运30,虽然仅仅是2014年珠海航展上在一个不起眼的角落展出的小比例模型,却因“新中运”的身份而被广为关注。那么我们有了与C‑17媲美的运20,以及陕飞的运9,为什么还要研制运30呢?
与战略运输机相比,战术运输机航程短,载重量小,但适合于在较短的野战机场跑道上起落,甚至在平坦场地上临时整理出来的简易跑道上起落。战术运输机的运载量也适合用于战术空投,这一点是大型运输机不一定擅长的。运输机在空投时,依然在继续前飞。如果运载量特别大的话,把全部载荷空投完毕的时间就较长,空投散布就较大。反复进入同一空投空域、多次空投可以减少散布,但多架较小运输机小间距密集空投反而更加有利。
全程运输机
传统的战略运输机和战术运输机各施其职,可以对应与民航中的“轮毂-辐条”模式。也就是说,战略运输机负责从本土基地向海外战区节点运输物资和人员,然后由战术运输机分发运输到战地。这个模式相当有效,但也有不可克服的局限。战术运输机由于尺寸和重量的限制,不可能运输特别长大的装备,也不可能运输主战坦克、防空导弹那样的重型装备,但是主战坦克、防空导弹那样的重型装备对现代空降作战越来越重要。
某种程度上,C-17是一款“全程运输机”,既有战略运输机的航程和载重量,又有战术运输机的简易跑道起落能力,根本性地改变了现代空降作战和空运支援的面貌。回到民航的类比的话,全程运输机相当于波音787所代表的点到点航班,不仅简化、加速了空运过程,也使得重型装备可以直接空运到战地。在理论上,全程运输机可以取代战术运输机。事实上,苏联的伊尔-76可算第一种全程运输机。与和C-130同级的安-12相比,伊尔-76的载重量增加了一倍,达到42吨,可以运载一辆T-72坦克,航程和速度也大为提高。伊尔-76的简易跑道起落性能简直成为传奇,高原性能也可圈可点。伊尔-76在苏联空军投入使用后,全面取代安-12,并部分取代和C-5相当的安-22,执行远程空运任务。在苏联解体时,苏联空军已经在很大程度上实现“全伊尔-76化”。
但全程运输机毕竟较为昂贵,全面取代战术运输机太过奢华。此外,在有的战术应用中,太大的全程运输机反而没有较小的战术运输机合适。在阿富汗,比C-130还小的双发C-27很受欢迎,很多崇山之中的窄小山间阵地用C-27补给比C-130更好,而更大的C-17则根本不可能在那么窄小的空域里周转过来。因此,较小的战术运输机还是必要的。对于美国来说,这就是大改后的C-130J,对于中国来说,这就是全新的运30。
运9也可以用作战术运输机。运9是运8的大改,运8的原型就是与C-130同级的安-12。事实上,C-130J和运9十分相近,为什么C-130J对于美国和西方国家适用,运9对于中国就不适用,而非要开发全新的运30呢?
载重系数更大的运30
C-130在上世纪50年代就开始使用,可算历史上最成功的运输机。在C-130刚投入使用时,这还属于大型运输机。美国《航空周刊》在纪念C-130首飞60周年时,重发了当年采访文章,当年老资格航空记者走进C-130机舱时,赞叹“这简直像走进教堂大厅一样”,形容机舱的宽敞和高大。这当然是夸张,但C-130的机舱尺寸和载重量远远超过同期常见的二战前辈C-47和C-54,装载吉普车、轻型装甲车甚至重炮都不在话下。随着战术空运的普及,尤其是越南战争和中欧冷战的需求,越来越多的装备用C-130运输,但C-130的机舱截面尺寸和载重量也逐渐显示出局限。
在上世纪80年代,美国着重发展快反力量,试图用M-8轻型坦克更换第82空降师装备的已经老旧的M551“谢里登”轻型坦克。但为了能装进C-130,尺寸和重量都受到限制。最后版本在“裸装甲”状态下的尺寸和重量都已经达到C-130的极限。尺寸的限制最终导致M-8下马。
安-12/运8与C-130的战术背景和设计思想相近,运9也继承了机舱尺寸和载重量不足的问题。加大发动机推力和加长机体可以提高载重量,但机舱截面尺寸是无法改变的。很多年来,兵力的远程投送并非中国军队的需求,因此运8的数量和机舱尺寸都不是问题,更谈不上机舱尺寸和载重能力限制了战斗力。但救灾抢险、机动防御和海外维和的要求对中国空军的空运能力提出全新要求,中国也到了有条件大量装备战术运输机的时代。趁现在,运8、运9的数量较有限、还没有对装备的可空运性形成实质性限制的时候,研制全新的运30,在新装备的研制中根本解放这一限制,是很有必要的。
运30不仅机舱尺寸增大,载重量也提高。如果美国空军的基本战术运输机是运30的话,M-8坦克或许就不至于夭折,至少战术性能由于可空运性而受到过度限制不会成为一个因素。全新设计也是使技术跟上时代的契机。经过60年的航空技术发展,机体结构设计、机翼气动和结构设计、机载系统架构和具体设计都有了长足发展,差距不是单纯更换发动机就能弥补的。运20与运30是非常不同的运输机,但设计工具和方法、制造过程有很多相通之处,陕飞正好有新鲜经验可资利用,有助于使运30跃上新的台阶。
确实,运30的性能指标令人耳目一新。C-130J-30(加长型)的最大起飞重量约80吨,载重量约20吨,载重系数(载重量与最大起飞重量之比)为0.25。空客A400M的最大起飞重量要大得多,达到141吨,载重量也相应提高到37吨,但载重系数下降到0.26。更大的安-70的最大起飞重量达到145吨,而载重量提高到47吨,载重系数增加到0.32。巴西新近研制的KC-390的最大起飞重量为81吨,载重量约23.6吨,载重系数为0.29。根据公开报道,运30的最大起飞重量估计在80吨级,与C-130J相似,但载重在30吨以上,比C-130J增加50%,载重系数达到0.375。安东诺夫和饱受其影响的中国运输机的载重系数普遍比西方运输机要高,不清楚是不是对载重量和最大起飞重量计算方法和测试条件的差异所致。但运30比安-70还要高出一截,现在还不清楚运30是如何做到这么高的载重系数的,先进的气动和结构设计可以减重,大量采用复合材料有助于减重,这些应该是部分原因。
与C-130或者运9相比,运30在外观上最大的差别是高平尾。高平尾对垂尾刚度要求高,结构重量相应增加。但高平尾对尾门空投的气动干扰较小。同时由于垂尾的后掠,平尾位置靠后,力臂更长,可以减小平尾面积,降低阻力,减轻重量,部分补偿了垂尾刚度要求造成的重量增加,空客A400M、波音C-17、西飞运20等现代运输机都采用高平尾。
事实上,外观上更大的差别可能来自发动机。珠海展台上的模型采用4台涡桨发动机,但据报导,运30也有可能采用两台涡扇发动机,像巴西的KC-390那样。涡桨发动机具有推力大、滑跑距离短、省油的特点,但涡桨不仅噪声大,也有选择范围小的缺点。军用运输机对噪声不像民航客机那样敏感,但降低噪声对从低空隐蔽进入和退出空投空域依然有现实意义。涡桨的叶尖速度接近声速,经过多年努力,包括采用弯刀形桨叶,降噪成效依然有限。但涡扇发动机的重要产生噪声部件都有发动机围壳包覆,加上采用锯齿形喷口,降噪处理相对成熟。更重要的是,民航对降噪和节油的成果可以直接借用过来,在发动机换装过程中使得燃油经济性和噪声特征不断得到改善。另一方面,民航涡桨客机如果不是濒危品种的话,至少也是趋于沉寂,新型客机越来越少采用涡桨,即使在支线客机市场,新型支线客机也以涡扇居多。空客在研制A400M的时候,没有适当的大功率涡桨发动机可以使用,只有让罗尔斯·罗伊斯专门研制了TP400涡桨发动机。与民航新型涡扇发动机型号迭出的情况恰成对比,新型涡桨凤毛麟角,给军用运输机的发动机选型带来困扰。最重要的是,有说法表明,运20 最终将用四台WS20高涵道比大推力涡扇发动机取代现用的俄罗斯D30涡扇发动机。运30只需要两台WS20,与运20共用发动机,具有成本和后勤方面极大的好处。
从涡桨改为涡扇,机翼局部结构要重新设计。在理想情况下,机翼应该全新设计,并把飞行速度适当提高,适合涡扇的最优工作范围。重新设计机翼当然是一件大事情,但运30还在方案模型阶段,具体设计还没有开展,改动并不是不可思议的事情,而且现在是改动的最好时机。采用典型的翼吊布局对未来换装更先进的发动机提供了极大的便利,这也是涡桨的翼内布局不容易做到的。另外,采用像C-17那样的喷气襟翼,可以在起飞、着陆时大幅度下垂,对发动机喷气流形成偏转,产生部分升力,极大地缩短起飞、着陆距离,进一步加强战术运输机的实战性能。
运30可以和运20形成完整的运输机体系。这不是传统的“轮毂-辐条”体系,而是全程点到点的轻重搭配体系。与国际主流运输机相比,运30的载重能力和机舱尺寸比C-130J、运9更优秀,但采购和使用成本依然远远低于更大的空客A400M和安-70,而且与运20保持足够的互补性。这将极大地提高中国军事力量的空中机动能力,在民用和救灾方面也有很大的需求,并有望以较高的性价比赢得国际市场的欢迎。
责任编辑:王鑫邦