新型戰(zhàn)術(shù)運輸機的設(shè)計與研究

傅曉龍，呂鴻雁，徐子康，包伊良，胡嘉譞，朱逸浩

（上海工程技術(shù)大學(xué)，上海201620）

目前，各世界大國都發(fā)現(xiàn)了軍用運輸機在軍事行動中舉足輕重的地位，因此，都把自行研制和擁有軍用運輸機視為本國空軍是否擁有強大運輸能力和快速機動能力的標準。隨著信息化與科技化時代的深入，現(xiàn)代戰(zhàn)爭對于快速、協(xié)同作戰(zhàn)有了更高的要求，而這對于軍用運輸機的高機動性和運載能力提出了較大的挑戰(zhàn)，但這更是一次機遇，應(yīng)當(dāng)直面挑戰(zhàn)，抓住機遇，運用創(chuàng)新的思維，結(jié)合實際，研究出一種適合現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的軍用運輸機。

本文主要展望與思考未來軍用運輸機的前景和使用環(huán)境，來構(gòu)造出一種未來戰(zhàn)術(shù)運輸機，使其能夠較好地擁有數(shù)字化、大載貨量、短距起降、直接送達、高生存性與低使用成本和“一機多能型”的能力。

1 新型軍用戰(zhàn)術(shù)運輸機的設(shè)計

新型軍用戰(zhàn)術(shù)運輸機的機翼采用大展弦比、15°后掠角、上單翼、下反角、外置翼盒，機翼翼下吊掛4 渦輪螺旋槳發(fā)動機，后掠式水平尾翼、T 形尾翼，仿虎鯨外型機身，模塊化組裝能力，前三點式可伸縮起落架，起落架可以直接收起進機身兩側(cè)凸起的流線型艙室內(nèi)。

1.1 機身

運輸機的整體外型設(shè)計主要是采用一種“葫蘆形”的機身設(shè)計，機身設(shè)計的特點為：①采用“葫蘆形”機身外型，線條流暢，氣動性能良好；②“葫蘆形”機身，機身上半部分可與下半部分用隔板分割，形成雙層設(shè)計，“上小下大”，這樣就能夠?qū)Σ煌愋偷倪\送物資和人員輕松實現(xiàn)有效的劃分，充分利用空間，增加了運載能力；③機身的整體高度比較低，增加了飛機的地面穩(wěn)定能力，提高了裝卸貨物的便捷性；④機身頂部安裝脊鰭，可以改善飛機的整體氣動特性，從而提升航向穩(wěn)定性；⑤機頭部分可以向上打開同時為可拆卸設(shè)計，雙向通道裝卸貨物，效率提高，以及可以安裝上有反潛裝置或其他特殊設(shè)備的機頭，實現(xiàn)快速改變機型，一機多用，模塊化組裝。

機身的整體結(jié)構(gòu)劃分依次從前往后為位于機鼻處的雷達艙、組成機頭最主要的駕駛艙、機身的貨艙、同時機身尾部略向上翹起。

復(fù)合材料的發(fā)展對軍用運輸機來說不僅可以優(yōu)化飛機的整體性能，還可以減輕飛機的自重，因此該軍用運輸機采用大面積的復(fù)合材料，約為飛機整體結(jié)構(gòu)的65%。由于考慮到貨艙內(nèi)部以及機翼與機身結(jié)構(gòu)強度的要求，以及軍用運輸機翼下蒙皮與起落架和起落架艙特殊的耐久與強度要求，采用35%的金屬材料。

1.2 貨艙

貨艙采用“寬體化設(shè)計”，可以有效增大貨艙的容量和裝載效能；同時利用“葫蘆形”機身的特點，靈活采用雙層式的設(shè)計，在充分利用載貨空間提高貨艙利用率與增大載貨量的基礎(chǔ)上，該設(shè)計為多樣化的運輸需求提供了有效的解決方案。展開貨艙中間的可調(diào)液壓翻轉(zhuǎn)隔板后，貨艙被獨立分割成兩個部分。較小的上層部分可供人員的活動與存放一些比較小型的物資裝備等；而較大的下層空間，則可以存放軍需用品以及一些特殊軍用設(shè)備和大型的主戰(zhàn)裝備等。

貨艙頂部設(shè)計有鋼索，當(dāng)隔板放下之后，位于貨艙頂部的鋼索可以勾住隔板上的小孔，從而達到提升隔板承載能力的效果。此外隔板分為四段，可以按照裝載需求的不同來進行不同程度的展開，如圖1 所示。

貨艙艙門的設(shè)計可以說是貨艙設(shè)計的重中之重，針對其貨艙尾門數(shù)量和布局，采用了4 扇貨艙尾門的設(shè)計，總共分為向上、下、左、右打開的4 扇不同尾部艙門。實施空投任務(wù)時，左右兩片尾門打開，可以對機尾部分影響空投的渦流起到一定屏蔽作用，從而降低渦流對于空投的不良影響，以此來達到改善空投環(huán)境的目的。同時在機身后部的位置，靠近尾部艙門，有2 扇空投傘兵的側(cè)艙門，這樣的設(shè)計主要可以提高空投的效率，節(jié)約時間。

圖1 四段式貨艙隔板示意圖

1.3 機翼和尾翼

采用超臨界翼型與T 形尾翼，在飛機機翼的前緣位置采用了仿生外形的設(shè)計，同時水平尾翼的部分采用了可以上下滑動的水平尾翼，使用大面積的復(fù)合材料于機翼，給飛機減重的同時提高了飛機的機動性能。機翼采用后掠式機翼，可以提高飛機的高速性能。同時，機翼前緣采用了座頭鯨的仿生外形，如圖2 所示，基于座頭鯨在追捕獵物時的特點，在機翼前緣設(shè)計上，增加一排凸出結(jié)構(gòu)，并可調(diào)整角度。

圖2 機翼前緣采用仿生外型示意圖

水平尾翼和垂尾也采用后掠式的設(shè)計，這樣可以有效地改善飛機俯仰操縱等特性。對于T 形尾翼來說，水平尾翼面積相對較小，減小阻力的同時也可以減輕重量，同時提高飛機俯仰操縱的靈活性。方向舵和升降舵主要采用復(fù)合材料，與機翼類似，以達到提高飛機的整體氣動性能的目的。

1.4 起落裝置

采用前三點式起落裝置。前輪為并列雙輪，主輪為兩側(cè)串列式的六輪起落架，增大了主輪距，增大了飛機的側(cè)翻角，擁有強抗側(cè)翻能力，在跑道上的穩(wěn)定性好。采用縱向可伸縮式的設(shè)計，在野外環(huán)境起降時可以使發(fā)動機與地面的距離更長，從而盡量避免了發(fā)動機吸入雜物，以此來提高該運輸機野戰(zhàn)的起降能力。同時，在機身兩側(cè)下部有2 個凸起的流線型艙室內(nèi)，縱向可伸縮式的起落架在收起時可以進入流線型艙室內(nèi)，這樣不僅能節(jié)省空間，增大貨艙的容量，還可以使貨艙離地更近，便于裝卸貨物。

1.5 動力裝置

動力裝置為翼下吊掛4 臺渦輪螺旋槳發(fā)動機，其特點為：①運輸機的耗油率更低，單機成本低，經(jīng)濟性更好；②螺旋槳的滑流扭轉(zhuǎn)力矩對最大升力系數(shù)的提升明顯，有利于短距離起降；③“反漿”能力可以代替反推，使運輸機的效能更高；④4 臺發(fā)動機可以有效防止單發(fā)故障發(fā)生，使飛行的安全性提高。

2 結(jié)論

對于該新型軍用運輸機的設(shè)計，通過結(jié)合具有鮮明時代特色的對軍用運輸機的要求，從機身、貨艙、機翼與尾翼、起落架、動力裝置五個方面來進行解構(gòu)、分析，最終整合起來，達到整體的優(yōu)化與革新設(shè)計。在載荷能力、野戰(zhàn)起降能力、超低空投放能力、短距起降能力和長航程等方面，使飛機都得到了有效的提升。同時，模塊化的設(shè)計讓其可以實現(xiàn)一機多用，在滿足各種需求的同時，提高改裝效率，提升實用性與經(jīng)濟性。