C17虽好,但运20B的220吨才是是理想的吨位,未来400吨大运值得期待!

近期特朗普访华,多架美军C-17运输机频繁起降国内机场,负责运送外事保障物资、随行保障设备。对于航空爱好者而言,这款主力重型运输机国内非常少见,大量航空爱好者、军迷扎堆机场周边拍摄实拍画面。

但不同于早年的羡慕追捧,如今大众面对C-17心态十分平和,原因简单直白:我国运-20B已经全面列装;

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很多人只看到C-17运输能力,却不了解这款运输机从立项、研发到量产服役,全程伴随巨大争议与设计诟病。

C-17从诞生之初就存在先天设计矛盾,多种需求妥协式工程产物。上世纪90年代初期,西大有四款军机饱受批评争议,分别是B-1B枪骑兵战略轰炸机、RAH-66科曼奇隐身武装直升机、V-22鱼鹰倾转旋翼机以及C-17环球霸王运输机。

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时至今日,前三者要么实战适用性差、故障率居高不下,要么项目下马,唯有C-17状态比较好,但始终没能规避立项之初的问题。

从航空工程角度来说,C-17的研发定位本身就存在矛盾。美军最初要求该机同时兼顾战略远程投送与前线简易战术起降,既要拥有重型运输机的大载重、远航程,又要具备战术运输机的低空低速起降、野战适配能力。在90年代航空材料、飞控技术尚未完全成熟的背景下,这种标准过高,直接导致C-17研发成本失控、结构冗余超标。

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为满足短距起降需求,C-17搭载外吹式襟翼增升系统,搭配F117-PW-100大涵道比涡扇发动机,发动机喷流直接吹拂襟翼,极大提升低速升力,降落进场速度。但也存在很大问题:高温高速喷流长期冲刷机翼后缘,加剧机翼蒙皮老化、结构疲劳,后期维护检修难度非常麻烦,零部件损耗率远高于同类运输机。

为装载重型载荷,C-17放大机身尺寸,最大起飞重量达到285吨,最大载重77吨,纸面数据优势显著。但过大的机体空重造成推重比偏低,高原稀薄空域环境下动力衰减严重,载重效率大幅下滑。

印度引进的C-17部署中印边境高原机场时,往往需要削减载重才能完成起降,完全无法发挥额定运输性能。

为了能够运输主战坦克,C-17最大起飞重量达到285吨,最大载重77吨,纸面数据优势显著。从飞机设计专业角度来看,285吨属于严重超标的设计,也是美军近年复盘公认的最大设计败笔。

西大事后评估明确指出:200到220吨级别才是现代战略运输机的合适吨位,这恰好是运-20B的最大起飞重量区间。

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从飞机结构强度来看,运输主战坦克是对运输机结构损耗最大的作业工况。很多外行人认为只要载重达标就能硬塞,但航空器设计中,载荷分布、集中应力、刚性过载是机身寿命影响巨大。主战坦克自重高达60吨,车体为高强度刚性金属结构,底盘承压点极小,装载后会在货舱地板形成局部集中载荷,而非均匀分布载荷。

C-17为追求大载重采用薄蒙皮+大跨度货舱设计,地板横梁间距偏大,坦克履带支点压强极高,每一次坦克运输都会造成货舱底板塑性形变、机身龙骨微变形;加之C-17空重基数大、起落架减震行程有限,落地冲击瞬间,坦克刚性惯性载荷会直接传导至机身中段,反复加剧结构疲劳。降低了机体寿命,实际上,C17也很少用来运送坦克;

C-17超重带来更多的问题:机翼结构载荷过高、起落架多支柱结构增重、机身蒙皮受力面积大,导致整机疲劳寿命损耗快。

美军近些年后勤评估表明,真正发挥280吨级的C-17场景不多,只有大型重装甲空投、超大件装备运输具备优势;现在更多是降级使用!

而绝大多数战略空运任务(人员投送、物资转运、普通装甲车辆、后勤补给)存在性能严重过剩。这也是美国空军近年频繁提出:对标运20B的220吨级运输机,才是性价比最高、使用范围的最优吨位。

货舱布局的问题,C-17采用常规上单翼布局,机翼中央盒段直接穿透货舱顶部,为规避结构干涉,货舱顶部被迫下凹,造成舱内有效垂直高度不足。具体来看,C-17货舱的‌最大高度为4.11米‌,但由于中央翼盒横穿货舱中段,该区域的净高被压缩至‌约3.76米‌,形成不连续的空间剖面,这种设计限制了超高非标装备的运输能力,部分超高军用特种车辆、工程设备无法直接装入,只能拆解运输。

C-17宽大机身迎风面积大、气动阻力偏高,日常巡航油耗居高不下。且该机造价昂贵,单机采购成本超3.2亿美元,运维成本更是巨贵,即便是财大气粗的美军,也仅列装220余架,后期直接停产,过高的综合成本成为无法规避的大问题。

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从运输机体系来说,并结合全世界各国的装备发展经验,大型运输机梯队,只需要划分两个吨位:一个是200吨级通用战略运输机,另一个就是400吨级超重型运输机。

像C17这种280吨左右的中间吨位是比较尴尬。说白了就是高不成低不就。载重比不过顶级超重型运输机,使用成本、维护成本又远高于200吨级通用运输机。

所以我们国家的运输机发展应该直接放弃中间吨位,采用220吨黄金通用机型,搭配400吨极限重载机型的高低搭配模式,两款飞机分工明确,互不冲突。

400吨级的超重型运输机价值,现在的运20B性能优秀,但是属于220吨的最大起飞重量,机体尺寸、货舱宽度、地板承重都有物理上限。像大型防空反导系统、成套野战方舱、重型工程机械、这类装备大多不能拆解,而且体型超大、重量极高。

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这些大件,运20B装不下;海运太慢,还容易被航道限制;陆运又受桥梁、道路限重制约。所以我们必须要有一款400吨级运输机,专门承担不可拆解战略大件、百吨级重载、洲际远距离投送任务

吨位选型,很多人会问,为什么不造300吨,非要直接上400吨?

从结构力学和工程成本来讲,300吨空重偏大、结构冗余不足、后期改装空间极小。造出来以后,载重比不上400吨,简易机场起降能力又比不上200吨,最后只会复刻C17的设计缺陷。

而400吨,是目前材料工艺、起落架技术、机身结构下,最合适的。依靠现在的铝合金、复合材料、高强度钢材,400吨级飞机结构安全余量充足,后期改装升级空间大,服役寿命轻轻松松可以达到40年以上。

最关键的一点,动力。重型运输机,本质拼的就是航空发动机。美军C5运输机,单发推力只有26吨;俄罗斯安124,单发推力更是只有23吨。这两款老重型运输机,动力偏弱,起飞滑跑距离长,高原性能差,油耗还居高不下。

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原图作者太湖那个啥-首发某博

而我们现在已经成功自研CJ-2000长江2000,35吨级大推力涡扇发动机,涵道比达到10,四台发动机总推力可以达到140吨,推重比全面超越C5和安124,军用性能还会适当加强。不仅载重更强,油耗更低,还能在高温、高原、高海拔等恶劣环境。

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可以说,没有35吨级大推,我们就不可能对不会立项400吨运输机。

结构强度设计,之前我们讲过,运输主战坦克对飞机结构损伤极大,而400吨级运输机,加强集中载荷耐受能力。

未来这款飞机要一次性运输上百吨的重型装备,所以在设计上,会采用双层加厚货舱地板、高密度承重横梁、宽轮距多支柱起落架,还有大截面加强龙骨。

相比运20B,它的传力路径更加合理,能够把落地冲击、货物集中压强均匀分散到整个机身,大幅降低重载任务带来的结构疲劳损耗,解决俄制安124机身容易开裂、蒙皮变形的通病。

大家要明白,400吨重型运输机,不是用来日常打杂的。它运营成本高、对跑道强度要求严苛,不适合大批量、高频次运输普通物资。它的定位是战略辅助、关键重型装备运输。不需要大规模量产,只需要少量列装。

这种高低搭配的思路,也是美俄复盘几十年得出的最优装备结构,避免单一机型全覆盖造成的资源浪费。

结合动力来看,我们这款35吨级航发,对比C5、安124,我们动力冗余更大,四发布局总推力140吨,轻松实现120吨以上极限载重。

所以总结来看作者认为不要采用C17那种285吨的尴尬吨位,直接搭建220吨通用+400吨重载的双层空运体系。运20B负责高频次、复杂环境、低成本日常运输;未来的400吨新机,专门用在洲际大件、战略重装备投送。

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