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美军下一代运输机将颠覆传统形象
汪小乙
洛克希德·马丁公司经过6年研发,设计出了下一代军用运输机方案.颠覆传统形象的运输机采用高度翼身融合和“T”形尾翼气动布局,燃油效率更高的高涵道比发动机置于机翼翼根部后缘上方.这款超大型运输机,将用于替代美国空军现役的C-5和C-17运输机.
目前,美国空军共有运输机840多架,其中超大型战略运输机和战略战术运输机C-5、C-17两种就达331架.但C-5和C-17已经有了较长的服役时间,C-5的发展计划于1960年提出,从1970年6月装备部队以来,已经服役长达45年,超过计划服役年限47%.其最新型号C-5M,美军也只打算使用到2040年.C-17在1991年9月首飞,1993年6月交付部队,也已服役22年之久.还有一个特殊情况,就是C-17的使用率特别高,计划每年飞行1000个小时,而实际上近年来却高达1500至1800个小时,其寿命被提前消耗.美军计划让C-17服役到2033年.为此,美军不但加快下一代大型军用运输机研制步伐,还希望提高运输机经济性的考虑.运输机和由运输机改装而来的空中加油机,是美国空军装备中的耗油“大户”.C-17的耗油率大致为每小时9-17吨,如果每年飞行1500小时,每架C-17一年就要耗油1.35万-2.55万吨.目前,美国空军有220架C-17,111架C-5和大量的其他战术运输机以及加油机,每年的油耗是个天文数字.同时,从环保角度来看,如果能研发出耗油率大大降低的下一代大型军用运输机,也算是有了一个落实自己减排承诺的具体措施.但如何降耗已成为美国空军努力攻克的重大课题.
为能及时替换或补充C-5或C-17的运输能力,并着眼于2035~2040年的战略空运环境,美国空军近几年一直在与诺斯罗普·格鲁曼、波音和洛克希德·马丁等公司合作,开展下一代大型军用运输机技术预研,其中高效能、低能耗是一项重要指标,3家公司也都相应地提出了各自方案.美国下一代大型军用运输机的发展将从单纯追求高性能,转变到强调性能、成本、可靠性、环保等综合指标的均衡发展,节能减排将成为美国下一代大型军用运输机发展的关键制约因素.
而这次的洛克希德·马丁公司设计的下一代大型军用运输机方案,突出特点可以概括为：低油耗、低排放和低噪声；大载荷、大航程、短距起降.而实现这些能力,奇异但气动效率更高的外形功不可没.洛克希德·马丁公司的方案有两个方面颠覆传统.一是机体前部采用翼身融合体气动布局.出于对空运、空投的考虑,机体后部采用传统的机身加“T”形尾翼布局.这样的气动布局可以称为翼身融合体布局和传统布局的结合.二是将两台高涵道比涡扇发动机对称地设置在机翼后缘根部上方.传统的运输机形象一直就是像在一个粗壮的圆筒形机身中部,对称地插着两块板子式的机翼,在其末端安装垂直和水平尾翼.这种布局使得飞机飞行的升力主要来源机翼,而机身对升力的贡献率极小.同时,机翼和机身交接处还要产生较大的干扰阻力.洛克希德·马丁公司设计的翼身则是将前机身拉宽向两侧延展,使之扁平化,让机身上下表面平滑地向机翼过渡,机身侧面也从机头一直平滑过渡到机翼外翼段.这样,机身和机翼完全融为一个有机整体,合成一个完整的升力面.这种布局形式使得飞机升力面增大,机翼和机身的干扰阻力减小,并大幅度降低飞行噪声.同时,翼身融合部位拥有较大的内部空间,便于布置机体内油箱、增加机舱容积等,这样可以明显提高飞机的隐身性能.
另外,传统运输机的发动机短舱一般是对称地吊在机身两侧机翼下方,可洛克希德·马丁公司的方案却将发动机设置在机翼后缘根部上方.一直以来,飞机设计都避免采用这种安装方式,因为这会在跨声速时引起机翼不利干扰.但这种发动机布局形式的优点也是多方面的.发动机的高速吸入气流流经机翼上表面,能够形成很强的低压区,可以有效增加升力.与此同时,运输机可以安装直径更大、燃油效率更高的高涵道比涡扇发动机,也方便发动机的维修和拆卸.
据洛克希德·马丁公司估计,翼身融合体气动布局的气动效率比采用传统布局的C-17运输机要高出65%.有了效率更高的气动布局,如果再加上可能应用的效率更高、结构更轻、排放更低、噪声更小的高涵道比涡扇发动机,强度更高、质量更轻、热膨胀系数更小的新型复合材料,以及新工艺,美国下一代大型军用运输机在运载能力、航程、短距起降能力、油耗、碳排放等各方面都会有令人惊讶的优异表现.
运输论文范文结:
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