美军方案隐身性短距起降模块化设计很值得借鉴

http://www.sina.com.cn 2008年07月20日 08:33 航空世界
美军方案隐身性短距起降模块化设计很值得借鉴
美军未来超大型运输机方案

  几种解决办法

  1.单一方案

  最终,需要由一种机型来执行上述的五种任务。为了达到这个目的.最佳的选择方案是一种中型运输机尺寸的飞机,并需要具备低可探测性,短距起降性和巨大的货舱容积。其中,首要照顾的是运输任务,因为运输机型的产量可能是最多的,而且这可以使得其他任务也较容易得到满足。只需要减小运输机的载荷,就可以增加航程或留空时间。

  这种飞机的航程必须满足不经过空中加油的部署需求。在确定了载重量和航程后,就可以得到飞机大致的起飞重量范围。通过对起飞重量和滑跑距离的关系综合分析,确定半载时。跑道长度在610米左右,(这对于运输机而言是一个惊人的数据)。而生存能力主要依靠低RCS的隐身一气动一体化设计和机载电子战设备保证。

  在设计特点上。该方案采用上单翼布局,四台中等涵道比的涡扇发动机内埋在翼根内。机尾舱门类似C一141运输机,具有较低的气动阻力。根据设想,各个任务型号的机身都很相似,因而可以在基本型机身上做出不可恢复的改动,以满足特定任务需要。

  通用性虽然降低了费用,但也有明显的性能代价。对于有些任务而言至关紧要的一些性能和部件,对于另外一些任务而言可能就成了累赘。

  由于基本型是运输机,它所具备的短距起降性能对于“炮艇”攻击机而言就显得多余。比如在机翼面积和发动机推力方面,“炮艇”攻击机都不需要那么大。而“炮艇”攻击机.轰炸机和特种任务飞机在低可探测性外形,中等涵道比半埋式发动机方面付出的重量和结构代价对于运输机和空中加油机而言,也显得有些得不偿失了。

  运输机的货舱地板需要设置货物通道,但这却妨碍了轰炸型和攻击型从底部投放武器,因为货物通道的结构占用了布置武器舱的空间。解决的办法是从飞机机身后部的货舱门向后投放武器。其实这也是有先例的。早期的A-5“民兵团员”舰载超声速核攻击机和C-130“雏菊剪”丛林轰炸机都是把武器向后抛投。对于未来的轰炸型飞机而言,武器甚至可以放置在装有减速伞的货盘框架内,在地面能够很方便地进行滚装,在空中像空投货物那样从后舱滑出来。

  2.双机型方案

  不难发现,单机型方案存在巨大的挑战性,所以发展两种不同的改型方案或许是一种明智之举。具备隐身特征的方案可以用作轰炸和攻击机型;能够短距起降但非隐身的方案用作运输机和空中加油机。而特种任务飞机需要考虑究竟如何在隐身和短距起降之间做出取舍,或者另辟蹊径。

  当设计要求为运载27吨载荷飞行4800千米航程时,隐身的机型将比非隐身的机型重,空重增加约12.5%,起飞重量增加约16.5%。如果增

  加航程或者载荷要求,空重和起飞重量的增加幅度会更加显著。

  一个有趣的现象是.起飞重量的增幅比空重的大,主要是因为隐身机型无法采用大涵道比的发动机。牺牲了一定的巡航效率,要达到同等航程必须携带更多的燃料。但如果有办法把高涵道比的发动机隐蔽地埋到机舱或机翼内.起飞重量的增幅将会得到控制。

  3.模块化方案

  模块化方案的基本思想是让大尺度部件基本保持一致,维持通用性,但具体布局和结构有所不同,以适应不同的任务类型。基于这样的思想,飞机都采用相同的机翼,V形尾翼布局都布置于尾撑来端,而发动机.机身则各不相同。这就使得飞机可以最大程度地适应所执行的任务类型,而不必同时装着为其它任务而准备的设备和结构,减轻了不必要的重量。

  对于运输机,加油机和特种飞机而言.都采用大涵道比的涡扇发动机,虽然牺牲了隐身性,怛获得了最紧迫的大航程/续航时间。其中,运输机和特种飞机都采用4台发动机上置布局,这可以充分地利用康达效应,改善飞机的短距起降性能,同时还可及减小跑道异物损伤发动机的危

  险。而对于不要求短距起降的空中加油机.则采用两台下吊发动机舱设计,能够保持良好的巡航效率。攻击型和轰炸型都采用中等涵道比的涡扇发动机。埋在翼根内。以减小雷达信号特征,提高突防能力。

  运输机的机身最为肥大,有足够的空间来装载所要求的重型装备。同时.机头有降低雷达信号特征的棱条处理。特种任务型和空中加油型的机机身稍小,因为这样就已经能够满足机舱空间的要求了,较细长的机身有助于减小巡航阻力。所不同的是。后者由于对隐身的要求最低,所阻机头仍采用传统的椭圆截面设计。炮艇攻击机和轰炸机的机身最为细小,外形完全按照折射雷达波的隐身外形标准设计,其中,轰炸机的机头最为细长,因为它对巡航速度的要求更甚于攻击机,细长的机头有助于提高阻力发散马赫数。

  4.大小方案

  把飞机按大小区分开也可以有效地提高飞机的作战性能。但无疑需要研制两种完全不同的飞机以满足需要,成本方面的代价会比较小型方案空重29211千克,起飞重量47288千克;长17米、翼展33.83米,具备良好的隐身性能,尤其适合作为轰炸型和攻击型,但载重量仅和“飞豹”差不多,略显小,但航程可达5130千米以上。特种任务型具备良好的渗透能力,装备升力风扇或升力发动机甚至可以垂直起降。

  超大型方案空重150~162吨,起飞重量386~476吨:翼展75.3米。这种飞机可以作为c一5的替代型和C-17的补充型服役;空中加油型号能够同时为两架战斗机提供硬管式加油(现有的加油机只能同时为一架飞机进行硬管式加油);它还可以被改装成庞大的武库机,携带数量巨大的防区外发射武器,快速而持续地进行远程打击。在研制时,超大型方案可以作为民航客机投产,以减小政府支出。

  评价与思考

  这些方案中有的看起来略显夸张,但只有充分展开想象.搜罗出所有可能的方案,才可能有充足的选择余地,找出相对较好的。即便如此,上述这些方案也未必是最优的。比如在处理续航力和隐身性的矛盾方面。美国人不得已而把机型一分为二。其实,采用复合材料的先进桨扇发动机,有望获得良好的隐身性能。与此同时,巡航效率能获得大幅度的提升,当然.代价可能是巡航马赫数稍低、气动噪音稍太,具体的方案需要根据任务分析和工业技术能力来做出判断。

  对于我国而言,军用大飞机的缺乏严重制约了地面部队的快速反应能力和航空兵的作战灵活性。在当前开展大飞机项目时。应考虑到军用大型支援飞机的需要,至少是技术储备。美军方案的隐身性、短距起降要求和模块化设计思想都是很值得借鉴的。

  事实上,这种设计要求很具有挑战性:多任务假设.需要对付各种敌方威胁、能够适应低烈度冲突和高烈度局部战争.长航程、低可探测性.其中任何一项指标换作其他航空大国都是很棘手的,而美国人却试图把所有的特征综台到一个项目中去。这不仅显示了美国强大的航空工业基础,更有意思之处在于,面对要求极端苛刻的复杂项目.美国人是如何一步步地分解问题,挖掘出主要矛盾,找到突破口。

  长期以来.我们密切地跟踪国际先进水平,但往往是技术水平.对技术背后原创力的思索较少。这就造成了这样一种状况:我们一直在跟踪.一直难以超越。搞一种新型号,先要看看国外有没有做过类似的东西。如果有,则信心百倍地上马.如果没有。则反对声四起。比如反坦克导弹,20千克的在国内就叫“重弹“了,如果有人提出3米长、80千克的方案,肯定会被认为是天方夜谭。然而美国人确实搞出来了那么大的高速动能弹。 再先进的技术都会过时,再强大的装备都会退役。只有透过现象,看到技术背后的思维方式和创造精神,才能理解技术的根源,掌握技术的原创力。 航空世界第6期

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