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大型军用运输机的使用、特点与发展方向(组图)

http://jczs.news.sina.com.cn 2004年09月01日 11:36 中国航空信息网

美C-5“银河”战略运输机

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俄安-124“鲁斯兰”战略运输机


俄伊尔-76“耿直”战略运输机


美C-17战略运输机

  现代战争具有突发性强、作战节奏快、作战强度大、物资消耗大、时效性要求高等特点,需要各军兵种的全面协同,需要各种先进武器装备迅速部署到位,因而从某种意义上说是在打后勤保障能力的仗,以大型军用运输机为主体的空中运输可快速、灵活和有效地保障作战人员和物资的供应,能快速远距离提供机动能力,从而成为部队战略开进和快速部署的重要支柱,战争物资和武器装备后勤供应的关键手段。因而在现代战争中,军用航空运输力量在某种程度上已成为决定战争胜负的重要因素。

  一、军用运输机的使用与效果

  军用运输机是军事部队执行快速部署,空运兵员、作战装备与军用物资、撤离伤病员和进行空降空投等军事任务的运输机。空中运输在整个军事运输系统中具有较高的战略地位,空运和海运、陆运一起组成完整的军事运输系统。现代军用运输机的巡航速度一般可达800~900千米/小时,是陆上运输速度的15倍,海上运输速度的25倍,因此可以说是这三种运输手段中最快捷的。现代大型运输机的航程已达数千千米,可覆盖辽阔的疆土,经空中加油后,可实施全球性运输。所以,军用运输机尤其是大型军用运输机的装备数量、技术水平和运载效能已成为衡量一个国家国防实力的重要标志。

  近年来发生的海湾战争、科索沃战争、阿富汗反恐战争和最近的伊拉克战争等军事冲突正好说明了这一点。在上述军事冲突中,以大型军用运输机为主的支援保障飞机首当其冲,动用规模接近主战飞机,在整个作战过程和体系对抗中地位十分显著,这充分说明了大型军用运输机在快速、机动和大纵深作战中的重要作用。可以说大规模应用军用运输机直接提高了整个部队的机动和快速反应能力,加强了对战争进程的控制能力,增强了部队持续作战的能力。据统计,在1991年的海湾战争中,美国使用的军用运输机和临时征用的民用运输机共向海湾地区运送了539000吨的货物和近50万名各类作战人员,执行了14000次远程运输任务。即使是作战规模不是很大的阿富汗反恐战争中,美国动用的大型运输机(C-5、C-17)也达到了140架。另外,在1999年科索沃维和行动中,俄罗斯出动6架伊尔-76大型运输机,先将1000名士兵和物资运送到科索沃境内,然后空降200多名伞兵,以迅雷不及掩耳之势抢占了普里什蒂纳机场,赢得了俄罗斯同北约讨价还价的重要筹码。在刚刚结束的伊拉克战争中,美国出动C-17、C-130、C-5、C-141等大型运输机,执行了2万余架次的飞行任务,运送兵力约30万人次,运送货物12万吨。美军的强大空运能力为实现其战略构想创造了条件,也满足了战场中机动运输的要求。例如,当土耳其拒绝美军使用其空军基地时,3月31日,美军15架C-17从意大利起飞,用9小时时间,将近1000名伞兵组成的第173空降旅空运到伊拉克北部,开辟了北方战线。而采用海运将在土耳其的美军运到伊拉克南部时,战争已经结束。

  二、军用运输机的分类与特点

   1、运输机的分类

  军用运输机可分为战略运输机和战术运输机两类。主要承担远距离(一般是洲际间的)、大量兵员和大型武器装备运输任务的军用运输机称为战略运输机,这类运输机具有的特点是:载重能力强、航程远,起飞重量一般在150吨以上,载重量超过40吨,正常装载航程超过4000千米,能空降、空投和快速装卸,主要是在远离作战地区的大型/中型机场起降,必要时也可在野战机场起降。美国的C-5,俄罗斯的安-22、安-124、安-225、伊尔-76等都属于这类飞机。

  主要在战区附近承担近距离运输兵员及物资任务的军用运输机称为战术运输机。战术运输机一般是中小型飞机,起飞重量60~80吨,载重量20吨左右,可运送100多名士兵;航程3000~4000千米;大多安装涡桨发动机,巡航速度通常为500~700千米/小时。典型的战术运输机有:美国的C-130,乌克兰的安-12和我国的运-8。战术运输机主要用于在前线战区从事近距离军事调动、后勤补给、空降伞兵、空投军用物资和运送伤员,其特点是载重量较小,主要在前线的中、小型机场起降,有较好的短距起降能力。

   2、军用运输机的技术特点

  军用运输机的主要任务是运输兵员、武器装备、给养物资和空投伞兵及物资等,因此,其在作战条件下的机场适应性和航路适应性以及主要通过尽量缩短在战区起降装卸时间体现的生存能力决定了作为一种武器系统的效能。正是军用运输机的这些任务决定其应该具有以下设计特点:

  总体布局  常规大型军用运输机的总体布局一般采用上单翼、翼吊涡扇发动机、椭圆形宽机身、上翘的后机身+货舱后大门、单垂尾+高平尾(T 形尾翼);一般采用大展弦比超临界翼型,高升力或增升装置包括前缘缝翼或前、后缘襟翼等+外吹式襟翼系统等,以满足低空空投、空降操稳性能要求并缩短起降滑跑距离。机身前部为雷达舱和驾驶舱,机身中段主要用作气密货舱,舱内备有各种装卸及固定设备,可灵活更换。主起落架一般为多轮多支柱结构,能在低强度混凝土跑道和简易场地起降。起落架收放及地面操纵由电液系统操作,并有机械式备份装置。

  动力装置  大型军用运输机对动力的要求是大推力(推力必须比民用运输机要大30%左右)、低油耗的先进涡扇发动机,推力必须比民用运输机要大30%左右适于翼吊安装。大型运输机通常装两台以上大推力涡扇发动机,一般由民用高涵道比涡扇发动机改型而成。满足单、双发起降,以及空中停车再启动性能要求。目前民用大涵道比涡扇发动机的最大推力已超过400kN ,起飞耗油率降至0.4kg/(daN ·h )。研制中的齿轮传动的涡扇发动机涵道比达11 ,油耗将再下降9%。美国最新型C-17 战略战术运输机所装的F117 (民用编号PW2040 )发动机,属于第二代大涵道比涡扇发动机,除了大风扇叶片特有的气动、结构和包容技术外,还采用了NASA 节能发动机计划的许多新技术,准三维气动设计方法、小展弦比风扇叶片、可控扩散叶型、主动和被动的压气机和涡轮间隙控制、单晶涡轮叶片、粉末冶金涡轮盘、全权数字电子控制系统和短舱消声技术。

  系统结构  大型气密舱内部结构可快速转换以适应不同尺寸的载运装备或空投货物,结构按疲劳损伤容限设计以提高使用寿命,根据经济性采用一定比例的复合材料以减轻结构重量而提高载重航程性能。主要设计技术包括大型气密舱及其后部大门综合设计(后大门周边密封、货桥大门功能、门锁机构和舱门作动系统、大门系统功能可靠性及防差错设计、门开启后防抖动设计等),气密载荷作用下非圆剖面的大开口结构强度设计,气密舱结构细节抗疲劳设计和大载重货舱地板设计,大型空投设备和大型货物装卸设备设计及大型货物拦阻网机构设计,零部件、全机三防(防湿热、防盐雾、防霉菌)设计等。

  航空电子系统  目前国外大型军用运输机一般采用先进成熟的综合化的航空电子系统,使系统自动化程度大大提高,从而减轻了飞行机组人员的工作负担;采用先进的通信、导航系统和"玻璃驾驶舱",以提高全天候执行任务和快速装卸能力;加装综合电子战自防护系统,以提高在敌后空投、空降时的战场生存力;具有更完备的系统监控、故障诊断能力,以降低全寿命期费用。由于军用运输机经常要在复杂的气象条件下、在没有标记或不熟悉的航线上飞行,因此必须具有先进的飞行控制、飞行管理系统和高性能的地形测控雷达。所有系统设计均为多余度,以确保飞行安全、使用可靠。

  今后航空电子系统将向高度综合化、模块化、通用化、智能化的方向发展。高度综合化将进一步提高系统的信息利用和资源共享能力,减小系统的体积和重量,提高系统的可靠性、维修性、可测试性、可扩充性、通用性和生存能力,减轻对后勤保障的要求,降低全寿命周期费用。航空电子与控制应优先发展的关键技术有航迹管理、飞行员/飞行器界面、航空电子与控制综合、控制功能应用、飞机能源和作动器等方面。

  三、军用运输机装备与技术发展方向

  军用运输机是现代战争中一种重要的机动方式和手段,具有机动性强、速度快、航程远、不受地理条件限制的特点,在争取时间、超越障碍、远距运送等方面所具有的优越性,是路上、海上运输工具无法比拟的,因此,各国空军都十分重视军用运输机的研制与发展,不断加强空运力量的建设,采取研制生产新型运输机、改进改装老式运输机等一系列措施,以提高空运能力。

   (1)军用运输机的装备数量将不断增长

  军用运输机提供的快速反应能力,在快速多变、先发制人和速战速决的现代战争中具有举足轻重的突出地位。美国、西欧和前苏联等军事大国都非常重视发展军事运输机,并形成了庞大的军事空运能力,在历次战争中都发挥了作用。近年来,许多国家开始组建或扩建快速部署部队和快速反应部队,以应付突发的局部战争。这些部队具有应急反应、战略机动、快速部署和紧急干预能力,是应付各种突发事件和局部战争的"拳头"力量。以大型军用运输机为主力的空中运输可以快速、及时地将部队投放到冲突地区,应付突发事件;还可以根据战场瞬息万变的特点,快速及时地重新部署兵力,大大提高部队的使用效率和作战效能,所以成为快速反应部队的主要机动手段。此外,冷战结束后,一些西方国家开始削减军备,减少海外基地,但同时需要考虑如何加强空运能力,把部队快速部署到出事地点。上述原因使得军事专家们不得不认真考虑军事运输机的未来装备问题。因此,美、俄虽然都已拥有数百架大型军用运输机,但仍将在今后继续购置和加紧发展新型军用运输机。以美、俄、欧洲为例:

  美国目前拥有各型军用运输机2千多架,其中大型军用运输机453架,包括C-5飞机126架,C-141飞机120架,C-17飞机120架(还未完全交付),KC-10(加油/运输两用飞机)59架。美国的空中运输能力仅美国机动司令部下属的以上几种大型运输机的运力就可达到每日4167万吨千米,将来的目标是能够达到每日8770万吨千米。即使美国拥有世界上最强大的运输机队,但在海湾战争总结中提到的五个教训之一仍然是缺乏足够的空中运输能力,以后需要加强。美国空军认为,战略和战区空运是航空航天部队关注的重点,它必须能够对全球性的威胁迅速作出反应,并足以维持己方已投入的部队。在战略上,空运往往是在危急关头尽快向危机地区投送作战力量的唯一方式,而且还可能是向这些力量提供补给和装备的唯一可行的方式,它使指挥官具有迅速将部队从美国本土部署到任何战区的灵活性。近期美国主要生产装备最大载重约78吨的大型军用运输机C-17,在已订购的120架基础上,再增加60架,到2008年时美国大型军用运输机机队中仅C-17就达到180架。

  俄罗斯目前拥有大型军用运输机大约为352架,其中安-22飞机25架,安-124飞机26架,安-225飞机1架,伊尔-76系列飞机300架。俄罗斯认为它的空运能力无论是飞机数量还是质量都不能满足要求,希望将来通过换装改进的伊尔-76MF或者研制中的安-70来满足需要,他们估计未来俄罗斯对于这一级别的飞机的需求量为160架左右。

  欧洲的北约国家拥有约400架军用运输机,主要是C-130和C-160中型运输机,其中大多数机龄都已超过25年,机队的可靠性已大大降低,而且飞机货舱的容积不够。最近10多年来世界经济、政治和军事形势方面所发生的变化对于军用运输机的需求产生了重大的影响。这个需求表现在一方面是完成纯粹的军事任务方面,包括联合快速反应部队的投放,还表现在人道主义援助任务方面,包括在发生地震、洪水和饥荒等灾害时。为了适应21世纪部署欧洲快速反应部队执行维和行动的需要,欧洲已开始研制欧洲自己的新一代运输机--A400M,目前在欧洲这种新型运输机的意向采购总数已达到197架。

  (2)军用运输机的适用范围扩大

  军用运输机的主要任务当然是空运军事人员、散装货物(包括食品、医药和弹药等)、大型车辆(包括卡车、吉普车、装甲车、防空车和小型直升机等)、特大型车辆(包括坦克、大炮、工程和建筑设备、大型卡车和面包车、大型货运直升机)等。但不应忽视的是,目前大型军用运输机还成为了预警指挥、加油、电子对抗等特种作战飞机的空中载机平台。现代高技术战争中信息对抗、战场指挥和作战支援所需要的预警指挥机、加油机等支援保障飞机在作战中的地位和作用非常显著,但需求数量有限,专门研制这类飞机投资大,经济上不合算,所以国外大多选择现有的大型民机或者大型军用运输机为载机平台,充分利用大型运输机装载空间大及留空时间长的优势,加装相应的任务设备改装而成。例如俄罗斯以大型军用运输机伊尔-76飞机为平台发展了预警机A-50、空中加油机伊尔-78;美国以大型民用客机波音-707为平台发展了空中加油机KC-135、空中预警机E-3、空中通信机E-6和远距雷达监视飞机E-8等。

  伴随着世界新军事变革的发展步伐,航空航天装备将朝着一体化的方向发展,大型运输机未来还可能成为执行其它特殊使命和任务的大型空中平台或基地。例如可以作为航天器(包括卫星)的空中发射平台等。实际上早在1974年,美国空军就从大型军用运输机C-5上发射了"民兵"式火箭,之后,俄罗斯、乌克兰和法国都有过类似的方案和计划。美国的轨道科学公司用宽体货机L-1011作为三级火箭"飞马"的发射平台,能够将0.45吨的有效载荷发射到低轨道上。另外,大型运输机还可以作为激光武器的发射平台,美国目前正在研制以大型运输机波音747-400F(货机)为平台的激光攻击飞机,用于拦截助推段的弹道导弹,并计划在2008年开始装备使用。

   (3)战略与战术军用运输机结合,短距起落能力和生存能力不断增强

  未来的战争与战场环境对军用运输机提出了更高的要求,今后可能会要求军用运输机具有战略运输机的航程与载运量,同时要有战术运输机具备的在未铺设的跑道上短距起降的能力。可以说美国目前正在生产并大量装备的C-17就是集战略和战术运输于一身的战略战术运输机,它代表了军用运输机未来的一个发展方向。C-17是美国20世纪90年代开始装备部队的世界最先进的重型战略战术运输机,它既可用于高载重远程战略运输任务,又可在战区狭小的机场跑道上起落,具有良好的短距简易跑道起降能力,可直接把兵员和物资运送到前线机场,完成向前线运送补给任务。该机的最大起飞重量高于263吨,载重约78吨。

  为了能全天候执行任务,能靠近作战区域和在敌后进行空运和空投,军用运输机的机载通信、导航等电子设备要更加完善。机上还装有先进的装卸和空投设备,如用于空投重型装备的"低空货物拖出系统"(LAPES)等。为了提高出勤率和降低维护费用,要求运输机有良好的可靠性和维护性能。此外,军用运输机经常处于可能遭受敌方火力攻击的环境中,而且其机体有大,机动性不强,因而如何提高生存力是必须考虑的问题。目前只有少数军用运输机装有尾炮和其他武器,以提供一定的自卫能力,更普遍的是安装了电子干扰设备和采用隐身技术。

  (4)军用运输机和民用运输机的结合

  军用运输机和民用运输机的结合也应该成为未来运输机发展要考虑的问题。目前,正沿不同方向优化,民用运输机已经成为高效的运输工具,而军用运输机在机场与航线的适应能力和生存能力方面达到了较高的水平,这样就产生了一对矛盾。专为民用设计的运输机因其必须依赖的条件如铺层强度高的机场等在战时肯定要遭到不同程度的破坏,"战时难用上"。专为战场条件下使用设计的军用运输机在普通民用环境下使用成本高,机队规模如果较大"平时养不起",所以发展军民两用运输机应该是军用运输机未来的一个发展方向。

  (5)新概念军用运输机的发展

  未来战争中交战双方首先要攻击的目标就有敌方的机场,这就要求军用运输机要具有短距起降能力,最好具有垂直起降能力,为此,美国等世界航空大国已经开始新概念飞行器的研究。其中就包括V-22倾转旋翼机和"超蛙"倾转机翼-旋翼高级战术运输机。

  倾转旋翼机是在固定翼飞机机翼的两端,各装一副可在水平与垂直位置之间来回转动的旋翼的飞行器。当倾转旋翼机需要起飞降落时,旋翼处于垂直向上的位置,倾转旋翼机就相当于双旋翼横列式直升机;当需要水平飞行时旋翼转到水平位置,倾转旋翼机就相当于固定翼飞机,可以进行高速远程飞行。显然倾转旋翼机已经突破了直升机和固定翼飞机的传统概念,融合成一种既具有直升机垂直起落特性,又具有固定翼快速飞行特性的新型飞行器。美国研制V-22就是这样一种飞行器。

  目前,V-22的良好性能引起了美国各军种的极大兴趣,纷纷订货,并提出了各自不同的设计要求。如海军陆战队型号为MV-22A,要求能以每小时 463千米的速度飞行,执行3700千米航程的战斗任务,能运输24名全副武装的陆战队士兵,有4540千克的外挂载荷的能力;海军型为HV-22A,要求能以463千米的速度飞行,执行852千米作战半径的战斗、搜索和救援任务;空军型为CV-22A,用它为特种作战部队提供新的全球范围的作战能力,要求能在任务半径为1297千米的范围内运输12名特种兵,或以每小时463千米的速度,运送1300千克物资的情况下飞行1297千米;美国陆军则以海军陆战队的型号为基准,改为比较适用陆上的作战型,用来执行多种战斗运输任务。

   V-22的成功和良好的市场前景,使美国贝尔直升机公司又在研制大型四角旋翼的倾转旋翼机,以满足军民用的要求。这种倾转旋翼机有前后两个机翼,每个机翼两端各装一台发动机和一副旋翼。前翼翼展为15.7米,后翼翼展为22.9米,前后翼展不同,是为了避免前旋翼尾流对后旋翼的影响,机身宽3.36米,与C-130运输机的机身宽度差不多。它能装运90名士兵或8个标准集装箱。它的有效载荷为19000千克,是V-22的2倍,内部容积是V-22的8倍,以短距起落方式起落时,可载重13600千克,飞行1800千米。

  同时,欧洲也提出了一个"欧洲倾转旋翼机"方案。该方案与美国V-22采用的发动机与旋翼全部倾转的方案不同,它只转动发动机短舱前面的旋翼部分,而发动机仍保留在水平位置,这样发动机不必为自身的倾转运动进行修改,机翼结构设计也简单。"欧洲倾转旋翼机"的巡航速度每小时556千米,航程约1500千米,为19座10吨级的飞行器。

  所谓倾转机翼-旋翼机就是飞行器在做直升机和飞机模式的相互转换飞行时,机翼与旋翼一起旋转。"超蛙"是波音公司的一种正在进行概念阶段研究的倾转机翼-旋翼高级战术运输机。该机在起飞降落时,机翼只向上倾转42度,以增加起降时的升力。该机的设计载重量为30吨,能在简易机场的180米长的临时跑道上起降,起飞离地速度只有每小时80千米,而C-130的起飞滑跑距离约1000米,起飞速度为每小时200千米。

  此外,美国军方甚至还提出了发展无人运输机(UALV)的设想。美国设想的无人运输机能补充现有的空运机队和弥补军事空运能力的不足,这种UALV的有效载荷为45400~72640千克,不空中加油航程为5560千米,使该飞机能到达波多黎各、关岛、印度洋和英格兰战略空军基地。这种UALV只运货物不载人,可同有人驾驶飞机C-17"母机"编队飞行,C-17作为指挥中心领航飞行。每架UALV都装备防御系统,如大型飞机红外对抗系统(LAIRCM),并配备箔条和曳光弹。根据设想,母机上装有3个控制站,每个控制站配有一名操作员,最多可操纵3架UALV。有人驾驶母机可以帮助考虑和处理无人机周围的空域情况。

  综上所述,随着信息时代的到来,现代战争对部队的远程快速机动能力提出了更高的要求。这对于军用运输机的发展既提出了挑战,也带来了机遇。目前,军用运输机正向着大型化、数字化、短距起落、直接送达、高生存性、低使用成本和"一机多型"的方向发展。(作者:中国航空工业发展研究中心技术所 李广义)(责编 洪山)


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