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铁翼飞天-展望我国空军新中运  

2009-12-20 21:43:35|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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运-8X代表我国空军和航空工业已经开始研究新一代中型运输机

近日,随着空客的A400M运输机试飞成功,代表着新一代中型运输机即将进入实用阶段,为各国快速布署部队提供更为有效的空运工具,那么我国新一代中型运输机是什么样子是一个非常令人感兴趣的问题。

随着8*8轮式步兵战车广泛装备各国快速布署部队,其重量和体积都超过了各国现有的中力中型运输机的运载能力,下一代中型运输机如何发展?各国意见似乎并不统一,欧洲各国研制的是采用四发涡桨发动机的A400M,而俄罗斯和日本则发展采用双发涡扇发动机作动力的图-330和C-X,我国下一代运输机则会是什么样的布局?

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A400M采用4台涡桨发动机

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图-330采用两台涡扇发动机

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新型中运在于支援8*8轮式步兵战车快速布署作战

我国空军现有运输机机队的主力是运-8C型运输机,运-8是我国在前苏联安-12的基础上仿制的,其主要性能与安-12相近,最大载重20吨,航程超过5000公里,巡航时速为550公里,其货舱尺寸为;(长*宽*高)13.5*3*2.2,容积为123立方米,运-8C因为采用气密货舱取消了机身油箱,导致载油量下降,航程下降至3400公里左右。不过飞机的指标在一定条件下才能实现,运-8C虽然最大载重为20吨,实际上指的是散装货,如果是单件货物,则下降到16吨,也就是其运载战车的战斗全重不能超过这个指标,并且在这种情况下其航程也降低到2000公里以下,另外一个限制来自于其发动机,运-8C采用的涡桨-6发动机的最大当量功率只有4250马力,指标偏小,直接影响运-8最大起飞重量、载重和起降、爬升率等指标,特别是高温、高原环境下发动机功率降低,运-8C的最大起飞重量和载重等指标都会大幅降低,而我国目前快速布署部队装备的92式轮式战车战斗全重虽然只有15吨左右,但其车高接近3米,超过了运-8C货舱的高度,无法由该机空运,即将大量装备的ZBD-09步兵战车的高度虽然降低到2.1米,但其战斗全重超过18吨,另外战车的战斗全重往往不包括附加装甲的重量,而根据国外的经验,仅仅为抵挡RPG-7火箭筒这样的轻型反装甲武器,需要为战车增加的附加装甲的重量就在2吨以上左右。同时增加了战车和体积,显然也无法由运-8C空运,更别说在这些战车的基础上改装的120毫米迫榴炮、100毫米突击炮、122毫米自行榴弹炮等重型炮车。

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我国空军主力运输机运-8C,该机能力有限

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我国92轮式战车,该车重量和尺寸都超过了运-8C 的能力

我国空军、航空工业早就认识到运-8C存在的航程近、载重偏低的缺点,特别是涡桨-6对于该机的限制,从上世纪90年代起就着手研制运-8C的改型型,该机曾经以运-9的编号进行展出,该机主要采用了机翼整体油箱,提高飞机的载油量,加大的航程,另外采用了以ARINC429总线为骨干的综合航电系统,提高了飞机完成任务的能力,最主要的是其采用了加大功率的涡桨-6C发动机和六叶复合材料螺旋桨,将最大当量功率加大了5100公斤,并且降低了耗油率,由于发动机的功率增加,增加了飞机的最大起飞重量和载重等各项指标,巡航时速增加到600公里/小时,特别是高温、高原条件下的载重能力,整体性能达到或者接近C-130J运输机的水平,是我军运输机换装的主力装备,并且也拥有良好的出口前景,但其仍然无法支持ZBD-09的快速布署。所以我国空军需要更大、载重能力更强的运输机来加强自己的空运能力,发展大型运输机显然就成了当务之急,也就是最近传出的我国200吨级大型军用运输机,不过大型军用运输机价格比较昂贵,以我国目前的综合国力来说可能还难以将现有的运输机全部换装为该机,因此需要一种相对廉价的机型作为补充,这是我国新型中型运输机。

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平衡木预警机代表着运-8新平台的成熟,注意其六叶复合材料螺旋桨

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运-8系列运输机已经无法支援ZBD-09战车的快速布署作战

实际上早在本世纪初我国陕西飞机工业公司根据部队质量建设的发展,特别是快速布署部队的建设的深入,提出在运-8的基础上研制一型加大载重运输机来满足空军战术空运及特种飞机改装的需要,这就是在2002年珠海航展上公开的运-8X四发涡桨中型运输机(注意将其与运-8X海上巡逻机相区别),该机的研制目的就是着眼于能空运大中型运输车辆、火炮、战车以及中型运输直升机、攻击直升机、反装甲和防空导弹武器系统,甚至近程地地弹道导弹发射车。运-8X重新设计了运8飞机机身前段气动外形。将气象雷达移至机头,采用 先进的通讯、导航、雷达设备和电子飞行仪表与综合显示系统, 用于飞行、导航、雷达、发动机机数据和图像的显示。按2人驾驶体制改进驾驶舱外形和内部布置,加大风挡玻璃面积,扩大驾驶员视界。改进机身尾段气动外形,满足货舱大门的开口尺寸要求,并减少全机阻力,增大机翼面积,调整气动配置、提高升阻特性,从而提高飞机的最大起飞重量,运-8X的最大起飞重量由运-8的6吨提高到80吨,载油提高到25吨,最大航程8000公里,最大载重30吨(航程2500公里),载重为20吨时航程为4500公里左右,其货舱尺寸为;(长*宽*高)13.5*3.5*2.6,容积增加到180立方米。从这些指标来看其,巡航速度仍旧为600公里/小时。从这些指标来看运-8X可以较好的支援ZBD-09步兵战车的快速布署任务,但是其最大载重和货舱容积仍旧偏低,与A400M相比,后者最大载重为37吨,货舱长度为2 3.2米(含货桥),货舱高度为3.85米,货舱地板宽度为4米,货舱容积达356立方米,尤其货舱容积几乎是运-8X的两倍,这样运-8X在支援ZBD-09系列的重型炮车如105毫米机动火炮、122毫米自行榴弹炮时仍旧能力不足,象意大利“半人马座”105毫米机动火炮系统采用附加装甲后战斗全重已经达到28吨,而从目前公开的自行榴弹炮的照片来看其炮塔比较高大,估计该炮整体高度很难低于2.6米,此外最重要的缺点就是根据计算运-8X的发动机功率至少要达到6000马力才能满足这样的指标要求,(航展的数据是6500马力),前面说过我国涡桨-6的功率只有4230马力,即使是刚刚定型的涡桨-6C也只有5100马力,与运-8X的要求差距很大,另外就发展潜力来说,涡桨-6C可能已经挖尽,在其基础上再增加将近1000马力的功率,估计困难很大。因此需要研制一型新的涡桨发动机,即采用A400M的TP400-D6模式,在我国涡扇中推核心机的基础上研制一型大功率涡桨发动机,但是以我国航空发动机工业的实力,短时期研制出这样一型发动机显然比较困难,因此运-8X方案在公开展示概念图之后,无疾而终,这不仅仅是这个型号的问题,可以看作目前我国航空工业普遍存在的问题,也就是我们所说的“航空振兴、动力先行!”

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运-8X仍旧属于运-8系列的改进型,升级程度有限,且受“心脏病”困扰

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运-8X仍旧不足以支持轮式122毫米自动榴弹炮作战

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支持重型炮车的能力只能说勉强

我们现在看另外一个方案;类似于图-330的双发涡扇中运,图-330就是俄罗斯空军为规模现有的安-12运输机研制的,在前苏联时期安-12的后继机型是安东诺夫设计局研制的安-70,但苏联解体后,安局归了乌克兰,在目前乌克兰寻求加入北约的情况下,加上对其采用的D-27桨扇发动机的成熟程度持保留程度,所以俄罗斯空军更希望采用本国飞机,这就是图波列夫设计局研制的图-330运输机,该机是在图局的图-204客机的基础改进而来,采用上单翼布局,两台PS-90A大涵道涡扇发动机,推力150千牛级,图-330最大起飞重量103.5吨,载重为35吨,最大巡航时速800公里/小时,最大升阴11000米,最大航程(载重20吨)5600公里,载重为30吨时候为3000公里,其货舱尺寸为(长*宽*高);19.5*4*4,容积为312立方米,从这些指标来看,如果我国未来新型运输机如果以图-330为标准的话,那么不论其载重还是货舱容积都足以支援我国ZBD-09系列战车的空运任务,特别是可以将其货舱的宽度和高度都较大,而ZBD-09的宽度为3米,即使装备附加装甲后,也可以驶进图-330的货舱,另外其高度也可以容纳轮式122毫米自行榴弹炮,这样意味着我国未来的新型中运也可以满足快速布署部队战车“离机即可做战”的要求,特别是其可以运运对于快速布署部队至关重要的重型炮车做为支援火力,这对于提高我国快速布署部队显然起到至关重要的作用,同时也意味着我国空军大型运输机机队负担的降低,可以运载更大和更重要的武器装备。这个方案最大的优点可能就是发动机能够更好的解决,虽然我国涡扇发动机还有待成熟,但研制与PS-90A水平相当的大涵道比涡扇发动机还在水平范围之内,我国“太行“大推力涡扇发动机的核心机与国外普遍使用的CFM-56相当,在此基础上可以研制一型与其相当的涡扇发动机,根据有关资料,我国沈阳航空发动机研究所(606年)在已经设计定型的”太行“涡扇发动机的核心机的基础上,利用航空推进技术验证计划构建的大涵道比风扇验证平台,对高压压气进行全三维改进设计,同时进一步改善核心机性能、改进设计风扇/增压级、匹配设计低压涡轮、采用全权限发动机电子控制技术系统,构成我国第一代大涵道比涡扇发动机方案,其推力为120千牛级,而在此基础上通过加大空气流量和涡轮前温度,可以将推力提高到150千牛,也就是CFM-56C-5的水平。这个指标与PS-90A已经基本相当了,应该可以满足我国未来涡扇中运的需要。

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 图-330可以较好的支持8*8系列战车及重型炮车的作战

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在SF-A的基础上可以研制出满足我国未来涡扇中运的发动机

让我们回头比较一下这两个方案;涡桨发动机的运输机优点是涡桨发动机成本低,整体价格相应也较低,油耗也低于涡扇发动机,一般前者的的油耗为0.2公斤/吨公里,后者是0.3公斤/吨公里,因此使用成本也比涡扇运输机要低,另外其起降性能较即,对跑道要求低,以A400M和图-330为例子,前者起飞距离为1200米,而后者要超过2000米,而涡扇运输机的优点首先是速度快,涡扇运输机的巡航速度一般在800公里/小时,而涡桨运输机一般在600公里/小时,这样其快速反应能力就好于后者,另外涡扇发动机的推力范围大,目前大涵道涡扇发动机的推力已经可以达到500千牛级,这意味着采用涡扇发动机可以研制更大的运输机,从而拥有更大的运载能力和货舱空间。前面说过从目前我国航空发动机的现状来说采用涡扇发动机反而要比采用大功率涡桨发动机要可靠的多,目前我国为C919客机配套研制的SF-A发动机的推力已经有130千牛级,因此把大涵道涡扇发动机的推力提高到150千牛或者更高应该不是件困难的事情,所需要的时间估计也要少的多,这个方案的还有一个好处就是150千牛级的涡扇发动机还可以用于我国大型军用运输机的改装,从而将其最大载重提高到50吨以上,这样就可以形成大型和中型运输机发动机的通用性,从而降低了后勤支援、训练操作方面的费用,从而从整体上降低了我国空军运输机机队的使用费用,而如果采用涡扇中推从头研制一型大功率涡桨发动机,对于我国来说困难就比较大了,特别是功率越大,螺旋桨的尺寸越大,因此对于材料、工艺的要求就越高,A400M的TP400-D6尽管有罗.罗公司和施奈克玛公司强强联手,但其研制进度仍旧不顺,其难度可见一斑-实际上近年来国际上新型运输机计划大多采用涡扇发动机做为动力就是这个原因,前不久我国有关部门曾经透露已经同俄罗斯就联合研制大功率涡桨发动机达成意向,从侧面说出我国自行研制大功率涡桨发动机恐怕还力不从心。

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大功率涡桨发动机对于任何国家来说都不是件容易的事情,图为TP400-D6

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仅仅大直径、大曲率螺旋桨桨叶就是件非常困难的事情,图为TP400-D6的桨叶

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我国正在研制大涵道涡扇发动机,图为测试该发动机的我国伊尔-76空中试验台

因此从各方面来分析,我国未来新型中型运输机采用涡扇发动机的可能性较大,可以预见随着未来大型、中型运输机的入役,我国空军空运能力将会迈入世界前列,有力的推动人民解放军快速机动作战能力的提高,为我国国家安全和权益的提供更加有力的保障。

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参考资料:

1、运-8平台的改进

2 、发展我国新一代战术运输机运-8X

3、本文配图来源于网上,权利归原作者最近所有

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印度长俄罗斯联合研制的多用途军用运输机-MTA也是双发涡扇运输机

 

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