尾翼 三种运输机的另一个共通点是都采用了高置T形尾翼布局,也就是平尾安装在垂尾的顶部。这是一个优点、缺点都很突出的设计。该布局的优点是平尾有着较高的速度阻滞系数,效率比其它布局好。高置平尾为垂尾气流提供了有利的遮挡,提高了垂尾效率,也比较容易避开主机翼尾涡的干扰。此外高T尾翼也通常离发动机及其喷流更远一些,在某些尾挂发动机布局的飞机上只能采用高T尾翼。具体到军用运输机方面,高T尾翼可以使得机身货舱尾部部署大门变得更简单,也提供了较大的装载操作空间。这一布局的缺点是,支撑平尾的垂尾结构必须加固,重量增大,且不适合用于后掠角大的尾翼,也就是说不太适用于高速飞机。最大的争议,来自于特定迎角下主机翼和尾翼之间的不利干扰较为严重,但这主要影响到需要剧烈机动高速飞机,如战斗机,对运输机来说问题不大。 发动机 三种运输机都才用了大涵道比涡轮风扇发动机,它最突出的优点是经济实惠,燃油消耗相对较低。主要原因是这种发动机外涵道的空气不进入燃烧室,而是与内涵道流出的燃气相混合后排出。内外涵道气体混合后,降低了喷嘴平均流速与温度,较低的流速带来较高的推进效率和较低的噪声,而根据热机原理,较低的温度能带来较高的热力学效率。两种因素共同作用,使得涡扇发动机在相同油耗下能够获得比涡喷发动机更大的推力。大涵道比发动机的推力主要来自于前风扇驱动的外涵道气流。 根据公开的信息,2005年4月我国自行研制的第一台高推重比涡扇发动机核心机点火成功。随后网上出现了我国测试飞机携带大涵道比涡扇发动机的照片,据信该发动机是国产涡扇-20发动机,在通过各项严格试验后,将被用于国产大型飞机,例如运-20。目前运-20配备的是俄罗斯D-30KP-2涡扇发动机,这与伊尔-76运输机使用的发动机是同一家族的产品。D-30KP-2虽然是前苏联研制的较为先进的发动机,但与西方最先进的几种发动机相比有明显差距。首先其涵道比较低,还没有真正到达4或者5这样被公认为大涵道比发动机水平的比值,推进效率也比较差,D-30KP-2的巡航耗油率在0.72公斤上下,而西方先进产品的涵道比大约在5以上,巡航耗油率大约为0.6公斤。 这里谈及的西方先进产品指的是已经研制成功、大量装备、军民两用的多种发动机,西方刚刚完成研制的新型发动机的性能要更为出色。C-17使用的是非常出色的普惠公司PW2040涡轮风扇发动机,其前身是普惠公司的PW2037发动机,这是一种民航发动机,被波音757-200采用,而PW2040是它的改型,用于波音757-200货运型和加大航程型。PW2040的涵道比为5.9,是名副其实的大涵道比发动机。这款历经完整研发和改进过程、经受大量实际应用考验的发动机,最终被美军指定为C-17的发动机,当时这款发动机已累积了数百万飞行小时的使用经验。 据称假如伊尔-76能够搭配西方标志性的CFM-56涡扇发动机,航程可以比原有水平提高20%。为此,前苏联、俄罗斯正在研制新型PS-90A涡扇发动机,涵道比为5,巡航耗油率降低到0.6,但因为俄罗斯近年科研工作进展的缓慢,该发动机依然处于科研阶段。 小结 运-20作为一个以伊尔-76为基础进行重大改进的全新运输机,摆脱了伊尔-76若干严重的缺陷,整体性能已经逼近世界先进水准。同时,因定位和参考基准的重大区别,以及关键子系统(例如发动机)上的差异,运-20与C-17还有着相当的差距。但必须肯定运-20作为我国第一款自主研制的大型运输机,起点已经非常之高,在短短十几年内跨越了其他航空强国研制相似机型的漫长历程,为将来研制更为出色的大型运输机奠定了扎实的基础。(文:苏嘉鹏 鸣谢:航空网) |