新型戰術運輸機的設計研究

鄭雙佳 呂鴻雁 蔡 銘 朱浩仁 謝天宇

（上海工程技術大學，中國 上海 201620）

0 引言

目前， 各國空軍都十分重視軍用運輸機的研制與發展， 不斷加強空運力量的建設， 采取研制生產新型運輸機、 改進改裝老式運輸機等一系列措施， 以提高空運能力[1-2]。 隨著信息時代的到來，現代戰爭對運輸機遠程快速機動能力提出了更高的要求。 這對于軍用運輸機的發展既提出了挑戰， 也帶來了機遇。 軍用運輸機正向著大型化、數字化、短距起落、直接送達、高生存性、低使用成本和“一機多能型”的方向發展。

本文展望未來軍用運輸機可能的軍事需求和使用環境， 構想未來戰術運輸機應具備的技術和性能要求，提出了一種新型先進戰術運輸機的設計。

1 新型軍用運輸機的設計

新型軍用運輸機機翼采用大展弦比、15°后掠角、上單翼、下反角、外置翼盒,機翼翼下吊4 臺槳扇發動機， 后掠式水平尾翼、T 型尾翼， 仿虎鯨外形機身，前三點式可伸縮起落架， 起落架可旋轉90°變換布置形式。

1.1 機身

運輸機機身采用了仿虎鯨的外形設計, 機身設計的特點為：（1）仿虎鯨的外形，線條流暢，氣動性能良好；（2）增加了貨倉空間，增大了運載能力，特別是運輸大型裝備能力；（3）相對較高的機身設計，加強了飛機的橫側穩定性。 （4）機身頂部安裝脊鰭，可以改善后部的流線型，加強航向穩定性。

機身前段為雷達艙、其后為駕駛艙、貨倉、機身尾部布置大型貨艙門，如圖1 所示。

圖1 機身結構示意圖

運輸機采用大面積復合材料減輕飛機重量， 提高飛行性能。 飛機結構80%選用復合材料， 考慮貨艙內部結構強度要求，20%為金屬材料。

1.2 貨艙

2.1 貨艙采用雙層式設計， 可有效增大貨艙容量，該設計為多樣化的運輸需求提供了不同的解決方案。展開貨艙中間的可調液壓翻轉隔板后， 貨艙被獨立分割成兩個部分。 上層可為作戰人員的活動區域， 下層用來存放軍需用品及醫療擔架車等。

貨倉頂部設計有鋼索， 在隔板放下后鋼索勾住隔板上的小孔，可增加隔板的承載能力。 另外，隔板分為四段， 可分別打開以滿足不同的裝載需求， 如圖2 所示。

貨艙容量增大， 雙層貨艙設計提高了貨艙的利用率。

貨艙艙門設計的關鍵在于尾門打開方式。 貨艙尾門共4 扇。 空投中，尾門打開，左右兩片對機尾渦流起一定屏蔽作用，降低渦流影響，改善空投環境。

圖2 四段式的貨倉隔板示意圖

1.3 機翼和尾翼

使用柔性可變形翼面和可變形尾翼， 機翼前緣采用仿生外形設計， 有可上下滑動的水平尾翼， 以及大面積的復合材料， 提高飛機的機動性能。 可變形翼面利用傳感器監測飛機的升力特性， 自動改變翼面形狀，進而達到調整飛行姿態的目的。

可變形機翼使機翼結構上簡化，減輕了重量，并且可以實現更為精確的操縱控制， 優化了機翼的氣動性能。

機翼前緣采用了座頭鯨的仿生外形（圖3）。 基于座頭鯨在追捕獵物時的特點， 在機翼前緣設計上，增加一排凸出結構， 并可調整角度， 來改善大迎角氣動特性，提高低空投放能力[5]。

圖3 機翼前緣采用仿生外形示意圖

水平尾翼采用后掠設計， 可改善飛機俯仰操縱特性。 T 型尾翼，水平尾翼面積相對較小，減阻與減重，同時提高飛機俯仰操縱的靈活性。 方向舵和升降舵也采用可變形復合材料， 與機翼類似， 利用可柔性變形舵面， 可實現對飛機更為精確的俯仰和方向操縱，提高運輸機的機動性。

1.4 起落裝置

起落架可旋轉90°變換布置形式，同時，它們被設計為可伸縮式， 可升降起落架和起落架主輪橫向分布的設計使運輸機能夠在未經鋪裝的土地、 草地、 雪地起降。 采用縱向可伸縮起落架。 野外環境起降時，一定程度抬高起落架， 使發動機更遠離地面， 盡量避免發動機吸入雜物，改善惡劣環境起降性能[6]。 內部設計有機械結構， 防止起落架自動改變伸縮狀態， 提高機構可靠性。 主輪為橫向分布的設計， 可有效增大機輪與跑道的摩擦力， 縮短滑跑距離， 使運輸機適應濕滑跑道。

1.5 動力裝置

動力裝置為四臺槳扇發動機， 使得運輸機在較高飛行速度下可保持較高效率， 其低油耗可增大航程，并使運輸機具備超低空投放能力[1]。

2 結論

該新型運輸機的設計，使其具有更大的載荷能力，可裝載大型軍事裝備， 具有良好的野戰起降能力，能夠實現超低空投放， 具有更遠的航程和更出色的短距起降能力。