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运-9之迷-我国新型军用运输机初探

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发表于 2006-10-6 13:07:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
今年的安徽空难,震惊了全国,新闻报道明确指出是一架运8,官方随后正式公布了原因:多次穿越运层,结冰,导致空难。防冰是运8一大顽疾。

不过运9已经克服这一毛病了,庆幸!
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  兵工科技2006.02
  佩森 晓明

  编者按:我国运-9型军用运输机来得既突然又神秘。突然是指它在事先没有任何宣传的情况下,悄然降临2005北京航展,之后才在陕西飞机工业(集团)有限公司官方网站上公之于众;神秘则是它几乎与运-8系列飞机在外表上别无二样,以至于如果没有"运-9"的标示,人们很难会把它当成一架新飞机来关注,也因此它在那次北京航展上自始至终默默无闻。从陕飞网上公开的性能数据看,运-9与运-8F600极其接近。本文作者认为:运-9型飞机和运-8F600型飞机可能是在同一原型机平台的基础上衍生出来的不同用途型号,两者之间没有主从关系。也就是说,它们好像一对龙凤胎,虽然血缘相似,但运-9从骨子里就是一个铁血男儿,而运-8F600则可称为纤纤秀女,所以二者相似却又不相同。
  运-9型飞机的首次公开亮相是在2005年9月21日开幕的北京航展上,不过该机并没有立即引起人们注意,这可能和2002年陕西飞机工业(集团)有限公司(以下简称陕飞)公开的运-8X型运输机方案有关,许多人甚至认为运-9型飞机不过是陕飞又一个新的出口型飞机而已。随着2005年11月陕飞在其官方网站上公开运-9型飞机的研制进度后,笼罩在运-9型飞机上的神秘面纱才渐渐淡去。

◆细推运-9性能

  通过对比运-9型飞机和运-8F600型飞机的各项性能数据,可以发现两者之间惊人的相似。而且这两种飞机的研制周期相互重叠、首飞节点相近,陕飞公司显然不可能在肩负国家多个重点型号研制任务的同时,再进行两种新型飞机的研发工作。这就使人们不得不对两者之间的关系产生遐想。笔者认为运-9型飞机和运-87600型飞机可能是在同一原型机平台基础上,衍生出来的不同用途型号,两者之间没有主从关系。而运-9型飞机应该是近年来陕飞在原型机平台研制过程中所取得技术成果的一次全面总结。

◎总体布局:继承并超过运-8

  作为运-8飞机的改进型号,运-9中型战术运输机继承了前者的总体布局,仍采用平直梯形悬臂式上单翼,双梁箱式结构,低阻层流翼型。机翼由中央翼、中外翼和外翼三部分组成,尾翼沿用了普通梯形布局。而位于外翼内部的机翼结构整体油箱显然与运-8F600型飞机一样进行了重新设计,以增加飞机的载油量和便于加装空中加油吊舱。另外,为了平衡WJ-6C型涡桨发动机非对称力矩的影响,运-9采取了加大垂直安定面和方向舵面积的措施,将运-8飞机的方向舵调整片和随动补偿片合二为一,形成新的方向舵调整片,提高了飞机的整体操纵性能。最后,为了提高某型运-9特种飞机的飞行品质、新型发动机的安装要求以及减少飞机的气动阻力,陕飞对该机机身前段、尾段、发动机舱和背鳍外形进行了重新设计,使机体尾部线条更加流畅。
  运-9型飞机采用前三点式起落架布局。为了适应我国草地、雪地和沙土地等简易跑道起降的要求,前起落架和主起落架可能进行了必要的改进,如改进液压刹车装置和使用低压轮胎。运-9型飞机的驾驶舱风挡布置也有所改进,其目的估计是为了使驾驶员在实施战术空降作业时仍然有非常出色的向下和向前视野,而且在地面机动过程中有利于提高驾驶员的注意力。

◎航电系统:全面实现数字化

  运-9型飞机的航电系统是该机的最大亮点之一。运-9型飞机继承了陕飞近十年来在军民两用航电设备上所取得的丰硕成果,该机的航电系统已达到国际上九十年代中期的先进水平,主要表现在驾驶舱玻璃化以及座舱采用了多功能、模块化综合显示系统等。由于其航电系统的软件和数据接口采用了开放式模块化设计,未来可在原有设备基础上,迅速实现系统的性能提升。虽然为了保证在全天候气象条件下的飞行安全,该机采用了相对保守的四人驾驶体制,但是借助多功能显示和综合化数字式航电设备,驾驶员中的任何一人都能完成大部分飞行操作,减轻了驾驶员的工作负荷,有利于该机为完成复杂战术任务所进行的长航时飞行。
  为了保证驾驶员有开阔的视场角,驾驶舱航电系统包括六部相同的大尺寸高清晰度主动矩阵液晶显示器。这些下显示器沿主仪表板安装,其中的两块可能作为多功能控制和显示装置(MCDU),为飞行工程师提供数据支持。对比美军C-130J-30型军用运输机和运-8F600型飞机的驾驶舱航电系统,笔者推测运-9型飞机的六部下显示器主要提供主飞行显示、导航和战术显示、发动机和燃油系统显示、舱内系统显示及电子战显示等五种格式的数据。正常工作情况下,主飞行显示器位于正、副驾驶员面前位置,用于显示飞机俯仰和滚转、航向、实际的和可能的航迹角、飞行航迹、选择的和实际的速度及高度、无线电高度等基本飞行参数。然而在紧急情况下,驾驶员也可以通过切换,选择在主飞行显示位置显示导航信息。此外,主飞行显示器还可能显示自动驾驶仪系统的工作模态和一些辅助信息。导航和战术显示格式用于显示诸如地形数据和已知的威胁情况。发动机和燃油系统显示格式主要显示发动机和燃油系统参数。舱内系统显示及电子战显示格式,可能用于显示电子战自卫、货舱和舱内环境参数等相关信息。另外,咨询和修改飞行计划、对导航系统进行初始化及检查、货舱装卸准备等操作可能由位于中央操纵台前方安装的两部多功能控制和显示装置来完成。
  飞行控制系统方面,以运-8F600型飞机为例。由于该机操纵系统采用双余度设计,在升降舵和副翼通道中增加可逆助力器,提高了纵向自动配平功能,机组人员的工作强度大大降低。另外,该机采用了一套数字式双通道自动驾驶仪,将原液压舵机改为电动舵机。自动驾驶仪与导航系统交联可实现沿预定航迹自动控制飞行,与导航着陆系统和自动油门系统交联可实现Ⅱ级自动控制着陆功能。运-9型飞机是否会使用上述系统,值得期待。

◎货运系统:装载的武器种类更广

  运-9型飞机的气密货舱比运-8F600型飞机略小,容积为155立方米。以运载463升标准军用货盘为例,空中客车公司的A-400M型运输机可运载九个,其中两个放置在货桥区,运-8F600型飞机能横装七个,货舱容积比运-8F600型飞机小15立方米的运-9型飞机,估计可运载六个,货盘运载能力相当于A-400M的70%左右。
  运-9型飞机的货舱可容纳98名全副武装的军人或伞兵,座椅为四排纵向排列,靠墙的两排固定安装在货舱里,并且容易收起以提供比较好的装货空间,中间的两排完全可拆卸,以便腾出装货空间。伞兵可以从两个后伞兵门或从后货桥空降。四条固定缆绳用来系留伞兵伞包和货舱降落伞,两个电动绞盘(一侧一个)安装在前货舱,需要的时候可以用来回收障碍伞包。该货舱还可以为医疗救援任务而进行变换。运-9型飞机可一次运送重伤人员72人和医务工作人员3人或轻伤员98人。
  装载武装直升机,并对其进行空中快速部署,是近十几年来军用运输机使用上的新动向。由于武装直升机安装空中受油管后,机炮的射击角度受到限制,直升机机动性受到很大影响,发达国家通常使用军用运输机来实施武装直升机的远程应急部署。通过海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争的实践证明,这种运载方式显然是十分有效的,并且已经成为新一代军用运输机装载能力的指标之一。通过加大货舱容积和在货舱地板上布置大量的高强度系紧环,运-9型飞机也可装载我国新型武装直升机、第二代履带式步兵战车、新型两栖高速突击车和陆基巡航导弹发射车等大尺寸武器装备。
  运-9型飞机装备有一套先进的动力滚棒/约束系统。该系统与货舱地板完全一体化,而且可快速地隐藏到货舱地板中,为车辆装载提供平坦的地板。货舱地板配置了货舱操作系统,该系统的设计能做到自主地进行装货和卸货,可装载20吨集散装货物,进行集装化运输。货舱后大门可兼作货桥使用,方便车辆及装备直接上下,也可与地面装卸车对接,实现快速装卸。此外,运-9型飞机的动力滚棒/约束系统可进行货盘的单件空投或连续空投,其最大单投重量为8.2吨,最大一次空投重量为13.2吨,这表明运-9型飞机已具备空投新型伞兵战车的能力。同时该机还可一次空投十三个1米货盘或三个4米货盘或两个6米货盘。借助上述系统,运-9型飞机可说已具有有限的低空降落伞投放能力。但由于受到飞机整体性能的限制,运-9型飞机还不具备超低空空投能力(ULLA)。

◆运-9为何而生

  根据陕飞提供的有关数据,运-8X型飞机最大商载达到30吨,而运-9型飞机只有20吨。也许是性能指标表面上的落差,人们还是对陕飞研制运-9型飞机感到困惑不解,在"大型运输机计划"成为热门话题的今天搞这种高不成低不就的"鸡肋"实在有点不合时宜。为什么会产生运-9又成为了迷雾疑团,以下谈谈笔者个人的看法。

◎理由一:实用

  首先,人们必须看到即便是拥有全球最大空运力量的美国空军,其运输机机队中数量最多的并不是C-5、C-17这样的重型运输机,而是堪称"空运急先锋"的C-130中型战术运输机。到上世纪九十年代末,在美国空军600多架各型运输机中,C-130J运输机就达到400架,约占其运输机总数的60%。为了保持一支有效的中型战术运输机机队,美国军方在2005年年初已授予波音公司进行"C-130航电系统现代化改进"(AMP)任务,以便C-130系列运输机能够继续服役到2025年。除美俄两国外,中型战术运输机仍然是世界各国军用运输机机队的核心力量,这其中当然也包括我国空军。我国作为一个发展中国家,相对于大型军用运输机,中型战术运输机具有效费比高、技术复杂性低等优势,这完全符合我国基本国情。而且我们现在对中型运输机的相关技术已完全掌握,有利于战时的后勤保障和消耗补充,所以运-9的价值并不难理解,它的优势之一就是实用。

◎理由二:替代运-8

  目前,与C-130J运输机属同一级别的运-8中型战术运输机构成了我国军事运输机机队的主力,运-8型飞机是西飞在苏联安-12军用战术运输机的基础上自行研制的运输机。该机在哈飞试飞成功后,由国防科工委将任务转交给陕飞继续研制,于1980年设计定型并试装部队。根据部队在使用过程中所总结的经验,陕飞于上世纪九十年代初成功研制出运-8C全气密型运输机。从使用时间上来看,运-8型飞机的一些早期型号在八十年代初就已装备部队,而运-8C型飞机和其改型飞机装备部队也都超过了10年。特别是近年来,我军针对性训练及演习的强度都在加大,所列装飞机的飞行小时消耗较快,所以部队的确需要一种新的替代机型。另外从国际市场上来看,美国到九十年代末共出口各型C-130运输机超过500架,而俄罗斯也出口了100多架安-12运输机。但由于安-12运输机早在1973年就已经停产,所以目前世界上正在生产的20吨级运输机只有美国的C-130J和我国的运-8系列。而前者不但采购单价高,并且有较多的附加政治条件,所以对于运-9型飞机来说不论国内还是国外市场都有较大的需求空间。

◎理由三:先进特种平台

  众所周知,军用运输机以其载重量和装载空间大、航程远、续航时间长等特点,可成为特种飞机发展的理想平台。在现代化战争中,装有多种高性能传感器、信息处理设备、电子侦察设备和电子对抗设备的特种飞机对战争胜负起到了举足轻重的作用。1984年,随着运-8海上巡逻机装备我军海航部队,我国的特种飞机研制逐步走上"快车道"。二十年来,陕飞及国内多家科研单位根据部队的需要,以运-8型飞机为载机平台成功研制出多型特种飞机。特别是通过多个重点型号的研制,我国不仅打破了外国的技术封锁,而且有多型特种飞机已达到世界领先水平,大幅缩小了与国外的技术差距。这些特种飞机不仅填补了我军特种装备的空白,而且为维护国防安全、保持战略威慑做出了杰出的贡献。然而对比世界主要军事强国的特种飞机发展态势,特种机载平台的缺乏始终是制约我国特种飞机发展的核心因素之一。以美军为例,美国四大军种现有的特种飞机是在C-2、P-3、C-130、波音-707和波音-747等五大机载平台的基础上研制而来,而正在开发的新一代特种飞机(如E-10多传感器指挥与控制飞机、P-8反潜机和KC-767加油机)则由波音-737和波音-767飞机提供机载平台。丰富的平台资源使美军在特种机开发上显得游刃有余。而反观我国的特种飞机发展,由于仅有运-8型飞机以及从国外引进的伊尔-76MD和图-154型飞机这三种机载平台,使特种飞机发展常常面临"有米无锅"的窘境。特别是在某舰载平台的选型过程中,预研进度因此而受到了极大的影响。总而言之,无论是为了部队研制急需的核心装备,还是为开发下一代特种飞机的未雨绸缪,这一切都需要通过研制新一代高性能机载平台来实现。而运-9型飞机正是这种紧迫需求下的产物。

◆比较之后见真功

  如何评价运-9型飞机呢?笔者认为可以从纵向和横向两个方面来比较。

◎纵比"运-8系"

  纵向可从运-8原型机到运-8C再到运-9,表面上看它们的载重指标没有发生变化,都为20吨级。但从其他指标来看,经过了脱胎换骨般的改进之后,运-9型飞机的整体性能都远远超过了前两者,使用"运-9"这样的新编号可谓实至名归。尤其是部队在使用运-8飞机的过程中所暴露出来的诸多问题,在运-9型飞机上都得到了圆满解决。例如运-8原型机的货舱为非气密型,导致该机的使用范围受到限制。同时,其结构设计由于受苏联五十年代技术水平的影响,在运载新型武器装备方面也存在较大困难。我国曾经为了装载从美国引进的S-70"黑鹰"直升机,还专门开发了运-8A型"黑鹰"直升机载机,该机主要是将运-8原型机的货舱自31框以后的非受力锥型顶棚向上提高了120毫米,使中央翼后部的货舱高度达到2.72米,同时将货舱两扇向内收起的侧大门改为一扇向下开兼作货桥的大门,并设计了收放大门的液压系统、电气系统、门锁机构、辅助货桥和盒式货桥等。后来为彻底解决运-8型飞机货舱非气密的问题,并为运-8特种型飞机提供载机平台,陕飞于九十年代初研制出运-8C全气密型和运-8CA型特种载机平台,其货舱长为15.7米,宽度为3米,高度为2.25米。与运-8原型机相比其货舱更宽敞,装卸更方便,但是该机的载油量却下降到14.6吨,航程从运-8原型机的5000千米下降到3442千米。显然,运-8C型飞机在实现货舱气密化的同时其他性能指标上也为此付出了一定的代价。而运-9型飞机的气密货舱长、宽、高分别是16.2米、3.2米和2.35米,载油量恢复到23吨,航程也达到5000千米。这样运-9型飞机在装备新型气密货舱的同时将航程指标又恢复到运-8原型机的水平。虽然载重能力与前两者持平,但由于其货舱容积提高了近35%,所以运-9型飞机的实际运载能力特别是运载特种货物的能力反而有了较大提高。

◎横比"大力神"

  前面已经指出,目前国际上在产的20吨级军用运输机只有美国的C-130J系列和我国的运-8系列。通过两者主要性能参数的横向对比分析,我们不难发现:运-9型飞机的主要性能与C-130J运输机相当或者接近,甚至有部分性能参数已超出。如货舱容积,运-9型飞机高于C-130J运输机更接近其加长型C-130J-30运输机。换句话说,运-9型飞机的实际运载能力超过C-130J运输机而相当于C-130J-30运输机。与C-130J运输机相比,运-9型飞机的主要差距在航电设备上,C-130J运输机实现了双人驾驶体制。而运-9型飞机仍旧为四人驾驶体制,显现其在驾驶舱自动化上仍需要进一步提高。不过从另一个角度来看,采用过于先进的航电设备意味着成本的增加,这反而不利于运-9型飞机的市场竞争力。因此,运-9型飞机的市场定位应该集中在广大发展中国家,其优势体现在客户可以用相对较低的价格采购运载能力相对较大的运输机,应该说这对于发展中国家甚至某些新兴国家都具有很大的吸引力。

◆国际市场新宠儿

  运-9型飞机的高效费比和高经济性,成为其与竞争对手争夺国际市场的重要手段。以国际上正在研制的安-70、A-400M、C-X和图-330等四种中型战术运输机为例,这几型飞机的性能指标都超过了运-9型飞机,其特点是集高性能航电系统、FADEC全权限数字式控制的大推力发动机、复合材料结构、大展弦比超临界翼型、综合电传操纵和高效能增升装置等先进技术于一身,它们的商载能力均达到了30吨级。其中安-70运输机的最大载重量甚至达到了空前的47吨,已经相当于传统意义上重型运输机的水平。然而,大量采用先进技术也意味着它们的价格都远高于运-9型飞机,即便是价格相对较低的安-70运输机,其单价都在5000万美元左右,而C-X和A-400M运输机估计将高达1至1.2亿美元。所以,上述机型应该不会对运-9型飞机的潜在市场构成太大的冲击。俄罗斯研制的图一330军用运输机由于采用了两台PS-90A高涵道比涡扇发动机,具备巡航速度快、载重比高的优点,运-9型飞机与其相比,竞争优势主要体现在采购和运营成本较低。运-9型飞机采用的WJ-6C涡桨发动机其单价要远低于PS-90A涡扇发动机,并且涡桨发动机的吨/千米耗油量约为0.2千克,而涡扇发动机则超过0.3千克。另外,采用涡桨发动机的军用运输机维护费用低,对跑道、空管等机场设施要求也较低,能够更好地适应发展中国家的国情。综上所述,相信只要运-9型飞机的市场定位和销售策略得当,凭借我国在部分发展中国家稳定的市场份额和适当的政治影响力,运-9型飞机的发展前景必将一片光明。

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