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一、五星红旗高高飘扬# c6 Y1 i4 t9 I8 _
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有两个字对中华民族航空工业的腾飞至关重要:川陕。% Y. N& s% |; n. K
9 Z P$ n" {' l4 W2 R& q在不久前的川中蜀地,八一军徽曾在J-20威龙的垂尾上耀眼夺目:2 m' U1 G9 z8 U( k1 T
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而现在,在大秦上郡之地的陕西西安阎良,五星红旗又随着运20的首飞而在空中飘扬。下图就是运20首飞的照片,垂尾上的五星红旗清晰可见:! ^; }$ J" I, V! I: D
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! N u8 \0 K0 @; d6 Y运20是中国战略空运的基石,也是中国战略空运时代的开始。中国可以凭借运20将力量迅速投射到遥远的、甚至连地面车辆都难以到达的地方。所以这面国旗既代表了祖国对运20的希望,也代表了中国航空人报效祖国的雄心壮志。% u7 H) [+ N; ?/ i1 R
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下面,我从气动和结构上对运20的机体设计提一些个人看法。
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二、机翼与机身的结合 \ p" c9 o& ?9 H5 L! f: e
# K4 J8 Y9 Z7 f5 R. w1、两种不同的翼身结合, e0 x+ R' f6 p/ _
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运20的机翼高高地安置在机身上部。机翼的中央翼基本上是从外面安装在桶形机身的上方,如下图所示: y. u$ h* o; y5 {0 c
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6 K5 G6 F6 K$ C( c3 a4 n从上图可以看出,运20机身背部有高高鼓起的整流罩。这个整流罩正好包住机翼的中央翼和中央翼与桶形机身的安装点。7 c7 F* P; ?: T$ _% X# D+ o
与运20不同的是,美国C-17的机翼却是中央翼从桶形机身内部一穿而过,从而避免了运20那种高高的整流罩。下图是C-17正面照:
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* ^4 q5 ~5 ~5 s1 |9 L& ~4 X/ y: |! ]+ e下图是C-17的中央翼从机身内部一穿而过的示意图:2 g. E$ U1 u x6 W3 N h
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运20这种中央翼基本外置的设计,虽然设计难度小,但是相对巨大的中央翼整流罩产生的阻力比较大、整流罩本身因为尺寸大所以重量也比较大。
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g6 [1 A$ K j+ z0 b/ RC-17中央翼基本从机身内穿过的设计,机身结构设计的难度大一些,却换取了两个主要好处:8 e/ n, G5 [3 D% ` }- B+ M
) G- F0 O( O$ }& K) J1 y* H$ I& SA、 机翼和机身的整流要求小。不但阻力小,而且为整流付出的重量代价也小;" l; b( c. a. o5 _% E* _ l% o9 m$ B" r
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B、 上述小的整流阻力可以使机身的直径更大从而扩展货舱容积。因为机身加粗会增加阻力,而C-17凭借中央翼基本穿过机身所节省的阻力,正可以用来加粗机身直径使C-17拥有更大的货舱空间。这也是为什么从外观比例上看,C-17比运20要“肥”一些。
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) E6 O3 U; A% U& s当然,中央翼基本从机身内穿过的设计导致C-17在货舱中部靠前的顶棚上有一个突出来的中央翼,如下图所示:8 t* T& F, @( ^+ N
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7 P& Y9 e! e% G" f9 [' I9 Y+ E8 p! Y但是正如前面2中所说,这个从天花板中突出的中央翼换取了更宽的货舱。所以是值得的。作为对比,下图是伊尔-76。伊尔-76与运20一样,是中央翼基本外置设计,所以其货舱顶棚因中央翼而突出的部分非常小,与C-17不可同日而语:
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/ j4 t% w) J) \, `. Z! }+ e D5 V2、 技术的复杂性使类似运20的翼身结合方式仍在广泛应用
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虽然C-17使用的中央翼基本穿过机身有阻力低、可以增大机身直径的优点,但运20的中央翼基本外安装也有设计简单、结构简单的优点。所以现代的很多运输机仍然使用类似运20的翼身结合方式。比如欧洲的A400M、乌克兰的An-70,均是如此。下图是空中客车的A400M正面图,可以看到类似运20的翼身结合方式:, P8 O% [* |6 m+ Y% Z' Y
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6 \8 ] z- \5 A+ g) J下图是A400M翼身结合处机身部分的开口和整流罩的基本结构。这个开口比C-17那种中央翼基本穿过机身的开口要小、要简单:
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所以,作为中国的第一种大型运输机,运20采用这种相对简单的翼身结合方式,是非常合理的。' T f; ]- V+ J0 J+ I# Y
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三、起落架
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运输机的起落架非常重要,因为这直接关系到运输机的场地适应能力,从而直接关系到战斗力。6 W5 c" q4 B. J2 X4 |/ L6 B! y& a h
8 @( `- r7 p7 c5 z3 W5 O7 k为了在未经铺设的跑道和低等级跑道起降,运输机起落架的轮胎压力要低一些、轮胎要大一些、轮胎数量要多一些。
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$ B, |3 O: e6 m, L4 h; U2 K为了在诸如大雪覆盖的跑道上起降,运输机起落架轮胎的车辙印记最好不要重叠,以免后面的轮胎陷入前面轮胎碾压过的车辙中。
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在这方面,伊尔-76做得非常好。伊尔-76的主起落架每侧有八个轮胎,而且这八个轮胎形成多达四个车辙印记。这使得伊尔-76可以在条件恶劣的场地起降。下图是伊尔-76放下起落架的照片:1 M% W) a, p x8 t0 ?, [9 S
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但是伊尔-76付出的代价是沉重的起落架重量和巨大的起落架舱。伊尔-76的起落架舱是如此之大,以至于需要四个巨大的整流罩。相比之下,绝大多是运输机仅仅需要两个。巨大的整流罩也增加了飞行阻力。下图中伊尔-76机腹下面和侧面,可以见到两对共四个大鼓包,就是起落架舱的整流罩:2 p) Y _5 j! C6 V8 Q
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: e+ ?! ?8 K0 }. C$ C+ b" FC-17很好地平衡了这个矛盾。一方面,C-17每侧的主起落架有六个轮胎产生三个车辙印记;另一方面,C-17只需要一对共两个并不很大的起落架舱整流罩。请见下图:
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+ _. x) D9 i/ n: X" v+ @, U8 h运20的起落架在场地适应能力上,明显不如伊尔-76,应该也不如C-17。因为运20主起落架的轮胎数量不如伊尔-76,轮胎的车辙印记数量也少于伊尔-76和C-17。虽然这仅仅是简单的清点数量,还没有比较轮胎的压力、尺寸,但也能说明一定问题。下图可见运20的起落架布置:5 O1 F' r! h! W6 u! B
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不过运20的起落架舱的整流罩明显比伊尔-76小,从而减小了阻力。运20的起落架也应该比伊尔-76的轻。这些都为运20虽然使用与伊尔-76同样的发动机,但采用更大直径的机身提供了条件,可谓失之东隅,收之桑榆。
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T# C" t6 Q/ _8 X6 q3 C四、尾舱门$ X2 A2 q& Y8 P( J3 n
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现代运输机的尾舱门主要有两大类:以C-17为代表的两片式,苏俄的伊尔、安东诺夫广泛使用的多片式。
+ `; u# L! x% i" BC-17的尾舱门只有两片:上面一片向上开启、下面一片向下开启。下图中C-17正打开尾舱门进行空投:
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8 k) Z2 D, |6 F4 T* _ {' |这种简单的尾舱门不但结构简单、可靠性高,而且重量轻。但是这种舱门很容易形成一个宽而瘪的后机身,从而使阻力加大。C-17通过精心的气动修行和安装扰流片克服了阻力大的难点。下图是C-17肥扁的尾部和尾部的扰流片:
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运20与伊尔和安东诺夫一样,使用了多片的尾舱门。这种尾舱门在关闭时可以很容易地形成低阻力的气动外形,但是因为需要开关多个舱门,所以结构复杂,重量较大。下图是伊尔-76尾舱门打开时的样子: 5 I: T4 B) e' f/ j; s
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7 x0 p6 e$ K- z图中,伊尔-76的上面一片舱门向上开启;两侧的两个舱门向侧面开启;下面还有一个舱门向下开启成为跳板。运20应该也是这种尾舱门。
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f+ k9 o+ R9 z, u2 A$ `本文小结:
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% c j1 @$ J. {3 D9 A1、 运20是中国构建战略性的力量投射手段的开始。运20的开发单位前途无量;
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* q2 [- E3 Y2 d& f2、 运20气动设计和结构设计主要采用了比较成熟的技术,与C-17相比仍有差距。# b& d. c, P& J0 q
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