海道“千岁”基地飞行试验场XC-2运输机正在进行俗称“结冰”的飞行实验。所谓“结冰”的飞行实验就是将XC-2运输机在零下30-40度恶劣气侯情况下露天停放十四天在机身机翼表面结冰厚度达2-5厘米的时候,技术人员给XC-2注入航空油燃料没有进行任何除冰除雪工作及没有機械运转热身情况下直接进行飞行试验。当日川崎重工成功以747起飞重量量140吨条件下进行了1小时32分钟飞行试验
根据外电报道,运-20采用的是D-30KP-2涡扇发动机根据世界发动机手册,它的最大推力大约12.5吨四部发动机的总推力应该是50吨,一般运输机的推重比在0.2-0.4之间飞機越大则推重比越小,一般认为20吨左右的运输机大致在0.4左右则超过300吨的大型客机可以接近0.2,从伊尔-76TD从水泥跑道起飞的时候最大747起飞重量量是190吨推重比大约是0.26,而此可以大致估计运-20的最大747起飞重量量在190-200吨左右
前面说过运-20的机翼面积、机长都要大于伊尔-76,这样它的升级潜仂也要大于后者目前制约运-20能力的就是它的发动机,目前运-20使用的D-30KP-2涡扇发动机属于前苏联第一代大涵道涡扇发动机推力低,4部发动机嘚推力还不如XC-2两部发动机的推力另外耗油率偏大,可靠性低从而影响了运-20载荷、747起飞重量量等指标,最明显的就是它无法运载中国陆軍装备的99式主战坦克
不过以运-20目前的状态仍然对解放军来说弥足珍贵,上世纪90年代以来解放军大力加强应急反应作战能力,组建了配備8*8轮式步兵战车车族的部队这些车辆的基型车战斗全重已经接近20吨,超过了现役运-8运输机的运输能力而一些重型火力支援车,如105毫米洎行反坦克炮、122毫米自行榴弹炮等战斗全重更是超过了20吨因此对于解放军来说,这些部队的空运任务全压在了伊尔-76运输机上则中国空軍现役的伊尔-76运输机数量不足,难以支持较大规模部队的空运所以运-20列装以后,可以大大提高解放军应急反应部队的快速布署能力
中国空军、海军航空兵目前具备空中加油能力的作战飞机包括100架苏-30MKK、MK2、200架以上的歼-10并且这个数字随着歼轰-7B、歼-16等作战飞机的垺役,还在不断增加而中国空军和海军航空兵只有不到40架由老式轰-6改装的空中加油机,每架飞机最大载油不到40吨在1000公里范围内能够提供的加油的不到15吨,这个数字可能还不够两架苏-30MKK的需要尽管中国在新世纪向俄罗斯订购了8架伊尔-78空中加油机,但是因为种种原因一直沒有交货,所以对于中国空军来说运-20研制成功以后,首先要改装的可能就是空中加油机以满足空军的急需。
当然对于运-20来说未来的發展还是要提高发动机的水平,包括推力、油耗等指标尽可能的缩小与C-17A的差距,笔者注意到运-20的翼展和机翼面积设计的较大因此为未來的升级留下了较大的空间,中国运-8运输机发展到运-9虽然在发动机功率上达到了C-130J的水平,但是由于机翼面积低于后者所以在最大747起飞偅量量和载荷等指标上还是要比后者略逊一筹。
未来运-20的发展直接取决于中国目前正在研制的涡扇-20的研制情况根据海外资料涡扇-20到相当於CFM-56-5的水平,起飞推力在15吨左右这样运-20的起飞总推力就可以达到60吨,即使伊尔-76的0.26推重比那么它的最大747起飞重量量也可以达到220吨以上,载荷可以达到或者接近60吨这样就可以实现运载99式主战坦克的目标。同时对货舱进行加长也可以运载更多的其他军用车辆和武装直升机。
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