軍用運(yùn)輸機(jī)的起降性能

因?yàn)檐娪眠\(yùn)輸機(jī)必須將所運(yùn)載的武器裝備和士兵等盡可能的前送，以減少空運(yùn)后轉(zhuǎn)運(yùn)和部隊(duì)展開部署的時(shí)間，所以軍用運(yùn)輸機(jī)一般都要求能適應(yīng)條件較差的前沿野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)，這點(diǎn)也是軍用運(yùn)輸機(jī)與民用客機(jī)另一個(gè)存在較大差異之處。而且這些特殊的起降性能要求，也使得軍用運(yùn)輸機(jī)的外形上有機(jī)腹離地高度低、明顯上翹的尾段、平直的大展弦比上單翼和發(fā)動(dòng)機(jī)艙高置等鮮明的特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)也彼此緊密關(guān)聯(lián)。

前沿野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)的條件往往都很簡(jiǎn)陋，多是只經(jīng)簡(jiǎn)單平整的土跑道、凍土地和平坦的草地，甚至是未經(jīng)鋪筑的場(chǎng)地。跑道上有容易對(duì)運(yùn)輸機(jī)飛行安全產(chǎn)生影響的沙石等雜物，而且這些條件簡(jiǎn)陋的跑道長(zhǎng)度往往都很短。在這里，有必要為讀者介紹一點(diǎn)航空小知識(shí)，即“起飛，著陸滑跑距離”和“起飛，著陸距離”(有的刊物又稱起飛，著陸場(chǎng)長(zhǎng))。很多人以為它們是一回事，其實(shí)這是兩個(gè)不同的概念。飛機(jī)從起飛線開始滑跑，離地、爬升到一定高度(對(duì)軍用運(yùn)輸機(jī)為15米)的加速運(yùn)動(dòng)過程叫起飛。這時(shí)所經(jīng)過的水平距離叫起飛距離，其中從起飛線到離地點(diǎn)的水平距離叫起飛滑跑距離。而飛機(jī)從一定高度(對(duì)軍用運(yùn)輸機(jī)為15米)下滑、接地、滑跑，直到停止的減速過程叫著陸。這時(shí)所經(jīng)過的水平距離叫著陸距離，其中從接地點(diǎn)到滑跑停止點(diǎn)的距離叫著陸滑跑距離。中、小型戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)的起飛滑跑距離一般為600～1200米，起飛距離在1000～1500米；著陸滑跑距離為400～800米，著陸距離在600～1200米。而大型戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)因?yàn)槠痫w和著陸全重很大，對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道長(zhǎng)度的要求也就比中小型的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)高一些。一般大型軍用運(yùn)輸機(jī)的起飛滑跑距離為1200～2000米，起飛距離在1700～2300米；著陸滑跑距離為600～900米，著陸距離在750～1300米。為了縮短起飛和著陸的距離，軍用運(yùn)輸機(jī)要求有大功率和加速性好的發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)要配有反槳或反推力裝置)，高效率的增升裝置和盡可能低的翼載設(shè)計(jì)，有效的機(jī)輪剎車、多機(jī)輪起降架系統(tǒng)和低壓輪胎等。

機(jī)翼布局

要使飛機(jī)實(shí)現(xiàn)短距起降，關(guān)鍵在于增大飛機(jī)起降時(shí)的升力系數(shù)，加上采用其他一些措施，飛機(jī)的離陸速度或著陸速度就能大為減小，因而能更快地起飛或大大縮短著陸滑跑長(zhǎng)度，達(dá)到縮短起飛、著陸距離的目的。為了獲得高升力系數(shù)、降低翼載，軍用運(yùn)輸機(jī)全都采用后掠角極小的大展弦比機(jī)翼。所謂展弦比就是機(jī)翼的展長(zhǎng)對(duì)弦長(zhǎng)的比值，它代表了機(jī)翼平面形狀的細(xì)長(zhǎng)程度。大展弦比機(jī)翼和上單翼布局是軍用運(yùn)輸機(jī)的又一重要特征，凡安裝渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的軍用運(yùn)輸機(jī)，在機(jī)翼的平面形狀上幾乎都采用了大展弦比梯形平直機(jī)翼。因?yàn)榇笳瓜冶鹊钠街睓C(jī)翼有利于減小飛行中的誘導(dǎo)阻力，增加航程。安裝渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的軍用運(yùn)輸機(jī)為減小高亞音速飛行時(shí)的阻力、提高巡航速度，才采用大展弦比梯形后掠機(jī)翼，但這些飛機(jī)為了同時(shí)要滿足低速飛行時(shí)的需要，它們的機(jī)翼后掠角不太大，一般只有20～25。目前，C－17、“安-70”、A-400M等新型運(yùn)輸機(jī)均采用了大展弦比、超臨界翼型的梯形后掠機(jī)翼。超臨界翼型具有較高的氣動(dòng)效率，在飛行速度上能夠提高臨界馬赫數(shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可以提高機(jī)翼相對(duì)厚度、減輕結(jié)構(gòu)重量，增加燃油裝載容積。以超臨界翼型為基礎(chǔ)的先進(jìn)機(jī)翼能夠有效改善飛機(jī)的升阻特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別適用于飛行速度在臨界馬赫數(shù)范圍的高亞音速大展弦比飛機(jī)。從機(jī)翼相對(duì)于機(jī)身的高低位置來看，現(xiàn)代軍用運(yùn)輸機(jī)全部采用了上單翼布局形式，這不僅是由于上單翼布局與機(jī)身的氣動(dòng)干擾阻力小，更主要的是由于機(jī)翼采用相對(duì)位置很高的上單翼，機(jī)身便處于機(jī)翼之下，這樣就可以使貨艙距地面的高度很低，各種裝貨車輛易于接近機(jī)身，同時(shí)可使飛機(jī)貨艙地板離地高度與卡車車斗高度相適應(yīng)，裝卸貨物時(shí)讓卡車倒車，車斗直接與放平了的貨橋相連在一起，裝卸貨物十分方便。

高高在上的上單翼布局還帶來了另一個(gè)好處，就是發(fā)動(dòng)機(jī)艙安置在上單翼上或吊在機(jī)翼下，離地高度就比較高，對(duì)沙石等雜物很多的跑道適應(yīng)能力很強(qiáng)，不容易把影響飛行安全的雜物吸進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)里去。軍用運(yùn)輸機(jī)的載重量大，要求發(fā)動(dòng)機(jī)有大的推力或拉力，所以大、中型軍用運(yùn)輸機(jī)常采用4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，小型軍用運(yùn)輸機(jī)一般也有2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。就發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的安裝位置而言，民用客機(jī)有翼置、翼吊、尾吊幾種形式。但軍用運(yùn)輸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)全部是安置在機(jī)翼上或吊在機(jī)翼下，螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)常是成對(duì)地安置在兩邊機(jī)翼上，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)常是對(duì)稱地吊掛在機(jī)翼的前下方。由于翼置或翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)既有利于控制飛機(jī)的重心，起降時(shí)不容易吸進(jìn)地面的雜物，也便于維護(hù)和裝卸，這對(duì)軍用運(yùn)輸機(jī)是至關(guān)重要的。

民用客機(jī)現(xiàn)在多采用下單翼、翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布局，這主要是其針對(duì)的用途和對(duì)起降場(chǎng)地的適應(yīng)性與軍用運(yùn)輸機(jī)不同所致。民用機(jī)場(chǎng)的跑道一般都比較長(zhǎng)，所以在起降距離方面不必像軍用運(yùn)輸機(jī)那樣很講究。而且民用機(jī)場(chǎng)的配套設(shè)施與管理制度都很完善，采用下單翼雖然會(huì)使得機(jī)艙的離地高度偏高，但在機(jī)場(chǎng)完善的乘客登機(jī)和貨物升降裝卸設(shè)備的保障下，這些都不成為問題。更主要的是采用在下單翼下吊掛發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布局可以使發(fā)動(dòng)機(jī)艙離地高度很低，進(jìn)行地面檢修時(shí)就非常的便利。由于民用機(jī)場(chǎng)的日常管理制度和機(jī)場(chǎng)跑道清掃車輛都很完善，對(duì)跑道的清掃與維護(hù)做得很好，所以發(fā)動(dòng)機(jī)艙離地面很近容易吸入雜物的問題與便于檢修的問題相比起來，就顯得不是那么重要了。但是，這些問題如果放到軍用運(yùn)輸機(jī)的身上，那么每一個(gè)問題都很可能是致命的!

增升裝置

為了縮短軍用運(yùn)輸機(jī)的起降距離，僅采用平直的大展弦比機(jī)翼以提高升力系數(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，除了要求飛機(jī)有較大的推重比(發(fā)動(dòng)機(jī)總起飛推力與飛機(jī)起飛總重之比)、較低的翼載荷(飛機(jī)起飛總重與機(jī)翼面積之比)外，還必須有高效率的增升裝置。所謂增升裝置就是飛機(jī)在起飛、著陸時(shí)用于增加機(jī)翼升力的各操縱面的總稱。軍用運(yùn)輸機(jī)的增升裝置也是富有特色的，早期軍用運(yùn)輸機(jī)機(jī)翼上的增升裝置通常包括前、后緣襟翼，其中后緣襟翼一般采用雙縫式襟翼或富勒式襟翼(俄羅斯的“伊爾-76”是三縫襟翼)。前緣增升裝置包括前緣襟翼或前緣縫翼，它們同后緣襟翼配合使用，能得到滿意的增升效果，此外，還能改善飛機(jī)在低速飛行時(shí)的穩(wěn)定特性。

在20世紀(jì)70年代以前，因?yàn)榭諝鈩?dòng)力學(xué)的不完善，以當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件所能取得的效果而言，富勒式襟翼采用得較多，如美國軍用運(yùn)輸機(jī)C－130、C－141、C-5等。不過前蘇聯(lián)除了“安-124”采用富勒式襟翼以外，像“安-12”、“伊爾-76”等多采用雙縫或三縫式襟翼。而隨著運(yùn)輸機(jī)的載荷和最大起飛重量的不斷上升，單純依靠前，后緣襟翼已不能滿足增加升力系數(shù)、縮短起降距離的要求了。此時(shí)開始投入使用的C-5和“伊爾-76”等運(yùn)輸機(jī)就常常出現(xiàn)運(yùn)載量巨大，但很多機(jī)場(chǎng)的跑道長(zhǎng)度不能滿足其起降距離要求的情況。

70年代后，采用新技術(shù)比較多的C-17、A-400M、“安-70”等新型軍用運(yùn)輸機(jī)均采用了高效能的增升裝置。如歷經(jīng)波折于1991年首飛的C-17，就采用了外吹氣襟翼技術(shù)。1994年首飛的“安-70”，就在超臨界翼型上采用了高壓滑流增升技術(shù)。為了在低速飛行時(shí)具有非常高的升力系數(shù)，“安-70”還采用了雙縫后緣襟翼和常規(guī)的前緣襟翼。大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用上述設(shè)計(jì)方案之后，“安-70”在襟翼放到35。、速度低于80千米／小時(shí)的升力系數(shù)高達(dá)5.6，并能保持良好的操縱性能。

而在筆者的眼里，C-17則更具有“劃時(shí)代的意義”。它首次將大型戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)的大運(yùn)載量和中型戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)短距性能結(jié)合為一體，成為了世界上首架可直接在前沿野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)起降而不需要戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)，具備“一站式運(yùn)輸”能力的大型戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)。這與其采用了先進(jìn)的增升技術(shù)有著莫大的關(guān)系。它的作戰(zhàn)范圍和功能已涵蓋了過去C-5巨型運(yùn)輸機(jī)和C-130中型運(yùn)輸機(jī)所具備的一切。由于C-17采用了諸多先進(jìn)的技術(shù)，使其可在914米長(zhǎng)無鋪筑道面的簡(jiǎn)易機(jī)場(chǎng)上降落，卸載完貨物后輕裝上陣在很短的滑跑距離內(nèi)起飛。在最大載荷狀態(tài)下，進(jìn)場(chǎng)著陸速度可降至213千米，小時(shí)；當(dāng)著陸總重為159噸時(shí)，不使用反推力裝置，其著陸滑跑距離也不會(huì)超過610米。當(dāng)載荷為75噸時(shí)，可在30×800米的跑道上著陸。C-17的最大起飛總重265噸，最大載重量78噸，雖然比C-5巨型運(yùn)輸機(jī)小，但它的貨艙設(shè)計(jì)比C-5更合理，實(shí)際運(yùn)載效能不比C-5差多少。C-17可運(yùn)載美國陸軍幾乎所有的武器裝備，包括所有的裝甲車輛和絕大多數(shù)的超大型貨物，再加上其招牌“一站式運(yùn)輸”能力，所以在使用上比C-5巨型運(yùn)輸機(jī)更加靈活。反推裝置

為了進(jìn)一步縮短著陸滑跑距離，軍用運(yùn)輸機(jī)往往都采用了反推措施，如渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的反槳，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的反推力裝置。以C-17為例，它的反推力裝置就設(shè)計(jì)得非常科學(xué)，當(dāng)啟動(dòng)反向推力時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣被導(dǎo)向前上方45。因此不會(huì)吹起地面的砂石與塵土。憑借反推力裝置的作用，C-17可以在25米寬的路面上作180°轉(zhuǎn)彎調(diào)頭，甚至是在傾斜度2％的斜坡上后退。由于反推力裝置的氣流是向上排出的，所以C-17可以在發(fā)動(dòng)機(jī)不停車狀態(tài)下進(jìn)行裝卸作業(yè)，而不用擔(dān)心高溫氣流會(huì)對(duì)在尾艙門進(jìn)行裝卸作業(yè)的設(shè)備和人員造成危害。因此，C-17的再次起飛時(shí)間要比C-5減少2～3小時(shí)，使飛機(jī)的使用效率大大提高。

起落架

當(dāng)然，僅具有良好的短距起降能力，還不能在條件簡(jiǎn)陋甚至是“惡劣”的野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)和經(jīng)簡(jiǎn)單平整的空地上起降。能否適應(yīng)這種粗糙的跑道就要看運(yùn)輸機(jī)起落架的性能如何。現(xiàn)在軍用運(yùn)輸機(jī)的起落裝置都是前三點(diǎn)式，戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)的前起落架一般為雙輪并列式，主起落架一般為四輪小車式。但起飛，著陸重量特別大的軍用運(yùn)輸機(jī)則采用多支柱、多輪式起落架。如C-5巨型運(yùn)輸機(jī)前起落架為四輪并列式，4個(gè)主起落架各有6只機(jī)輪，分別成對(duì)地排列成三角形，共有28只機(jī)輪。“安-124”巨型運(yùn)輸機(jī)前起落架為兩組有獨(dú)立支柱的雙輪并列式，主起落架在機(jī)身中段的兩側(cè)各安置5組有獨(dú)立支柱的雙輪并列式機(jī)輪，前后排列，這樣共有24只機(jī)輪。而“安一225”的起落架機(jī)輪數(shù)則更多。C－5和“安－124”的起落裝置從機(jī)輪的排列上看，頗像“百腳蟲”。這些飛機(jī)的起飛和著陸重量盡管很大，但由于采用了多輪式起落架和低、中壓輪胎，每個(gè)機(jī)輪加在跑道上的壓力就不是很大了，仍可在普通機(jī)場(chǎng)，甚至粗糙的土質(zhì)跑道上起降。由于軍用運(yùn)輸機(jī)的主起落架常是固定在機(jī)身底部?jī)蓚?cè)，并收藏于機(jī)身內(nèi)。因機(jī)輪的體積大，不大可能全部收進(jìn)機(jī)身內(nèi)部，便在機(jī)身中段形成兩個(gè)相當(dāng)大的起落架艙整流鼓包。為了能在很粗糙的野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)和僅經(jīng)過平整的空地上起降，軍用運(yùn)輸機(jī)一般采用中壓輪胎(每平方厘米輪胎壓力為29.4-49牛頓)，或低壓輪胎(每-平方厘米輪胎壓力小于229.4牛頓)。有的飛機(jī)雖采用了高壓輪胎，但為了能適應(yīng)不同的機(jī)場(chǎng)起降，輪胎的壓力可在空中或地面調(diào)節(jié)。

盡管軍用運(yùn)輸機(jī)的起落架布置以及收放形式各不相同，但還是有一些共同之處。軍用運(yùn)輸機(jī)對(duì)起落架的特殊要求歸納起來，有以下幾點(diǎn)：

(1)為使飛機(jī)能在前沿野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)、只經(jīng)簡(jiǎn)單平整的跑道甚至是未經(jīng)鋪砌的空地、凍土地和草地等道面上起降，軍用運(yùn)輸機(jī)都是采用多輪多支柱起落架，將接地載荷擴(kuò)展到一個(gè)較大的面上，降低對(duì)道面的壓強(qiáng)。

(2)為了能在道面并非很平整的簡(jiǎn)易機(jī)場(chǎng)上起降，起落架應(yīng)有良好的緩沖性能，所以多采用雙腔緩沖器，同時(shí)選用胎壓較低的輪胎，或安裝輪胎調(diào)壓系統(tǒng)，提高飛機(jī)對(duì)簡(jiǎn)易機(jī)場(chǎng)的適應(yīng)能力。

(3)為保證飛機(jī)的安全起降，起落架應(yīng)具有多套收放系統(tǒng)。如電液主收放系統(tǒng)、備份收放系統(tǒng)和應(yīng)急機(jī)械放下系統(tǒng)，提高起落架收放的可靠性。

(4)為便于貨物裝卸，起落架應(yīng)具有高差可調(diào)的下蹲機(jī)構(gòu)，降低飛機(jī)貨艙地板的高度，縮短飛機(jī)在前沿機(jī)場(chǎng)停留的時(shí)間，以提高其生存性。

(5)為使運(yùn)輸機(jī)能在較短的跑道內(nèi)起降，主起落架應(yīng)具有良好的剎車性能以減小著陸滑跑距離。如采用碳-碳剎車裝置減輕重量，提高飛機(jī)的剎車性能。另外，起落架應(yīng)具有大角度動(dòng)力轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)和應(yīng)急轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)，以保證飛機(jī)能在較窄，的機(jī)場(chǎng)內(nèi)完成轉(zhuǎn)彎。如C-17的轉(zhuǎn)彎角為±65°，“伊爾-76”為±50°。

需要說明的一點(diǎn)是，雖然有一些大型的民用客機(jī)的起落架也采用多機(jī)輪結(jié)構(gòu)，但民用客機(jī)每個(gè)機(jī)輪平均承受的重量仍很大；而且為適應(yīng)條件比較好的混凝土跑道，胎壓也比軍用運(yùn)輸機(jī)要高；再加上機(jī)身和起落架等主要受力結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)就沒有像軍用運(yùn)輸機(jī)那樣要求很高，所以軍用運(yùn)輸機(jī)的多機(jī)輪結(jié)構(gòu)與民用客機(jī)的多機(jī)輪結(jié)構(gòu)完全是兩碼事，不能混為一談。