林一平

現(xiàn)代高新科技的發(fā)展，推動(dòng)了航空技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了運(yùn)輸機(jī)以嶄新的模式，朝著高效率、多功能、低楊本的方向發(fā)展。從而出現(xiàn)了飛翼式、連翼型、短機(jī)身型、隱身型等運(yùn)輸機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。本文對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

高效率 21世紀(jì)的運(yùn)輸機(jī)將在現(xiàn)役飛機(jī)的飛行性能基礎(chǔ)上，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，改變其自身重量大、載重量小、故障率高、出航率低、維護(hù)工作量大、費(fèi)用高、自主性差、對(duì)后方機(jī)場(chǎng)依賴性大、易受惡劣氣象影響等缺點(diǎn)，使運(yùn)輸機(jī)普遍達(dá)到大載重、短距起落、高可靠性、易維護(hù)、全天候飛行、可直抵前線野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)，完成"面－點(diǎn)"和"點(diǎn)－點(diǎn)"的空運(yùn)任務(wù)，充分體現(xiàn)出運(yùn)輸機(jī)的高效率。

對(duì)于戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)而言，應(yīng)能在有效載重、短距起降、使用經(jīng)濟(jì)性等方面，與安－70槳扇式運(yùn)輸機(jī)不相上下。

而對(duì)于中型運(yùn)輸機(jī)來(lái)說(shuō)，則應(yīng)具備C－5運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)載量，擁有C－130運(yùn)輸機(jī)的短距起降性能，高的可靠性和可維護(hù)性，能與C－17噴氣式運(yùn)輸機(jī)競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)，它又具備空中加油能力，從而可彌補(bǔ)目前運(yùn)輸機(jī)航程不足的缺點(diǎn)，使中型中程運(yùn)輸機(jī)跨入中型戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)的行列。總之，要以有限架數(shù)的新型運(yùn)輸機(jī)，完成目前需要靠大量運(yùn)輸機(jī)才能完成的任務(wù)，解決這一問(wèn)題的途徑就是高效率。

圖示-雙尾型運(yùn)輸機(jī)方案

多功能 21世紀(jì)的運(yùn)輸機(jī)在完成戰(zhàn)術(shù)空運(yùn)和戰(zhàn)略空運(yùn)的同時(shí)，將通過(guò)功能模塊的變更與替換，或經(jīng)過(guò)適當(dāng)改裝，變成多種用途的飛機(jī)，如能成為救護(hù)傷病員，并可進(jìn)行手術(shù)治療的空中醫(yī)院；成為殲擊機(jī)、強(qiáng)擊機(jī)、殲擊轟炸機(jī)補(bǔ)充燃料的空中加油機(jī)，以及充當(dāng)轟炸機(jī)的替補(bǔ)；成為隱蔽性較好的偵察機(jī)空中預(yù)警機(jī)、攜載和發(fā)射無(wú)人駕駛飛機(jī)的母機(jī)；此外，它們還能充當(dāng)電子戰(zhàn)的飛行平臺(tái)，能作為動(dòng)力裝置試驗(yàn)和機(jī)載設(shè)備試驗(yàn)的飛行平臺(tái)，以及能作為宇航員失重訓(xùn)練的飛行平臺(tái)?？傊?，21世紀(jì)的運(yùn)輸機(jī)可充分發(fā)揮"一機(jī)多型"和"一機(jī)多用"的功能。

低成本 21世紀(jì)的運(yùn)輸機(jī)將應(yīng)用更加成熟的制造技術(shù)、低燃耗的發(fā)動(dòng)機(jī)、較普通的航材、有效的機(jī)載系統(tǒng)和可靠的機(jī)載設(shè)備、更多的標(biāo)準(zhǔn)件和通用件等，以降低飛機(jī)的成本，吸引用戶購(gòu)機(jī)。這些措施能使單機(jī)價(jià)格低于同檔軍用飛機(jī)和旅客機(jī)。同時(shí)，還能達(dá)到規(guī)定的翻修壽命和服役年限。

雙尾型運(yùn)輸機(jī) 它是由美國(guó)洛克希德·馬丁公司設(shè)計(jì)的一種新型運(yùn)輸機(jī)。該機(jī)采用后掠上單翼、雙垂尾、寬機(jī)身的總體布局。其機(jī)長(zhǎng)為32米，翼展38米，外廓尺寸略大于F－111戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，但起飛重量卻是F－111的2倍，為100噸。從外形看上去酷似隱身作戰(zhàn)飛機(jī)，與F－117相接近，但在氣動(dòng)設(shè)計(jì)方面更加完善。

這種雙尾型的隱身運(yùn)輸機(jī)是作為替代C－130運(yùn)輸機(jī)的新一代機(jī)型之一，所以在設(shè)計(jì)上重視了飛機(jī)的低速性能和起降性能，采用了"上表面吹氣"增升技術(shù)。

吹氣增升的動(dòng)力源來(lái)自于機(jī)翼上表面前部的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流，它可加快機(jī)翼上表面的氣流速度，降低其壓強(qiáng)，擴(kuò)大上下機(jī)翼表面的壓強(qiáng)差，從而起到增升作用。尤其是還增加了翼型曲率，當(dāng)放下后退式襟翼后，可引導(dǎo)氣流向下偏轉(zhuǎn)，這樣的增升效果更佳，低速飛行性能更好。甚至可在爬升過(guò)程中進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎，規(guī)避地面炮火的攻擊。同時(shí)，這種增升技術(shù)對(duì)改進(jìn)該隱身運(yùn)輸機(jī)的起降性能，縮短滑跑距離，更好地適應(yīng)戰(zhàn)地環(huán)境也可起到十分重要的作用。

該運(yùn)輸機(jī)的動(dòng)力艙全部融入翼根內(nèi)，保持了流暢的氣動(dòng)外形，且進(jìn)氣口和排氣口又吸取了F－117和B－2飛機(jī)設(shè)計(jì)上的成功經(jīng)驗(yàn)，配之機(jī)翼巧妙的屏蔽，大大削弱了雷達(dá)的探測(cè)效果和紅外輻射，有助于獲得更好的隱身效果。

該運(yùn)輸機(jī)采用上翹后削平端面尾段，既為雙垂尾翼及其操縱系統(tǒng)的安裝提供了有效空間，減小了兩者相互之間的干擾，又確保了大型跳板式機(jī)尾艙門的設(shè)置，還簡(jiǎn)化了尾艙門的收放機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，形成了自己的特色。

該隱身運(yùn)輸機(jī)將在起飛重量、有效載重、巡航速度、航程，乃至突防性能等方面超過(guò)C－130運(yùn)輸機(jī)。其設(shè)計(jì)飛行速度為805公里/小時(shí)。計(jì)劃單機(jī)造價(jià)控制在 1.0～1.2億美元。

雙發(fā)遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī) 該機(jī)采用了C－17、C－5、安－124等噴氣運(yùn)輸機(jī)廣泛采用的后掠上單翼、T型尾翼布局，不同的是用2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是象以上飛機(jī)那樣采用4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，且外廓尺寸與C－5運(yùn)輸機(jī)相當(dāng)，有效載重為68噸（大于C－141運(yùn)輸機(jī)）。且不進(jìn)行空中加油的航程將達(dá)到22224公里。

由此聯(lián)想起雙發(fā)寬體噴氣客機(jī)波音777，該機(jī)以優(yōu)良的性能實(shí)現(xiàn)了跨洋飛行，以事實(shí)證明了不是3發(fā)或4發(fā)運(yùn)輸機(jī)也可完成遠(yuǎn)程飛行，且還可降低營(yíng)運(yùn)成本。

而采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的這種雙發(fā)遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)，由于選用了高涵道比大推力發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)用了大量現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，采用了自然層流機(jī)翼和尾翼設(shè)計(jì)，所以具有低風(fēng)險(xiǎn)、低成本、高可靠性和研制周期短的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。雖不屬全新開(kāi)發(fā)，但也不失為一種"實(shí)用創(chuàng)新"，對(duì)節(jié)省資源，降低造價(jià)，簡(jiǎn)化維護(hù)，盡快形成運(yùn)力投入營(yíng)運(yùn)，同樣具有深遠(yuǎn)的意義。

翼身融合體運(yùn)輸機(jī) 該機(jī)采用超寬體翼身融合、后掠上單翼和雙發(fā)雙垂尾總體布局，同時(shí)以減小廢阻，降低翼載，獲取最大升力，提高巡航性能為設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖示-下圖為連翼型運(yùn)輸機(jī)

該機(jī)的超寬機(jī)身可容納超寬、超大、超長(zhǎng)的車輛或裝備。上翹的平端尾上方可布置雙垂尾及操縱系統(tǒng)，下方能設(shè)置跳板平臺(tái)及貨艙門，當(dāng)運(yùn)載車輛、貨物時(shí)，能滿足快速進(jìn)出的要求。

其動(dòng)力裝置一改廣泛采用的翼吊模式，即改為上置模式，并把發(fā)動(dòng)機(jī)布置在機(jī)翼后緣靠近翼根處。由于單發(fā)高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)已能達(dá)到大推力、低燃耗、高可靠性的要求，并且1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)能達(dá)到相當(dāng)于2臺(tái)中等推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，所以該機(jī)僅配置了2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量的減少不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和制造，而且方便了維護(hù)，同時(shí)也大大減輕了重量、降低了造價(jià)、節(jié)省了燃油、使其更能發(fā)揮出高的效能。

該機(jī)為減小氣動(dòng)阻力，將機(jī)身從駕駛艙后部盡可能多地融于機(jī)翼邊條內(nèi)，或翼根內(nèi)，并注意使翼－身交界處圓滑過(guò)渡，保持較佳的氣動(dòng)流線，更好地發(fā)揮出機(jī)翼卸載增升效益。

無(wú)尾型運(yùn)輸機(jī) 波音公司設(shè)計(jì)了一種酷似C－130飛機(jī)，但截去了尾翼段的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)。該機(jī)的機(jī)翼翼展為37.7米，機(jī)長(zhǎng)29米，起飛重量為109噸。設(shè)計(jì)師在該機(jī)上采用了大展弦比機(jī)翼與短距起降技術(shù)，從而使仿生學(xué)與現(xiàn)代航空技術(shù)很好地結(jié)合起來(lái)，這是一種獨(dú)具特色的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

圖示-突破無(wú)尾設(shè)計(jì)難關(guān)的“超蛙”戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)設(shè)想圖

另一特點(diǎn)是，該機(jī)采用了超寬短機(jī)身，即機(jī)身長(zhǎng)度縮短為常規(guī)設(shè)計(jì)的1/2，而機(jī)身寬度（尤其是貨艙段）則為常規(guī)設(shè)計(jì)的2倍（大于寬體客機(jī)的機(jī)身寬度），設(shè)計(jì)有效載重30噸，且更適宜空運(yùn)大型車輛和重型裝備。車輛和裝備的進(jìn)出也更順利、更方便、更節(jié)省時(shí)間、更符合實(shí)戰(zhàn)需要。此外，這種超寬短機(jī)身的設(shè)計(jì)還可以大大縮小停機(jī)積，能進(jìn)入目前很多常規(guī)運(yùn)輸機(jī)難以進(jìn)入，或無(wú)法進(jìn)入的機(jī)場(chǎng)和場(chǎng)地。另外，超寬短機(jī)身的這種設(shè)計(jì)，在同等條件下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)更好，剛性也更高。

無(wú)尾型運(yùn)輸機(jī)由于沒(méi)有了機(jī)尾段，也就沒(méi)有了垂直尾翼和水平尾翼這些大部件的雷達(dá)反射面，所以對(duì)飛機(jī)的隱身更為有利。該機(jī)在截去機(jī)尾段的同時(shí)，也對(duì)等地截去了前機(jī)身的一段，加上仍然保留了機(jī)翼上的操縱面，且又有4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)各驅(qū)動(dòng)1個(gè)螺旋槳工作，故不會(huì)影響飛機(jī)的俯仰和偏航飛行。整機(jī)重心位移容易控制，也不需要尾段機(jī)身和平尾的配平力矩，這樣就可以去掉這些結(jié)構(gòu)的重量，減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)總重，對(duì)提高運(yùn)輸機(jī)的性能非常有益。

該運(yùn)輸機(jī)沿用了平直型機(jī)翼，安裝了全展向襟翼，配置了4臺(tái)單發(fā)功率為7400千瓦（C－130運(yùn)輸機(jī)采用單發(fā)功率為4510千瓦的T56－A－15渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)）的發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，以便達(dá)到良好的巡航性能、低速性能和短距起降性能。50年代設(shè)計(jì)的C－130運(yùn)輸機(jī)僅能從1000米左右的跑道起降，而美國(guó)空軍和陸軍則要求這種新設(shè)計(jì)的運(yùn)輸機(jī)，應(yīng)能在230米長(zhǎng)的跑道上安全起降。為此，波音公司曾在1996年搞了一個(gè)新的運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)方案，即機(jī)翼可在飛機(jī)起降過(guò)程中傾轉(zhuǎn)60°的設(shè)計(jì)方案。以后又多次修改變更方案，結(jié)果仍不理想。后來(lái)?xiàng)l件雖被放寬，但短距起降的要求始終被堅(jiān)持，仍然要求能在比2個(gè)足球場(chǎng)面積稍大的簡(jiǎn)易機(jī)場(chǎng)進(jìn)行起降。

圖示-圖為“超蛙”與C-130運(yùn)輸機(jī)外形比較

為確保無(wú)尾型運(yùn)輸機(jī)在起降和巡航時(shí)安全可靠，它的4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)之間用一個(gè)交叉軸系相連接，一旦其中某臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在空中停車，仍能保持4個(gè)螺旋槳照常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能夠提供足夠的功率維持飛行。

這種無(wú)尾型運(yùn)輸機(jī)的貨艙采用了雙通道布局，能載運(yùn)大型裝備，如輕型坦克、中小型直升機(jī)、軍用卡車等，并能使這些大型裝備快速方便地進(jìn)出貨艙。同時(shí)在貨艙內(nèi)，計(jì)劃安裝一套帶動(dòng)力的自動(dòng)化傳送和鎖定系統(tǒng)，以平移和調(diào)整貨盤或貨箱間距。由于該機(jī)具有寬敞的貨艙，因此還可以在不必全部卸下艙內(nèi)貨物的同時(shí)，移出里面的急需物品。

波音公司的設(shè)計(jì)師希望這種經(jīng)過(guò)技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的無(wú)尾型運(yùn)輸機(jī)，能像青蛙從睡蓮葉上躍起那樣輕松地起飛，完成各種任務(wù)，又能輕盈地短距降落，因此給了它一個(gè)"超級(jí)青蛙"的美譽(yù)。它的設(shè)計(jì)飛行速度為780公里/小時(shí)（比C－130快178公里/小時(shí)），設(shè)計(jì)航程為4800公里。單機(jī)造價(jià)控制在1.0～1.2億美元。

傾轉(zhuǎn)旋翼運(yùn)輸機(jī) 以V－22為代表，該機(jī)從概念設(shè)計(jì)、方案論證、具體設(shè)計(jì)和修改、研制、試驗(yàn)，直到定型、生產(chǎn)，大約經(jīng)歷了20年時(shí)間。它通過(guò)動(dòng)力艙及旋翼的傾轉(zhuǎn)角度運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了垂直起降、過(guò)渡飛行、水平巡航，與直升機(jī)一樣具有使用方便的特點(diǎn)，但飛行性能更好。它的最大載荷為9000公斤，最大速度580公里/小時(shí)，最大航程大于3800公里。該機(jī)已獲得830架美國(guó)陸、海、空三軍的訂單，并且已從1999年起陸續(xù)裝備部隊(duì)，該機(jī)將成為美國(guó)空軍21世紀(jì)的主力戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)之一。這種傾轉(zhuǎn)旋翼的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，無(wú)論是從基本原理、結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)等，都會(huì)給運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)師們以新的啟迪，并在型號(hào)設(shè)計(jì)時(shí)多一種選擇。

連翼型運(yùn)輸機(jī) 將后掠的機(jī)翼與前掠的水平尾翼在翼尖處相連接，集中了大展弦比前掠翼與后掠翼高速飛行時(shí)低波阻的優(yōu)點(diǎn)，突出了良好的巡航性能，且誘導(dǎo)阻力也很小。另外，整機(jī)重心位移容易控制，安定性和穩(wěn)定性均佳。

通過(guò)前掠平尾的折轉(zhuǎn)，抬高了尾翼位置，留出了空間，一方面可削弱后掠機(jī)翼下洗氣流的影響；另一方面可讓兩側(cè)折轉(zhuǎn)的平尾外端起到雙垂尾翼的作用，可利用其上的操縱面差動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)方向操縱；其三，利用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)，也增加了機(jī)翼、機(jī)身和平尾的強(qiáng)度和剛度。

尤其是它的特寬體機(jī)身能運(yùn)載更多大型和重型物件，以滿足后勤保障的需要。該機(jī)的動(dòng)力艙位于機(jī)尾上方，系統(tǒng)管線布置相對(duì)集中，單發(fā)停車故障糾控容易，常規(guī)機(jī)務(wù)維護(hù)較方便。

然而，洛克希德·馬丁公司的設(shè)計(jì)師們將按照美國(guó)空軍的要求，把它設(shè)計(jì)成空中加油機(jī)。原因是，大約有700架KC－135空中加油機(jī)的機(jī)齡已達(dá)到25～30年，面臨退役。為此，對(duì)上述連翼型運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，安置了儲(chǔ)油箱，設(shè)計(jì)了翼尖加油艙和加油套管，布置了輸油管線、控制閥、輸油泵等，還布置了嚴(yán)密的消防滅火設(shè)施，以確保使用中的安全。

這種連翼型空中加油機(jī)可同時(shí)為2架飛機(jī)或直升機(jī)加油。有專家提議將其開(kāi)發(fā)為可攜帶無(wú)人駕駛飛機(jī)的母機(jī)，即可投放無(wú)人駕駛飛機(jī)，又可為無(wú)人駕駛飛機(jī)進(jìn)行空中加油。最多時(shí)，一架母機(jī)可為20架無(wú)人駕駛飛機(jī)進(jìn)行空中加油。

平臺(tái)型運(yùn)輸機(jī) 該機(jī)是一種具有一般運(yùn)輸機(jī)的各大系統(tǒng)，具備基本飛行功能，可按戰(zhàn)術(shù)－技術(shù)要求，或使用－技術(shù)要求，完成特殊運(yùn)輸任務(wù)，具有多種用途的基準(zhǔn)運(yùn)輸機(jī)。尤其是應(yīng)用了模塊設(shè)計(jì)，也就是可在該運(yùn)輸機(jī)上安裝各種功能的方艙，以達(dá)到各種不同布局的變化，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多型，一機(jī)多用。以最少的飛機(jī)數(shù)量，完成盡可能多的飛行任務(wù)，適應(yīng)21世紀(jì)戰(zhàn)地需要。

國(guó)外曾設(shè)計(jì)了一種具有長(zhǎng)平臺(tái)的4發(fā)后掠翼雙垂尾總體布局的重型中遠(yuǎn)程噴氣運(yùn)輸機(jī)。在其駕駛艙后獨(dú)立的寬闊長(zhǎng)平臺(tái)上可安裝多級(jí)運(yùn)載火箭、整枚洲際導(dǎo)彈、整架航天飛機(jī)、多架完整的直升機(jī)、大型飛機(jī)的機(jī)身/機(jī)翼/尾翼分段、大跨度建筑物的構(gòu)架、液化氣罐、高壓線鐵塔、電站設(shè)備，及多種功能的標(biāo)準(zhǔn)方艙。這些大宗物件，只需用簡(jiǎn)易包裝，并系留牢靠后，便可用這種平臺(tái)型運(yùn)輸機(jī)攜帶其升空飛抵目的地，以這種快速、安全、可靠的運(yùn)輸方式，彌補(bǔ)了因受公路、鐵路、橋梁寬度/高度/承載量等的限制，或受水運(yùn)周期過(guò)長(zhǎng)的局限，從而能發(fā)揮出平臺(tái)型運(yùn)輸機(jī)營(yíng)運(yùn)效率高的優(yōu)勢(shì)。

尤其是當(dāng)該平臺(tái)型運(yùn)輸機(jī)安裝上各種功能的方艙后，將呈現(xiàn)不同"角色"的變化，并發(fā)揮出各種專用飛機(jī)的效能。例如，安裝電子設(shè)備方艙后可成為電子偵察機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)；安裝大型警戒雷達(dá)后，又可成為空中預(yù)警機(jī)，或空中指揮機(jī)；在換裝醫(yī)療方艙后，又可成為空中醫(yī)院或戰(zhàn)區(qū)機(jī)動(dòng)搶救中心；在換裝空中加油系統(tǒng)方艙后，還可成為空中加油機(jī)。