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一、五星红旗高高飘扬 J7 w0 C! v8 c
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9 H$ ~0 T A9 C" K8 m: w! K有两个字对中华民族航空工业的腾飞至关重要:川陕。1 i( e/ C* [* n `- Q- Z4 M
0 k4 m5 {1 D5 x3 g6 m2 U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:
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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:
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) M/ m/ G, D* j& a t4 A D) q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。
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# x) R& p4 b# ~9 x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。! v/ |3 t0 O7 _/ B/ m& B# f
" o( `1 c3 }/ ]二、机翼与机身的结合1 l& Z. h3 D: o
, @4 ?* K9 ~8 g! i- Q1、两种不同的翼身结合
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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:7 C; R# S9 i* e. v* Z
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- ~- q- k3 d; `4 h; g, ~$ 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。
) k: b0 S6 S9 H' t, v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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, e. _$ w* L, w* ~下图是C-17的中央翼从机身内部一穿而过的示意图:
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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。 Q t8 ~" t- Y) s% P" q
- C: Q# W3 u" b9 y% xC-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:, u: n) M/ Y" Y4 |: B" }. y
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A、 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;
/ [" W- d. h1 C+ p# `# Z# G K1 P
/ C$ A) \* B B+ U5 y0 KB、 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。. k2 x1 J. ~0 c. ]
0 d3 I* W* F3 ~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:2 p+ ?& v$ U7 w4 P4 |! W; V
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3 w! C; M/ Q+ W1 i% s! r- G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:4 y: k) K9 G- m% x0 _9 z h
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& m3 I3 `! N! e3 R. X0 p2、 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:6 R5 B. E9 g2 k+ C# e A! r( d
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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:; q, @1 \; c0 k7 J+ ?4 p
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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。3 V3 k! U" {4 I- r i5 \
0 L0 x% m2 P4 o& _! \三、起落架) t* F* U) m/ L! m* t7 L
7 H* H/ d/ Y% f5 F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。/ A$ d8 S3 @3 U. \1 K
1 m8 f6 y0 ]" _; D" m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。) R8 I. K, ? a7 \1 H: G3 g3 @, B! N
, Y3 \. _' e. a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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0 T" ` t0 ^! Z3 U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:4 e- p% F8 r+ {4 ?- i1 \$ x
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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:1 C* ^: f) ^/ ~: E/ A( i# s
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6 Y% m4 b7 f. p/ Y0 zC-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:! s; p) O$ L" w) J, ~
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9 i. i& g; ?9 W9 B+ Y( T7 g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:( K. H4 {. _+ X2 O. R& g
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. J$ T& f `0 {( U. m( m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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" m0 F2 ^4 Q+ {4 O, k四、尾舱门% J! c0 [3 Z! i( c0 e+ a, h% d
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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。
0 L% y- i) }& cC-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:( N9 S) F+ [ ?+ p9 ^9 w& y! c0 o
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; G0 R2 H+ L" o" x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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* @! |( }+ j3 e. f. R8 I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:
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1 ^7 W7 [& G$ M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。7 ~. P0 d# y. Z9 Q* e. ^
9 r/ s# O; H ?' }* `本文小结:
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& e% A8 ?+ R; G1、 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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9 E/ H' @& \9 V' l+ ~2、 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。
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