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军备解析 全球在产的最大军用运输机 鲲鹏的独有设计有乾坤

2020-09-23 20:47:48


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       6月15日,两架涂有军徽和五位数编号的运20降落在四川邛崃桑园机场,标志着该机正式交付军方使用。机尾的编号分别是11051、11052,说明是空4师12团,因为师辖三个团的编号分配是1—50;51—100;101—151。从新闻视频中看到该机场还有18架运-8C/9


随着2015年底波音公司第289架C-17下线,位于加州长滩的总装生产线正式停产;美国的c-5和俄罗斯的安-124早已停产,所以运-20是目前世界上正在生产的最大型军用运输机。运-20的 “大”不仅仅表现在总重220吨、可载重66吨,还体现在机舱内部空间可满足运输大型单件装备的体积大小,这是衡量大型运输机先进性的关键指标。

单件军用装备最重的要数主战坦克,但是一架大型运输机能运主战坦克,却未必就一定能装得下比主战坦克轻的装备,例如红旗九、远火、S-300、野战防空雷达车、短程等尺寸高大的装备,就需要机舱有足够的高度。虽然运-20的最大载重量不如C-17,但是通过设计师的巧妙设计,鲲鹏可运载的装备种类不少于C-17。

C-17的最大载重量虽然比运-20大10吨,但也只能装一架M1A2,运-20同样可以装运我军的99改主战坦克。地板宽度C-17是5.28米,运-20是4.00米,99坦克宽度是3.5米,红旗九和远火底盘宽度是3.05米,所以运-20的机舱地板宽度能满足这些重装备。那么,限制因素就是机舱的高度和进出后舱门的门楣高度。下面拼图是伊尔76和C-17舱内高度和宽度数据。


上图可见伊尔-76的机舱宽度仅有3.56米,实际的地板宽度仅3.45米(下文有清晰图),所以新该型伊尔-476虽然总重210吨,依然是无法运载主战坦克。伊尔-76的机舱高度就更悲催,实际可用的高度仅有2.31---2.70米。造成这个结果首先是因为它的机身直径小,另外还有一个重要原因被很多军迷忽略了。那就是伊尔76的主机轮设计,注意看上图:(1)它的机轮是2排、每排4个机轮,这样机轮组的总宽度就比运-20的双轮要宽得多。

(2)更要命的是伊尔76的机轮不是向前/后收起,而是像歼-7/8那样,横着向机腹收起。从上图能看到主轮支柱与机身腹部之间有一根45°的液压收缩筒就是证明。想想看这么宽的主机轮组,转90°收进机腹要占有多少高度,为此,伊尔76的腹部多出两个长条形的鼓包,后文有一幅伊尔-76 空投时的腹部图片看得更清楚。上图中的红线表示伊尔76地板的大致高度,相比之下运-20的地板高度要低得多,大致在黑线位置。

再看上图,对于上述那些大约3.5米宽的大型装备底盘,C-17的5.28---5.49米机舱地板宽度是个浪费,可是高度却略显不足。C-17的机身直径不是很大吗,为何还不足呢?重装备肯定是要放在机身中部,一是仅放在后段机身长度不够,二是整机的重心与升力中心偏离太大,造成前轻后重对飞行是个危险。机身中部又恰恰是在主机翼的位置, 的那部分)。这就使得机舱中部的高度只有3.76---3.96米


上面拼图中:,机翼是“提 / 拧”着机身(类似于我们的手提着大旅行箱)。(2)左上图是运-20机身框架,可以看到外径5.5米,地板宽度4.0米,高度4.2米(实际是4.15米,因为还有地板和顶部内饰)。右上图的论文截图、。下图是运-20和C-17的正面照,两机的机翼与机身相对位置的差异看得更清楚。


运-20的主机轮留待后面结合图片来说。C-17的机轮是两排各3个,比运-20宽得多。好在它的机身直径够大,地板仍然比较低,就是前后侧舱门的连线。找一幅运-20的侧面图,后侧舱门下沿就是机舱地板的大致位置。地板较低的好处是机舱内部高,但太低了地板宽度就不够,而且会影响机身油箱的容积,所以需要全面综合平衡。

看上图运-20和C-17的主机轮舱,它与机身腹部形成一个升力体气动结构,这有利于节省燃料增加航程,伊尔-76就没有这一优点,因为它的机轮舱比机腹还高,而且机腹下有长条形的鼓包。下图是C-17机舱内部,


,尾舱门的开启方式也有较大影响。上图的两个箭头是表示C-17的两片式尾舱门开启的方向,作为跳板的前段是向下开启,每一种运输机都一样。关键是后段舱门的开启方式,C-17的向上开启,下面一幅是正在装卸M1坦克的图,能看得更明白,此处的门楣很低,不利于高大装备的进出。


运-20采用与伊尔76相同的三片式尾舱门,后段舱门是分成两片左右开启。想想看如果该处是采用C-17那样单片向上开启效果会如何?三片式尾舱门的另一个好处是可以将机身尾部设计成“长椎体“,这有利于减少气动阻力。C-17的尾部肥大,为了减少气流扰动带来的阻力,在肥臀上安装了两个长条形的扰流片(见下图、图中的红线是表示C-17开启舱门的位置)。


下图是C-17与 运-20侧面图对比,可以看到C-17的机身上沿几乎呈一直线,而运-20的机身的后半段上沿是向上翘起。下面的示意图能看到:地板低+主机轮可以“下蹲”,使得跳板的坡道较缓,再加上此处机身上沿的上翘,使得运-20可装载更高尺寸的重装备。


运-20可以运送红旗九、远火、东风-11/15/16、长剑十、野战防空雷达车等高大的装备。类似的武器装备美军要用379吨的C-5,它可无法在前线的简易跑道起降。下图(上)是伊尔76的机舱内部,同样无法运送S-300,所以俄罗斯的战机被土耳其击落之后,俄军只能用安-124来运送S-300改进型(S-400还未完全定型),图中的装备都快到机舱顶部了。


下图是运-20主机轮的实物和展板。前面的图片显示C-17和伊尔-76都是采用两排机轮,分别是每排三个和四个机轮,这样机轮组就很宽。运-20采用三排、每排只有两个机轮,机轮组的宽度相对于C-17和伊尔-76要小得多。


下图黄线所示,运-20的机轮组是采用向前收起的方式,它只是收进机轮舱,并不占用机舱腹部的空间,这样机舱内部的高度就相对较高。图中的三组液压动作筒和V形的机轮支柱,不仅是用来收放机轮,它在装卸时可以让机身下蹲、方便装备进出舱。起飞前再将机身提升,机身离地高、以及多一组机轮支柱则有利于在野战的简易机舱起降(展板)。视频中设计人员称,前机轮设计成向前收起也是为了在简易机场起降


从运-20入列新闻视频的截图可以看到,机舱顶部有两条导轨,上面安装了四台电葫芦,这样设计将大大提高装卸物资的效率。。综上所述,运-20的设计师们为了在5.5米机身外径的条件下,能够充分挖掘可用空间,既博采众长又有自己的创新,使得运-20能运送几乎所有地面主战装备,和中型直升机,可装运的武器种类不少于C-17,更是伊尔-76无法比拟的(安-70可运的种类都比它多、但航程太短,介于大型与中型之间)。


下图可见运-20的缝翼和襟翼偏转角度大、发动机带反推装置,也是为了可以在简易机场降落,因为简易机场的跑道较短。


运-20的先进性不仅表现在内部空间大,还表现在“智能化”程度高。比如运-20的试飞员在新闻视频中介绍说,当飞行员的操作不当、或飞行环境变化需要处置时,飞机的航电系统会用多种方式提醒,如果飞行员仍未处置,飞机会自动进行保护。


上图驾驶舱里晃着绿光的是运-20的衍射平视显示器,它还可以将机鼻的夜视摄像头拍摄的图像叠加到平显上。下面两幅拼图分别是C-17和运-20驾驶舱,从显示和操控设备可见运-20航电系统的先进性。



新闻视频中,运-20的总师唐长红称,随着发动机推力的增加,运-20将来还可以加长机身,这实际上也是民用运输机常用的方法。换装WS-20才能充分释放运-20的最大装载量和最大航程,下面这幅卫星图片显示,目前已经有一架伊尔-76是同时装四台WS-20在试飞。WS-20还有不同的改进型,采用更大直径的风扇叶片,可以研制出推力从16—21吨的发动机,民航发动机也是走这条技术路线。


西飞新厂房已经建成,最多可同时组装10架运-20,西安430厂的WS-20脉动生产线正在建设,未来我军每年至少可以换装一个运输团,相信还会组建新的空运师以及加油机、预警机团,以实现建设战略空军的目标。


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