中美俄三大大国在世界舞台上,利益遍布全球。为了维护各国的利益,大型运输机是必不可少的。其出现鼓舞了无数中国人。作为寄托国人期待的“战机”,运20在世界上是什么水平?今天就来对比一下中、美、俄三国研制的主要运输机,看看哪个更好。
【全球军事报道】今年珠海航展上,首次正式向公众亮相的运20运输机十分抢眼。运20是我国军工企业研制的新一代大型军用运输机。 2013年1月首飞成功。同时,俄罗斯研制的伊尔76运输机和美国研制的C-17运输机也参加了航展。他们是各自国家和外国用户的军用运输机部队的中坚力量。这是中俄美三大世界强国的明星运输机首次齐聚一堂,令航空爱好者惊叹不已。下面我们对三颗星做一个简单的对比分析。
Il-76是三种运输机中研制最早的一种装备。早在1960年代,前苏联就开始了相关工作。其目的是替代我国运8的原型机安12运输机。 C-17 的开发始于 1980 年代,在世纪之交开始大规模生产设备。云20是一颗尚未完成开发工作的新星。 2000年前后,有人提出研制一种优于当时可以引进的Il-76的国产运输机。 2004年,相关车型首次公开亮相。 2006年初,“大飞机研制”成为国家决策,大飞机研制重大科技攻关项目正式立项。 2007年6月,大型运输机项目正式立项,8月,国外杂志报道了更准确的项目概况。 2009年11月5日,中国航空工业集团公司(AVIC)宣布正在生产大型运输机。
这三种模式最大的相似之处在于,它们都是为提供部队完成战略战术远距离快速机动部署的能力而开发的。远距离要求是至少能够覆盖全国领土,同时要考虑全球部署,即跨洲部署的能力。快意味着机动速度高于铁路、海运等传统方式。同时,必须尽可能降低对起降机场条件的要求,否则起降场地的选择将非常有限,甚至失去实际意义。虽然中国目前没有远离本国领空进行大规模跨国机动行动的需要,但中国幅员辽阔,加上平时各种运输任务(如人道主义行动)的需求,使得大型运输的发展成为可能。具有重大战略意义和战术的飞机 等级的实际价值更符合美俄的考虑。
承载能力
虽然三款机型年龄相差较大,但三款机型均采用上单翼、翼吊发动机、高T尾、尾翼。坡道门的总体布局。作为运输机,最引人瞩目的指标就是载重量。由于Y-20的具体指标尚未披露,我们只能做一些推论。据报道,运20长约47米,翼展45米,高15米。它的起飞重量为220吨,而承载能力估计在55至65吨之间。俄罗斯的Il-76MF运输机中国战斗运输机,也就是该型号的较新版本,载重约55吨,运20的载重数据略胜一筹。美国C-17运输机的尺寸和载重量都比较高,载重量在70~80吨左右。这种差异主要来自于用户对新型运输机的定位以及具体技术能力的限制,如对起降条件的要求和发动机的技术水平等,这将对运输机的设置产生关键影响。负载能力指数。以美军为例,C-5“银河”运输机承载能力较好,但对起降条件要求高,只能在少数几个大型机场降落,只适合用于航空运输枢纽之间的战略运输任务。过去,美军使用较小的C-141和C-130运输机完成从枢纽到前线作战机场的空运任务。 C-17的出现,让美军拥有了与C-5接近的承载能力的运输机,能够在小型机场甚至土跑道上起降。 . Y-20是否具备这种能力尚不得而知。
同时,军用运输机能否承载更重、更丰富的货物,能否灵活满足用户的要求,不仅仅取决于载重量的数值指标。第一个重要因素是货舱的大小。 Il-76就是一个典型的反面例子。因为它的货舱宽度太小,很难搭载新的苏联坦克。无法装载货物。更大的货舱意味着更大的阻力,如果没有更高推力的发动机,这是无法弥补的,这也是一些原始运输机货舱更窄的主要原因。另一个因素是货舱的重载配平能力,尤其是在空投操作期间。如果运输机只能在货舱规定的狭窄空间内运载重物,或者空投过程中重心发生变化,飞机就会失去控制,那么它的实用性就变得很低了。应该说,运20在伊尔76的基础上,通过加宽和抬高货舱,更好地解决了货舱尺寸的问题。据说运20的载货空间超过伊尔76的三分之一。由于伊尔76运输机已经可以携带和空投我军最新的三辆8.2吨的伞兵战车,运20的配平能力应该不成问题。
翼
如何在不大幅增加阻力和结构重量的情况下最大化载货空间一直是运输机设计的挑战之一,这也是三种运输机的设计差异之一。影响运输机载货空间的最有可能的因素是机翼和机身的连接部分。飞机通过机身的关节部件较多,在运输机设计中应尽量避免,因为这相当于切断了载货空间。因此,大多数运输机将接头部件布置在机身顶部或底部,使货舱不受影响。机翼安装位置还应考虑到悬挂在机翼下方的大型涡扇发动机,为安装和维修操作提供足够的空间,同时避免地面沙砾异物撞击机翼的可能性。尽可能。战术运输机在土跑道上起降非常重要。这种机翼布局需要为机翼和机身的组合部分安装整流罩以减少阻力,因此所有三种运输机的顶部都有巨大的整流罩。如果这个整流罩不进一步优化,它只会起到减少阻力的作用,但飞机设计师会努力为它找到更大的用途。
一些较大的运输机,例如C-5和An-124,将机翼接头布置在高于货舱的舱室中,因此它们的机翼接头整流罩实际上成为机身主体的延伸,以提供额外的空间。这两种运输机的机身空间其实分为两部分,上半部分是整流罩加长、安装机翼接头等可以布置的设备所创造的空间,下半部分是货舱。这些隔板提供了强度,但占用了宝贵的重量,C-17 实现了材料和设计改进,消除了对带隔板的中央机翼内置结构的需求,以及对机翼接头整流罩的需求,从而节省了结构重量和减少由“外侧”机翼接头产生的阻力。 C-17 的机翼接头后面有一个额外的空间,形成了高大的后载货空间的一部分。因此,C-17的货舱后部高于前部(或者说前部没有像C-5那样的额外上舱),机身后部显得比前部倾斜更多。这对装载也有很大的好处,因为大型货机进出尾门时需要占用更多的高度,但进入货舱平放后占用的高度会减少。 C-17的这种设计难度很大。即使是刚刚在欧洲投产的A400M运输机和乌克兰的An-70也只采用了中央机翼整流罩的传统外部布局。需要补充的是,C-5和An-124完整的上下舱设计,让机头可以布置大尺寸的货舱门,这是C-17做不到的。
Yun-20机身背面的整流罩较高,说明它也采用了不影响载货空间的机翼接头设计。这也暗示了Y-20与伊尔76的联系,伊尔76也采用了这种“外置”中央机翼的成熟设计。如前所述,这种设计需要整流罩,在阻力和重量方面不如C-17设计,但难度较小,成熟可靠,因此是一种理想的设计。此外,C-17的设计也有不少妥协之处。比如“内置”的机翼组合最终会占用一定的载货空间,所以C-17的机身截面设计要加大,以弥补这部分失去的空间。另一个问题是,C-17 需要一个非常好的发动机来克服上述特性带来的额外阻力,这对于发动机技术比美国低的国家来说是不切实际的。
尾巴
三款运输机的另一个共同点是,它们都采用了高置T型尾翼,即水平尾翼安装在垂直尾翼的顶部。这是一个优点和缺点都非常突出的设计。这种布局的优点是平尾具有更高的速度延迟系数中国战斗运输机,比其他布局效率更高。高置平尾为垂尾气流提供了良好的屏蔽,提高了垂尾效率,更容易避免主翼尾涡的干扰。此外,高T尾通常离发动机及其喷气机较远,在一些采用尾装发动机布局的飞机上只能使用高T尾。专为军用运输机设计,高T尾翼可以更方便地展开机身货舱后部的舱门,同时也为装载作业提供了更大的空间。这种布局的缺点是必须加强支撑水平尾翼的垂直尾翼结构,增加重量,不适合大后掠角的尾翼,也就是说不适合高-速度飞机。最大的争议来自于主翼和尾翼在一定迎角时的严重不利干扰,但这主要影响的是战斗机等需要剧烈机动的高速飞机,对运输机来说不是问题。
引擎
三款运输机均采用大涵道比涡扇发动机,其最突出的优点是经济、油耗相对较低。主要原因是该发动机外导管内的空气不进入燃烧室,而是与流出内导管的气体混合后排出。内外旁通气体混合后,喷嘴的平均流量和温度降低。较低的流量带来更高的推进效率和更低的噪音。根据热机原理,较低的温度可以带来较高的热力学效率。这两个因素共同作用,使涡扇发动机在相同油耗下获得比涡喷发动机更大的推力。大涵道比发动机的推力主要来自前风扇带动的外部旁通气流。
据公开资料,2005年4月,我国第一台高推重比涡扇发动机核心发动机点火成功。随后,网上出现了我国试机搭载大涵道比涡扇发动机的照片。推测该发动机为国产涡扇20发动机。通过各项严格测试后,将用于运20等国产大飞机。 目前,运20搭载俄罗斯D-30KP-2涡扇发动机,与伊尔76运输机所用发动机属同族产品。 D-30KP-2虽然是前苏联研制的比较先进的发动机,但与西方最先进的发动机相比,还是有明显差距的。首先,它的涵道比较低,还没有真正达到4、5这个被公认为是大涵道比的发动机级别,推进效率也比较差。 D-30KP-2的巡航油耗率0.72公斤,而西方先进产品的涵道比约为5以上,巡航油耗率约为0.6公斤。
这里所说的西方先进产品,是指已经研制成功、装备数量众多、军民两用的各种发动机。 C-17使用了非常好的普惠PW2040涡扇发动机,它的前身是普惠的PW2037发动机,是波音757-200使用的民航发动机,PW2040是它的改装,搭载波音757-200货机和扩展范围。 PW2040的涵道比为5.9,是名副其实的高涵道比发动机。这款发动机经过了完整的开发改进过程,经过大量实际应用的检验,最终被美军指定为C-17的发动机。当时,这款发动机已经积累了数百万飞行小时的使用经验。
据说如果伊尔76能搭载西方标志性的CFM-56涡扇发动机,航程可以比原来的水平增加20%。为此,前苏联和俄罗斯正在研制一种新的PS-90A涡扇发动机,其涵道比为5,巡航油耗率为0.6。但由于俄罗斯近年来科研进展缓慢,该发动机仍处于研究阶段。
总结
运20作为在伊尔76基础上进行重大改进的全新运输机,摆脱了伊尔76的几个严重缺陷,综合性能已接近世界先进水平。同时,由于定位和参考基准的重大差异,以及关键子系统(如发动机)的差异,Y-20与C-17仍有相当大的差距。但必须肯定的是,运20作为我国第一架自主研制的大型运输机,起点很高。短短十几年,就超越了其他航空强国研制同类机型的漫长过程,未来还将研制出更多优秀的大型运输机。运输机奠定了坚实的基础。