运8与俺国新型中型运输机.docx
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运8与俺国新型中型运输机
运-8与俺国新型中型运输机
小飞猪
我国自已生产的运-8飞机,其原型机是前苏联的安-12型运输机,安-12是和
美国的C-130同时代、同等规格的运输机,安-12首飞是在1956后,而C-130A在
1954年,都是4台涡桨发动机,尺寸如机长、翼展等指标相近,和最大起飞重量
等指标也相差无几,但安-12的发动机功率比C-130A要大,前者的发动机功率为
4250马力,后者为3750马力,内部载油安-2为23吨,C-130A只有15吨,因此安-
12但是C-130A的机翼面积为160平方米,安-12的一些主要的指标比C-130A要高,
比如安-12最大载重有20吨,而C-130A只有16吨,航程前者为3600公里,后者只
有3300公里,巡航速度前者为550公里,后者为538公里,但是C-130的设计冗余
度较大,其翼展为160平方米,而安-12只有120平方米,因此C-130具备较大的发
展潜力,自服役以后,C-130一直在不断的改进之中,包括新型发动机、先进航
电系统、结构及材料等,其性能也在不断的提高,目前C-130已经发展了5大系列
,各种改型超守50个,生产总数接近3000架,目前在美国空军近600架的运输机
,C-130的数量超过300架,可见美国空军对该杨的重视,并且该机改进、发展之
中,预计将使用到2030以后,是世界飞机发展史上罕见的长青树,而安-12在
1976年这停产了,各种型号生产大约900多架,比起C-130逊色许多。
除了型号和生产数量外,C-130的性能也后来居上,其性能要远超过安-12飞
机,上世纪60年代,C-130B采用了机翼整体油箱,载油量增加到20吨,发动机功
率提高到4100马力,载重提高到20吨,性能已经和安-12相当,此后的C-130E为
增加航程,在机翼增加了两个容量为5145升的副油箱,航程进一步增加,在载荷
为10吨时时候,其航程增加到7000公里,由于飞机燃料的增多,起飞重量的增加
,导致飞机的飞行性能尤其是高温高原环境下的性能有所降低,所以进入70年代
又发展了加大功率型C-130H,其发动机功率增加到4500马力,在最大起飞重量增
加了情况下,仍旧较好的保持了飞机的各项飞行性能,尽管C-130性能较好,但
上世纪70年代美国空军一度想用喷气式运输机做为C-130运输机,这便是先进中
型短距起降运输机计划(AMST),但因为效费比问题而放弃,后来美国空军又曾
经与欧洲联合研制一种新的运输机,最终也因为双方意见不一而伙,欧洲人把这
个项目坚持了下来,就是今天的A400M运输机,而美国空军选择继续改进C-130,
这就是C-130J,C-130J改进的项目均集中在机身内部,外表尺寸与基本的C-130
并无多大的差异,主要在于发动机和航电系统,C-130J采用新型艾利逊
AE2100D3涡桨发动机,螺旋桨则使用复合材料制的道提公司R391型6片式桨
叶,重量只有700公斤,AE2100D3最大持续推力可达4600马力千瓦,发动机的
控制是以FADEC全权式数字电子控制方式,可以完全自动适应飞行中每一阶段
的状况,油门采用自动化,减轻飞行员的工作负担并提高安全性,另外也具有自
动推力控制系统及螺旋桨无推力自转功能,也外侧发动机因故障导致推力不对称
时,飞机也可以自动执行推力制。
与C-130H相比,C-130J增加了20%的巡航
速度,40%巡航高度,并省15%燃料。
C-130J的航电系统采用以1553B数据总线
为骨干、任务计算机为核心的联合式航空电子系统,将飞行、导航、气象等系统
有机的综合在一起,座舱采用玻璃化座舱,包括两个全息平显和4块座舱多功能
显示器,可以方便、直观的向飞行提供飞行及作战信息。
我国空军组建以后,一直使用引进的前苏制运输机,随着中苏关系的变化,
我国空军失去了继续引进的渠道,甚至连零备件的保障也变得日趋困难起来,所
以从上世纪60年代开始着手发展新型运输机,最初我国空军根据世界运输机发展
的趋势,决定发展一种类似于C-141的大型运输机,但这个方案明显超过了当时
我国的经济技术实力,特别是大推力涡扇发动机短时间内无法解决,最后决定测
绘仿制当时空军正在使用的安-12B型运输机,1969年我国西安飞机厂开始仿制安
-12,命名为运-8型运输机,1974年首架飞机试飞成功,后运-8转到陕西飞机公
司继续研制,1980年运-8运输机定型,运-8飞机装备部队后,以其运输量大、速
度快、内部空间大、适应能力强等优点受到空军的好评,成为我国空军战术运输
机的主力,并发展出了海上巡逻机、黑鹰直或机载机及民用型等改型,根据部队
使用的经验,陕飞开展对飞机发动机、机载设备可靠性增长等改进,特别是按照
部队要求,引入发达国家以可靠性为中心的维修保障思想,更变了我国航空武器
装备沿用前苏联50年代维修办法的现状,提高飞机和设备的可靠性,降低了后勤
保障的工作量。
由于运-8是仿制安-12,因此其最大的缺点就是货舱没有密封增压,从而影
响飞机的使用和发展,为此在上世纪80年代我国决定研制运-8密封增压型-运-8C
,其货物舱密封增压技术来自美国洛克希德公司,而洛克希德正是C-130的研制
厂家,该机在1990年试飞成功,1993年设计定型交付部队,是目前我国空军战术
运输机机队的主力,并在此基础发展了多型高新工程载机。
但是运-8C在改进过程中,出于安全性考虑,取消了机身两个油箱,让其载
油量大为下降,这样就造成性能与C-130J有比较大的差距,具体表现在;运-8C
的最大起飞重量只有61吨,而C-130J超过70吨,运-8C的载油不到15吨,而C-
130J的内油就达到20吨,加上外挂副油箱在8吨左右,其燃料总量几乎是运-8C的
2倍,除了飞机本身的差距,两者发动机的差距也很大,运-8C采用的涡桨-6发动
机重量为1300公斤,功率为4300马力,而C-130J采用的AE2100D3涡桨发动机功率
为4600马力,重量只有700公斤,耗油率涡桨-6是0.25公斤/马力.小时,而
AE2100D3只有0.14,加上燃料的差距,这样运-8C在航程上比C-130J有非常大的
差距,运-8C在载重为13吨的时候,航程勉强超过2000公里,而C-130J在载重18的
时候,航程可以达到5400公里,是运-8C的2.5倍,由于发动机功率较大,飞机的机翼
面积较大,翼载较小,因此C-130J飞机在起降、飞行等性能也都要优于运-8C,此
外在机体及发动机寿命、可靠性及维护性等方面,C-130J也要比运-8C要好的多
。
根据空军的要求,我国陕西飞机公司、南方航空动力等单位在上世纪末开始
着手对运-C进行改进,研制成功运-8改进型飞机,该机面向空军新一代战术运输
机、高新工程载机以及民用货机要求,大量采用新技术、材料及动力系统,大大
提高飞机的性能,整体战技术指标有了明显的提高,目前该系列已经发展了包括
高新工程3类平台(已经用于我国空警-200型预警机的载机)、运-9和运-8F600
等多种型号,是新世纪我国空军主力战术运输机,该系列飞机最大特点换装涡桨
-6C发动机,功率提高到由于涡桨-6的4250马力提高到5100马力,同时采用复合
材料的JL-4六叶高效螺旋桨,直径为4米,油耗有所降低,发动机性能的增加,有
力提高运-8新改型战术运输机的性能,特别是最大起飞重量、高温、高原等性能
,其最大起飞重量由运-8C的61吨,增加到65吨(运-8F600),同时由于发动机
功率的增加,飞机的起降、爬升、巡航等性能也有了明显的提高,配合发动机的
改进,新型战术运输机采用机翼整体油箱,其载油提高到20吨,最大航程提高到
5500公里左右,载重为15吨时候航程增加到2200公里,为了增加飞机的货运能力
,新机将机长从34米增加到36米,与之相适应将货舱的长度由13.2米增加以16米
宽度从3米增加到3.2米,高度由2.5增加到2.75米,为了适应飞机发动机及货运系
统的增加,新机对飞机的前段、尾段、发动机、短舱和背鳍进行了改进,以减少
空气阻力,为了进一步提高飞机的作战能力,新机采用了综合化航空电子系统和
玻璃化座舱,其航空电子系统以ARINC429数据总线为骨干,将飞机通信、导航、
气象雷达及飞行管理等系统有机联结在一起,实现了信息统一处理和共享,并具
有良好的升级和扩展潜力,与此相配套新机座舱采用了液晶显示器,用于电子飞
行仪表和发动机集中参数,替代了原来的指针式仪表,具备更好的人机界面。
为
了提高飞机的安全性,新型飞机采用了一套数字式双通道自动驾驶仪,代替运-
8C的KF-6C模拟式自动驾驶仪,并将原来的液压舵机改为电动舵机,自动驾驶仪
和导航系统交联可以沿航线自动飞行,与自动油门和导航着陆系统交联可以实现
2级自动着陆能力。
运-8新机经过上述改进后,在飞行性能和载重等方面达到或者接近C-130J的
水平,是我国空军战术运输机较好的更新换代机型,但是受限于机翼面积的限制
,其最大起飞重量等指标比C-130J仍旧有较大的差距,新机最大起飞重量为65吨
,而C-130J可以达到80吨,因此在最大航程和较远距离上的载重能力等方面比C
-130J仍旧有差距。
C-130和安-12飞机设计于上世纪50年代,运载对象是空降兵及轻型车辆,这
些车辆比较低矮,武器配备也相对较小,因此尺寸也相对较小,加上发动机功率
的限制,所以飞机的货舱尺寸和容积也相对较小,但着形势的发展,装甲车辆的
尺寸和重量也开始增加,特别是步兵战车、自行火炮、自动防空系统这些新型装
甲车辆出现,这些装甲车辆配备有较多的武器装备、较为齐全的车载设备,因此
体积和尺寸不可避免的随之增加,这些都对运输机提出了更高的要求,也就是说
需要更高、更宽的货舱,而对于运输机来说,加长机身和货舱相对比较容易,比
如C-130J货舱长为12米,而C-130J-30就增加到17米左右,而高度和宽度的增加
就没有那容易了,这就涉及对飞机气动进行全面的改动,前苏联当年放弃了对安
-12的改进而重新研制安-70就是这个原因。
而美国决定继续改进C-130,是因为
其当时已经研制了C-17这样先进的大型军用运输机,该机具备战略运输机的运载
能力和战术运输机的机场适应能力,因此通过采用C-17、C-130J运输机相配合仍
然可以有效提高美国空军的运输能力,从更深层次上说美国希望将C-130J做为盟
国运输机更新换代的机型,这样就会造成盟国对美国空军大型军用运输机的依赖
,确保其在北约应急反应能力中的主导地位。
前面说过实际上美苏很早就发现了C-130、安-12这个级别运输机的局限性,
而准备发展新一代运输机,不同的是美国研制的C-17大型运输机,可以直接把重
装备运抵前线机场,而前苏联由于经济技术实力欠佳,研制的安-70战术运输机
,在研制该机的时候,前苏联明确的要求该机能够运送陆军集团军的武器装备,
这意味着该机要比安-12拥有更大的起飞重量、载荷和货舱,根据相关资料安-70
的最大起飞重量达到130吨,最大载荷47吨,与伊尔-76M基本相当,更为重要的
是其拥有比伊尔-76更为宽敞的货舱,安-70的货舱尺寸为:
(长*宽*高)
19.1*4*4.1米,总容积接近400立方米,而伊尔-76的货舱尺寸为:
(长*宽*高)
20米*3.4*3.4米,总容积约300立方米,显然我们可以看出在总体尺寸小于伊尔
-76的情况下,安-70的货舱居然还比后者要大1/3,是C-130、安-12的3倍左右,
特别是其加大了货舱的宽度和高度,因此可以直接容纳陆军部队如T-72主战坦克
、BMP-3步兵战车、2S19型152毫米自行火炮、2S6M“通古斯卡”自行防空系统、
SA-11防空导弹发射车等重型装备,,飞机最大载油为52吨,载重为47吨的时候
(正常水泥跑道),航程为1500公里左右,载重为30吨的时候,可以达到5000公
里,尺寸和最大起飞重量的增加,对发动机功率提出了更高的要求,安-70装备
的D-27桨扇发动机功率达到14000马力。
只可惜由于前苏联的解体,安东诺夫设
计局归了乌克兰,安-70对于俄罗斯来说,成为“外国飞机”,加上经济不振,
对于大量采购装备安-70采取保留的态度,目前该机的研制处于停滞不前的状态
,颇让人感觉叹息,欧洲国家为了摆脱在空运能力方面对美国的依赖,研制了
A400M运输机,该机最大起飞重量为110吨,货舱尺寸为:
(长*宽*高)17.7米
*4*3.85米,总容积为350立方米,可以装载M2/3、VBCI等系列步兵战车、2架AH
-64攻击直升机、一架超级美洲豹中型运输直升机、2排6辆越野车,最大载荷为
38吨,最大载荷航程为3500公里,A400M采用的是TP400涡桨发动机,功率达到了
1万马力,目前A400M已经试飞成功,并取得欧洲多国超过100多架订货,有着较
好的市场前景。
但当时做为我国空军运输机机队的主力是运-8C型运输机运载能力有限,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,运-8新型运输机虽然有较大改进,但是在载重方面比运
-8并没有本质的提高,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-8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-8系列运输机空
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。
因此本世纪初,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,并且能够进行
重装空投。
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,协调更改尾翼的气
动,调整全机气动配置、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60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
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,货舱容积达356立方米,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,再加上即使能够研
制出这样的发动机,考虑到运-8X相较于运-8改进幅度有限,性能提高不多,因
此很难得到用户的认可,所以运-8X方案在公开展示概念图之后,无疾而终。
除了四发涡桨/桨扇发动机外,国外新型运输机还有类似于图-330、C-X这样
的的采用双发涡扇发动机的运输机,图-330就是俄罗斯空军为替代现有的安-12
运输机研制的,前面说过,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,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
,特别是其可以运输重型炮车,从而为快速布署部队提供至关重要的支援火力,
这对于提高我国快速布署部队战斗力会有显著的作用,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。
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,从目前的情况来看,我国除了涡桨-6C还同有研制新型大功率涡桨发
动机的消息,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。
目前根据海外消息,我国空军大型运输机项目正在稳步推进之中,该机是采
用四发涡扇发动机的大型运输机,采用了较多的新技术,因此利用该工程的成果
,比如发动机、航电以及气动、材料工艺等研制一型双发中型战术运输机,做为
运-8战术运输机的后继机,显然会有较好的效费比。
也会显著提高我国空军和我
国快速布署部队的战斗力。
因此对于我国空军来说,现阶段继续改进运-8运输机,初步满足快速布署部
队对于空中机动的需要,而未来的重点应该放在新型运输机的研制之中,形成完
善的运输机型号体系,全面提高我国战略/战术空运能力。
本次珠海航展俺国展出的5000KW涡桨发动机(差不多就是6500马力),这意味着俺国可能真的要搞运-8X这个改进型,
其目的在于一个是作为新型涡扇出来前的过渡,另外就是为出口提供一种机型,做为现役的C-130/运-8的改进型。