全世界只此一家,將獨霸世界重型運輸機市場二十年的運20運輸機

前言: 中国航空工业在过去十年捷报频频,给世界带来一次次的震撼和惊喜,近日,运-20大型运输机在奥地利公开展岀,展现了中国空军的自信,也显示中航工业飞机公司的一个野心,就是全部占领世界大型运输机市场。

一:运-20运输机的来历


中国军队长期以来执行国土防御性的战略,大型运输机需求不大,90年代初期建立快速反应部队后,才发现快速反应部队只能采用铁/公路运输,快不起来,大型运输机的需求开始迫切起来,中国大型运输机从1969年上马的运-9为起点,当时空军提出研制可载荷42吨或350名武装士兵的大型运输机,运-9运输机采用上单翼T尾布局,四发11吨推力的910甲发动机,最大起飞重量228吨,最大载油量85.5吨,这个设计指标基本达到C-141和伊尔-76运输机的水平,只是和C-141和伊尔-76运输机不同,运-9运输机只能运输人员和零散物资,并不具备运输车辆能力,落后的指导思想加上工业基础薄弱,运-9运输机项目在1971年下马。


中国在之后陆续发展了运-10项目、AE-100项目、MD82/90项目先后失败后,1993年,陕西飞机工业集团公司自筹3000万美元资金展开代号Y-X的大型运输机技术和经济论证工作。1997年,中国空军就收到研制大型运输机的建议,但是缓不救急,为了应急,中国引进了俄罗斯伊尔-76大型运输机,伊尔-76运输机是苏联时期的运输航空兵主力,作为安-12运输机的替代装备,满载航程达5000千米,可运输40吨的坦克,巡航飞行速度高安-12运输机60%,载荷高安-12运输机50%,成本只有安-12运输机40%,苏联空军装备了近500架,民航也装备了120架,还出口了50架,总产量达700架以上,这种运输机在中国的军事演习和救灾方面有上佳表现,但需求量远远超过了引进数量为了解决数量不足的问题,中国空军在2005年向俄罗斯再引进38架伊尔-76MD和伊尔-78MK大型运输机。


但苏联解体后伊尔-76运输机的生产企业被分割,位于乌兹别克斯坦塔什干契卡洛夫航空生产联合体面临破产,俄罗斯自已无法独立生产,被迫自行建立了新的生产线,恢复生产的伊尔-76运输机改称伊尔-476,俄罗斯己无新机设计能力,伊尔-476总体上没什么大的变化,而且价格上涨,俄罗斯只给了10架维修后的二手伊尔-76运输机。受此刺激,中国决定开始研制自己的大型运输机,兹别克斯坦塔曾经建议出售伊尔-76运输机的全套技术资料,但伊尔-76运输机货舱宽度不足的缺陷无法改动,中国还是放弃仿制伊尔-76运输机的建议,1999年中航工业总公司分为中航一集团和中航二集团,大型运输机就在这两大航空工业集团公司竞争中开始。


中航一集团设想的大型运输机类似于伊尔-76和C-17运输机的融合体,中航二集团设想的大型运输机则是安-70运输机的发展型号,从2002年开始安东诺夫就帮助中航一集团研制ARJ21支线客机的超临界翼型机翼,也帮助与中航二集团重新设计运-8F600运输机的机翼和机身,同时中方提出也提出合作安-70军用运输机,2003年中航二集团还和安东诺夫谈判将陕飞建成第三个安-70组装基地,但安-70的最大载重量不能让中国军队满意,安东诺夫建议以安-70为基础研制载重量50~60吨的喷气式运输机,2007年与陕飞签订合作意向备忘录,准备开展研制工作。


但当年中航一集团旗下的西飞被选定为项目主研制方,西飞有丰富的飞机制造能力,除了生产轰-6远程轰炸、运-7涡桨运输机、轰-7A攻击机外,还是中国商飞、空中客车、波音、ATR、庞巴迪的零件供应商,中航一集团设计的大型军用运输机机头酷似伊尔-76、机翼和尾部酷似C-17,2007年首次披露的一些非正式参数是尺寸上与伊尔-76大体相当,但最大起飞重量220吨,载重量66吨,飞机长度和翼展为49米,机翼面积310平方米,由于项目规模较大,陕飞、成飞以及1000多家科技和工业企业参加运-20项目,中航一集团和中航二集团也在2008年合二为一。



2009年,中航工业再次改组把陕飞和西飞并入中航工业飞机公司,作为集团下属6家企业和第一飞机设计研究院)的核心单位,主要任务是制造运-20运输机,西飞也邀请安东诺夫参与项目,提供协助分析飞机结构的咨询服务,安东诺夫公司设计了机身尾部和装卸台,2008年,汶川大地震中军用运输机的工作效率受到好评,这加快了运-20运输机的研制,飞机全尺寸机头模型在同年制成,2009年陕飞开始组装第一架原型机机尾,2010年初静力试验机体建造完成,编号20-001的第一架原型机机体在2012年1月制成,在2012年年底运抵阎良机场,12月21日开始首次滑行,12月25日美国卫星拍摄到了停在机坪上的运-20原型机,美国人估计运-20原型机翼展50米,略小于美国C-17运输机,货舱宽度和高度尺寸相当,发动机估计是俄罗斯伊尔-76TD和伊尔-76MD运输机使用的D-30KP-2。


2013年1月26日上午,整流罩和垂直尾翼涂有中国国旗和20001编号的运-20原型机再次滑行测试,近中午时分一架运送空军高层的专机抵达,13时38分,运-20原型机再次启动发动机滑向跑道开始滑行,14时00分腾空而起,完成航线飞行后开始着陆,着陆之前在观众礼上摇晃机翼,迎来雷鸣般的掌声喝彩声,中国媒体争相报道,各种官方纪念品到处都是,2月3日,航工业授予总设计师唐长红荣誉称号和一笔丰厚的奖金,2013年3月2日,运-20原型机已经换上灰黑色涂装,机身编号从机身移到垂直安定面处,2013年4月17日和18日再次完成滑行测试,,4月20日和4月21日继续试飞之后停顿到7月3日才进行第四次试飞,这表明飞机遇到了某些问题需要调整结构和系统。



经过5年时间的试飞,运-20运输机于2017年开始批量生产,大量装备空军。中国空军装备规模可接近百架,运-20也能够设置3组软管加油吊舱,不需要改动机体,通过货舱油箱装载约55吨燃料,相当于3~4架轰油6加油,能够10~14架远程战斗机提空中加油需要,卸下货舱油箱又能转换为运输机,中国空军需求量不下50架。运-20运输机还可封闭后货舱门,减轻野战主起落架的结构重量,降低10%重量,换用CFM-56大涵道比发动机,大大提高燃油经济性,使其成为载荷和经济性与波音767相当的民用远程货机。

二:运20运输机的性能


运20运输机的研发则非常顺利,运20总师唐长红曾说:C-17运输机是上世纪80年代的产品,运20运输机采用的是国际上最先进的技术,材料、航电、设计理念已经不可比,运-20与C-17同样使用四余度数字电传控制系统加机械到液压传动备用系统,但运-20的仪表要先进得多,配备5台宽幅多功能显示器和风档玻璃显示器,还装有电视摄像机,外国媒体在刚刚获悉运-20研制计划是普遍认为会模仿伊尔-76运输机,但在外形看除机翼以及发动机外,整体设计特点与C-17运输机比较接近,尤其是宽体机身,伊尔-76运输机货舱宽3.4米x高3.46米,只能空运60%的陆军装备,大型装备运输时要拆解,C-17运输机货舱宽5.5米x高4.1米,运20运输机是4米x4.1米,能空运解放军90%的陆军装备,C-17运输机设计货舱尺寸时,就以空运90%的陆军装备为标准,


运-20的货舱设计明显参考了C-17运输机,但比C-17略短一些,货舱长度在19米左右,含货桥总长度24米,C-17运输机的货舱长是26.82米,最大起飞重量220吨,最大载荷可达66吨,可载燃油荷70吨。货舱、对开式尾舱门和栈桥的结构设计参考了伊尔-76运输机,货舱由装卸台,1个中门、2个侧门闭合,舱门打开时中门向上翻转,6.5米长的装卸台负责装载车辆,能装载一辆99A式坦克或,3辆ZBD-03式伞兵战车,2架直-10武装直升机,4枚“东风”21D弹导弹或者一辆‘红旗”9防空导弹发射车。运输人员时可运输120名武装伞兵或40副担架与50~60名伤员。


运20运输机的上单翼为超临界翼型,升力性能接近伊尔-76,满载起飞滑跑距离在1500米,降落滑跑距离在发动机反推减速时在500米内,这种翼形也用于安-70运输机,超临界翼型技术风险和难度并不大,但机翼结构和工艺比较复杂,中央翼盒突出到机身上方让飞机必须使用大尺寸整流罩,看起来有点“驼背”,但可以在不拆旋翼桨的条件下运送直升机,

运-20运输机的起落架采用类似A400M运输机的2组6轮式结构,基本结构和外形则类似C-17运输机,在结构材料上,C-17运输机采用69.3%的铝,10.3%的钛,12.3%的钢,8.1%的复合材料,A400M运输机复合材料用量达到了35%,安-70运输机也达到了25%,运-20复合材料应用成熟度比C-17运输机的时代要高,复合材料用量大致可达25%,相比伊尔-76运输机可减重8%~10%,发动机是中国的弱项,运-20运输机采用俄制D30K型12吨推力发动机,最大起飞重量对应为170吨,运-20运输机最大起飞重量为200吨,正常状态下不会有很大的影响,但在高温高原等特殊条件下会有动力不足的问题,现在己逐渐用中国自己研制的14.2吨推力发动机取代,使最大起飞重量对应到约200吨。

三:落幕的C-17运输机


就在运-20运输机完全试飞之时,2015年11月29日,一架C-17运输机从波音公司加利福尼亚长滩工厂滑上跑道,这架涂着卡塔尔空军标志的C-17运输机在数以百计波音公司员工的目光下飞往圣安东尼奥的维护改装中心,这是波音公司长滩总装厂生产的第279架C-17运输机,也是最后一架,跟随这架消失在天空中的C-17运输机还有C-17运输机继续生产的希望,随后波音公司正式宣布结束持续了20多年的C-17运输机生产,由于工人被解散,设备挪作他用,并出售厂房,再次重启生产线因成本变得极其高昂变得不可能,所以加利福尼亚州生产大型飞机的历史也终结了,波音公司副总裁努安.伯查德在关闭生产线的发言中说:“这确实是一一个时代的结束,这是悲伤的一天”,



早在1993年,由于C-17运输机的成本大幅度上升,美军就威胁停产C-17运输机,美国空军只好降低了性能要求,研制C-17运输机的麦道公司也被波音公司吞并,这时冷战已经结束,美国空军大幅度缩减运输机队,导致C-17运输机的生产线连维持运转的产量也没能达到,2007年,运-20运输机开始全力研制时,波音公司发布声明,声称没有足够的订单将在2009年关闭生产线,美国空军只能放松了C-17运输机的出口限制,让波音公司维持运转到了2015年,美国空军在1980年10月开始招标可以运输坦克在野战机场起降的C-X运输机,最终麦道公司中选。



1982年,C-X运输机项目正式启动,到1985年才签订原型机生产合同,C-X运输机项目也是美国研发时间最久的飞机项目,共耗时14年,期间曾因机体超重8.2%一度陷入停顿。也是美国耗资最大的三种大型军机之一,仅次于B-2轰炸机和E-3预警机。在设计C-17运输机时,许多战术指标都是美国陆军提出的,货舱设计要可以装载伞兵、车辆、货物货盘和货桥,结果是C-17运输机有C5运输机一样的大直径机身和C-130运输机的低矮货舱甲板和尾舱门,最大尺度上还与C-141相当。实战证明了这种运输机的优异性能,在阿富汗战争中,C-17运输机可以在凹凸不平,撒满碎石瓦砾的机场起降。

尽管性能优越,但高昂的价格让人无法接受,美国空军采购单价是1.5亿美元,澳大利亚采购单价是1.9亿美元,英国采购单价是2.2亿美元,印度采购单价达到5.8亿美元,C-17运输机的油耗也非常惊人,C-17运输机设计着眼短距起降能力,在气动设计做出了妥协,导致气动效率比C-5运输机低26%,燃油消耗量显著较高,2010年美国空军燃料费用是97亿美元,其中40亿美元是运输机部队烧掉的,而C-17运输机占了四分之一。波音为C-17寻求外国民用订单时发现与安-124、空中客车A300-600F和A300-600ST“白鲸”根本竞争不了,主要障碍是使用成本太高。


四:结语

大型运输机虽然没有战斗机那样吸引眼球,但也是世界航空工业中的高端产品,能够研制战斗机的国家很多,能够研制大型运输机的国家很少,运-20运输机在2020年大量服役,这时苏联时代生产的伊尔-76运输机已接近使用寿命的尾期,俄罗斯已经失去了前苏联的研制体系,伊尔-476运输机在机体设计上已经落后,安-70运输机早已凉凉,欧洲的A400M运输机又太小,载荷有限。

当今能依靠自身力量独立开发大型运输机的只有美国和中国了,C-17运输机的高价和政治限制了出口市场,恢复生产也不是一件容易的事,根据运-20运输机和C-17运输机的研制时间可以预见,未来20年内不会再有一型新的大型运输机推出市场,全世界只有一种大型运输机可以用于出口,中航工业飞机公司参加奥地利航展的野心无疑是想独占60吨这个级别的运输机市场,因为任何想要这个级别的运输机国家未来20年内都没有选择。