C919客机作为空中特种平台的前景与展望

本文原发于公众号“国际防务评论”,管理该公众号的友人是军工行业,这个公众号起步没多久,还望各位多多关注捧个人场~

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作为运十之后我国重启的新一代国产大客机项目,商飞的C919客机无疑承载着中国大飞机之梦。从2008年项目启动至今已经有12年,历经了坎坷之后2019年12月27日C919终于完成6架原型机全部首飞的里程碑,开始进入全速试飞取证阶段。与C919同类竞争产品波音737MAX或空客A320NEO等老机换发不同,在21世纪全新研发的C919显然没有A320\B737系列所背负的老旧机体设计包袱,使用前沿技术全新设计的机体无疑具有着更大的发展潜力。

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波音737系列受六十年代的机体设计的局限,翼下高度不足使得后续改型安装直径越来越大的大推力大涵道发动机时受到很大的限制,由于这些限制装在737-800(737NG系列)上的CFM56-7B26发动机都快成三角形了

现有空中特种平台的不足

相对于基于军用运输机的空中平台,民航机有着操控性好、油耗低、可靠性高、滞空时间长、乘坐舒适等优点,随之而来的是高妥善率、高出动率、高速巡航与长滞空时间,而基于民航机的舒适性,更是能给需要长时间在空中特种平台中工作的操作人员减少疲劳,有助于保持战斗力。目前我军空中特种平台主要基于运八与运九平台,作为军用战术运输机为基础的高新平台机与特种机,在使用中不得不面临着运八及自运八发展而来的系列平台痼疾。

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运八/运九系列空中特种平台

作为注重野战起降性能的战术运输机平台,运八系列采用上单翼四发涡浆发动机。上单翼布局一定程度上可以适应野战机场较差的起降环境,但由于发动机距离乘员舱较近也带来了较大的客舱内噪音,由此使得人机效应较差也不利于长时间保持平台内人员战斗力。而运八系列平台又是发展自安12运输机,陈旧的机体设计带来了不少难以解决的问题,也因此带来了很多不必要的伤亡,运八平台的机体结冰问题也因此诟病不已。由于先天原因,运八平台无法有效的对机体结冰发出警告,仅能通过机尾观察窗观察机体结冰情况来判断是否开启机翼加热除冰。运八平台结冰问题带来的损失无疑是惨痛的,而最令人惋惜的莫过于KJ200预警机因结冰而失事坠毁时遇难的众多专家了。

而自运八平台改进而来的运九平台,虽然作为我国新一代战术运输机平台比起运八系列性能上有相当的提升,但受限于运八的底子使其还是带有不少运八的痼疾,同样的翼型导致运九也无法有效解决机翼结冰这个问题。而目前基于运八平台的运八反潜巡逻机也受运八系列平台的局限。由于运八平台所使用的涡浆发动机在海面上效率不高使得飞行速度较低,且上单翼布局带来的较大机舱内噪音也不利于反潜侦听,滞空时间也不足。跑得慢、呆不久、噪音干扰大种种因素均不利于反潜巡逻机及时赶到目标海域进行反潜作战,更不利于战斗力的发挥。

仅以空中平台飞行性能与人机环境而言,现有的运八反潜巡逻机与美国P3反潜机相当,而目前以美军为代表的西方各国及印度均采购基于波音737-800平台为基础发展而来的P8海神反潜巡逻机作为新一代主力反潜机。作为737平台发展而来的P8海神拥有飞行速度高、反应速度快、滞空时间长、人机效应好等优势,在反潜作战中使其获得极大的优势,成为了目前最佳反潜机。而硕大的机舱空间所带来的大弹仓也使其可以携带大量弹药甚至发射反舰弹药从而具备极佳的多任务能力。也因此P8海神反潜机成为了目前使用P3反潜机的国家最佳的换代选择,将对南海海域的我国潜艇构成重大威胁。

C919空中平台的多种可能性

自进入喷气时代以来以民航机为基础发展空中特种平台的例子数不胜数。作为民航喷气时代的开启者波音707就发展出了多种空中特种平台型号,最为典型的则是E3望楼预警机了。而737/767平台也均有发展出一系列空中特种平台,目前美军正在接收的KC46天马座加油机就是基于767平台发展而来。

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从波音767发展而来的KC46天马座空中加油机

而C919作为我国新一代国产大飞机项目,在各项指标上均与国际先进水平看齐具有良好的操控性以及优秀的飞行品质,飞行性能也对标737/320系列的最新型号,可以说是极佳的空中平台了。

1、预警机

目前美国基于737平台开发了E737预警机,其首位客户是澳大利亚,土耳其和韩国也有意购买。其高亚音速巡航能力与双发带来的较低油耗使得E737可以快速到达指定空域并长时间在空域内滞留执行任务。

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澳大利亚空军装备的E737预警机

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基于运九平台的KJ500预警机

预警机通常部署在保障条件较好的纵深机场,下单翼布局所带来的野战起降性能不好问题也得以避免。而下单翼布局则能有效避免圆盘形雷达罩产生的气流破坏机翼表面的气流,避免影响飞行品质。更不用说C919相比运九平台的KJ500可以提供更为舒适的内部空间,以有效维持雷达操作人员的战斗力。

2、反潜机

由于基于波音737而来的P8海神反潜机的巨大性能优势,如若基于C919平台发展反潜巡逻机可以依靠更快的速度、更长的滞空时间、更大的机舱容量来获得反潜作战的优势。目前我国周边国家和地区已经获得或试图获得高性能潜艇,而最主要的假想敌则拥有世界上最先进的核潜艇以及战略核潜艇。主要假想敌强大的攻击核潜艇性能优势使得南海海域反潜压力很大,也给我国战略核潜艇部队带来较大的威胁。若能拥有类似P8海神的反潜巡逻机部署在南海海域上的基地内,则无疑能有效中和对方的潜艇性能优势。

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向周边国家地区大量扩散的高性能P8海神反潜机对我国潜艇部队构成严重威胁

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我国基于运八平台的反潜机在飞行性能上与P8有很大的差距

3、电子侦察机(ELINT)

C919相比运八高新系列更大的体型无疑非常有利于容纳大量的电子情报收集设备。而且运八高新四号机所面对的一个问题(也是运八平台共同的问题)是:运八平台先天没有气密性。虽然运八二类平台中有加装气密舱,但其气密效果必然是不如原生气密舱的飞机平台。这使其在高空执行电子侦查任务时受限制颇多。而C919平台作为客机,有着极佳的气密性,且飞行性能针对万米高空飞行所优化,远远比运八平台更适合进行电子侦查任务。无独有偶,美国的下一代电子侦察机项目EP-X中最为强有力的竞争者就是基于737平台的EP-8了。

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高新2号电子情报收集机

4、电子干扰机

目前美军装备有基于C130运输机的EC130电子罗盘干扰机。相较于由战斗机改进而来的电战机,基于C919平台的专用大型电子干扰机可以容纳更多更强的电子干扰设备,而大涵道比发动机所带来的强大电力使其干扰功率远大于战斗机平台电战机。高亚音速巡航速度与长滞空时间更是能使其配合攻击机群行动,并长时间在战区执行电子压制任务。

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EA18G虽然是极为优秀的电子战机,但其干扰功率和滞空时间还是无法和大型空中平台相比

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高新3号机电子干扰机,由于外形民间俗称“腮腺炎”

除了上述主流空中特种平台之外,C919平台还具有充当通讯节点机、战场监控机、空中指挥机的潜力。在我国空军逐渐从国土防空转向进攻型空军的今天,大型空中特种平台无疑会成为人民空军的力量倍增器,而一个优秀的飞行平台能使这些力量倍增器如虎添翼。

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C919军用化所需要克服的困难

由于我国缺乏可靠的大型空中平台,使得我国对于使用民航机平台改为空中特种平台用也有诸多尝试,最为典型的则是使用够自俄罗斯的图154客机改为图154MD电子战平台。但相比早已停产且显得老旧的图154平台,目前使用最为广泛的波音737是个更为理想的空中平台。但由于政治因素使得我国无法将波音737改为特种平台做军事用途,少数几次尝试也带来了一定的尴尬进而不了了之。这也是购买西方飞机所带来的束缚:用途严格限定在民用,而无法军用。

C919作为中国商飞牵头抓总的客机项目,诸多关键子系统也采用国际合作的形式。虽然诸多国外供应商与国内厂商合资在国内成立公司进行研发和生产,且有相当部分是国内厂商制造(机身、机翼等),但关键子系统依然得依赖西方提供。

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C919各子系统及部件的供应商

这种全球合作的模式在商业飞机研发中是非常普遍的,可以有效的获得成熟而又高性能的子系统,但是在国防领域这种模式就会面临政治因素所带来的巨大干扰。何况主要供应商都是西方公司,协议中严禁其产品用于军事用途。也因此要基于自主研发来获得可靠稳定的供应而不会被人卡脖子。而其中最为关键与核心的莫过于飞控系统与发动机了。

C919所使用的CFM国际生产的LEAP1C大涵道比发动机是我国目前没有同类现成产品可以替代的,也因此2月17日华尔街时报报道称美国政府准备对华禁售通用电气发动机时对C919的前景产生了悲观预期。

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交付商飞的LEAP1C发动机

目前唯一非西方的替代品成品只有俄罗斯的PD14发动机。现在俄罗斯PD14发动机研发颇为顺利,已经于2019年5月向MS21客机的制造商伊尔库茨克飞机厂交付了两台PD14,且完成了相当的试验流程,可以说已经颇为成熟了,若选择基于C919平台发展军用特种平台,PD14发动机是个不错的选择。

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在伊尔76平台上进行测试的PD14发动机,其性能足以满足军用

而国产配套C919的CJ1000A发动机在2017年首台样机交付,随后2018年5月18日发动机点火试验成功。CJ1000A的性能直接瞄准LEAP1C,为14吨级发动机,可以说是最适合C919平台的国产动力选择了,但CJ1000A目前进度并不明朗,按照商发官网称,至少也要2025年才能投入服役。因此若开发基于C919的全国产化平台,可以两条腿走路:适配俄罗斯PD14发动机以及加快国产CJ1000A的研发。而除了大涵道比发动机之外,C919项目的航电、飞控等关键设备目前也依赖西方提供。当然飞控与航电系统属于在军用领域中是可以妥协的,只要不影响到主要性能,使用国产飞控与航电进行过渡也是可行的。

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CJ1000A发动机

从技术功底看,C919是一款非常适合当空中特种平台的飞机,可惜众多外国部件注定其全国产化之路将会非常漫长。然而C919目前完成度较高的状态也给其国产化、军用化打下了扎实的基础。因此在现有空中特种平台性能不甚理想的当下,基于C919开展国产化配套刻不容缓。

1. 加速中国自主知识产权的大涵道比发动机的研制进度(WS20、CJ1000A)

2. 引进俄罗斯新一代发动机(PD14)或成熟发动机(PS90)作为国产空中平台动力选项

3. 基于C919项目中各关键子系统经验,开展具有自主知识产权的关键子系统研制,确保能在军用平台上使用

4. 以C919为基础开展相应军用型号的立项与预研,未雨绸缪准备下一代空中特种平台,达到国际先进水平。

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