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中国迎来大惊喜!大国重器运20版预警机、加油机面世

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文|刀口谈兵

作者:92军迷

运-20的总师曾说过,胖妞将有两种机型。外界普遍把“两种机型”理解成安装WS-18的初版和安装WS-20的加长版。笔者更倾向于“两种机型”是指运输型、预警机和加油机的专用型。读者一定会提出疑问:空警2000和伊尔-78不是直接采用伊尔-76改装,为什么运-20要另外设计一个专用的版本呢?岂不是多此一举。

设计师当然不会没事找事去设计一个专业版,比起直接用运输版的机体改装,专用版一定是要带来不少好处,否则真就成了“多此一举”。那我们就一起来分析这个专用版有什么不同,又会带来什么好处。

1、我们首先来排除“WS-18版 和 WS-20版”的可能性。运-20的设计目标就是安装WS-20,只是在WS-20的进度未能满足运-20的试飞,以及军方要求交付的时间节点的情况下,先采用WS-18进行定型试飞和初期生产。正如歼-11B的第一个团是采用AL-31发动机,但后续采用WS-10A的歼-11B生产型机体是不会变的。

同样道理,运-20是按照WS-20的技术指标来设计机体,包括机体的大小和承受的最大结构强度。无需分开设计两型机体。只是WS-18的推力不如WS-20,最大载重量相差6吨,起飞的滑跑距离相应较长一些。

下图是最新的卫星图片,安装一台、二台、四台WS-20的都已安装到运-20上试飞。显然原版的运-20就是按照WS-20的技术参数来设计机体的,从试飞进度来看,安装WS-20的运-20明年应该会投入生产,无论是军方还是设计单位,不可能为了初期的十来架专门设计一款WS-18版的运-20机体。

2、我们再来看看为了提高运-20的运载能力,在机体外形和结构上做了哪些有特色的设计:

(1)中央翼盒不是像C-17那样穿过机身上部,而是明显高于机身(下图圆圈处)。

这点与伊尔-76比较相似,下图是C-17和伊尔-76机舱内部的比较。C-17的机体直径大,但明显突出的中央翼盒对装载高大的军备有影响。如果运-20也这样设计,红旗-9、远火之类的高大装备就无法装载。

(2)从上图看伊尔-76的机舱太窄,无法运载主战坦克。这不仅仅是因为它的机舱直径偏小,更源于它的主起落架的设计。伊尔-76的六个主轮是品字形排列,而且是向内收起(看前一图),一看最外面的轮子是在整流罩的外面;二是起落架有个斜向上的液压推杆。本就很宽的机轮组还要向机腹内收起,自然就占了机舱内部的空间,导致机舱的地板较窄,高度偏小。

运-20采用三排双轮的紧凑设计,而且是向上收起,这样占机舱内部的空间就小得多。所以运-20的地板宽度达到4.5米,扣除中央翼盒的机舱净空达到4米。以5.5米的机身直径能达到这样的机舱空间,非常了不起,完全达到军方的要求(能运输陆战的几乎所有主战装备)。

下图是运-20与C-17的同角度对比,注意C-17的中央翼盒的位置。另外,C-17的主机轮是品字形的四轮,而且也是像伊尔76那样向内收进机腹。

由于C-17的上述两点设计,使它在机翼段的机舱高度还不如运-20,只有3.76米。虽然C-17的机身直径较大使得其机舱地板比运-20宽,但运-20的4.5米地板宽度已经能够满足装载重型主战坦克的要求,它是陆战装备中尺寸最宽的。所以C-17较宽的地板和更大的运载量同样只能装一辆M1A2,最多是可以加装一些较小的物件。

装备设计不是越大越好,而应该是既要满足性能要求,又要讲究技术可行性(比如可用的发动机),还有考虑使用成本。设计不可能十全十美,都是在权衡各种利弊之后,首先满足必须的要求,在尽可能满足次要的要求。比如运-20采用向上收起的主机轮,最大限度满足装载大物件的要求。俄罗斯在运载主战坦克和S-300的时候,就只能动用安-124。下图是运-20和C-17主机轮的结构。

3、运-20的主机轮向上收起带来诸多好处的同时,也会有一个遗憾,主机轮舱的整流罩体积较大(上图)。这样会增加飞行的阻力,影响航程和留空时间。如果是作为预警机和加油机的平台,就没必要这么高的机舱净空。较大的主轮舱整流罩、较低的地板就成了不利的因素,所以直接采用运输版的运-20做平台就会限制两机的性能。

4、上图的展板显示,运输版的运-20需要满足简易(如前线土质跑道)机场的起降,所以需要设计六个主轮。预警机和加油机就没有这个要求,它是在更高等级的跑道起降。这是美国的预警机和加油机采用民航客机做平台的原因之一。

如果专用版的运-20采用品字形的四轮,并改为向内收起的设计,既能减重又可以缩小主机轮的整流罩,不但减小飞行阻力还可以增加载油量,从而增加预警机的留空时间和 加油机的授油量。

5、运输版的运-20要求装载99A2这样的重型主战坦克,这就要求运-20的中部机身要承载55吨,该段机身结构的梁框就要特别加强。预警机和加油机是均匀装载,上述机体结构的加强就成了累赘,是无效的死重。

运输版运-20后部的主舱门还要作为跳板,需要承受主战坦克的通过(下图),还有相应的升降装载。这些对于预警机和加油机也同样是无效的死重。主轮及起落架、中段机身结构、尾段结构三者的减重足有数吨,可增加的载油量非常可观。

下图显示,采用PS-90发动机的伊尔-76M的载重量增加10吨,如果航程5000Km,更是增加15吨。最近俄罗斯下线的伊尔-78M专用加油机,也是采用PS-90发动机,如果取消尾舱门,可授油量将比中国进口的伊尔-78有大幅增加。

6、上述五点只是分析设计一款预警机加油机专用版运-20所带来的好处,那么是否存在这个“专业版”呢?我们来看下图,这架黄皮的运-20的图片是上半年出现在网络上。它与列装的运-20有什么不同?图中用蓝布包裹的应该就是不同之处:

(1)发动机的挂架弧度不同,说明它将安装直径更大的WS-20。

(2)机头的弧度不同,前段机身似有加长,相应的后机身也可能加长。

(3)尾锥变粗(原因后面再分析)。(4)取消尾舱门,改为密封的机身。

(5)主机轮舱的整流罩明显变小,蓝布的面积小,后侧门下部没有向外折(见上图箭头所示)。

这架黄皮运-20应该是准备做结构承重应力试验。那会不会是做应力试验可以不装整流罩的骨架,才显得主轮舱的体积小呢?不是。

下图是A380和A-400M在做应力试验,它们虽然没有安装机轮舱的蒙皮,但整流罩的骨架齐全。因为需要测试不同飞行状态下,机身结构所有梁框的受力情况。

7、我们再来看不同预警机机舱内部的情况,下图的E-737和A-50U由于机舱的空间不足,显控台只能纵向排列。操控员的活动空间比较狭窄,这不利于长时间飞行。

下图的E-767机舱,空间宽裕得多。

如果将运-20的地板升高(如下图),不但可以增加地板宽度,还可以大幅增加地板下的油箱体积。由于地板较高,机轮改成向内收起只是占用一点级腹的空间,不会影响地板的宽度。同时,地板更接近机身半径的位置,有利于机身结构的减重。随着电子技术的进步,预警机携带的设备重量会减少,加上前面分析的各种机身减重,专用版的运-20就可以大幅增加载油量、延长留空时间。

下图是美军将民航客机改成加油机之后的油箱分布。图的下部中间的黄色方格是地板油箱,上层前半部分是油箱(加油机)或设备舱(预警机),上层后部是机组人员工作和休息区。

下图(上)是KC-135加油机伸出硬式加油管,飞机的尾锥的空间较大,那里是硬式加油操控员的工位,有观察窗。拼图(下)是两个版本运-20尾锥的不同。尾锥加粗既可以作为加油机操作员的工位,还可以作为预警机后向的电子设备舱。

综上所述,这架黄皮的运-20应该是预警机、加油机的专业版。让我们一起期待2018年安装WS-20的运输版运-20列装、预警机加油机专用版运-20的试飞。

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