中美俄运输机珠海巅峰对决 运20后来居上超俄
资料图：参加珠海航展的运20.
【环球军事报道】在今年的珠海航展中，首次正式向公众亮相的运-20运输机非常引人瞩目。运-20是我国军工企业自行研制的新一代大型军用运输机，于2013年1月成功首飞。同一时间参加航展的还有俄罗斯研制的伊尔-76运输机，以及美国研制的C-17运输机，它俩是各自国家及外国用户军用运输机部队的中坚力量。中俄美三个世界大国的明星运输机共聚一堂，这还是首次，令航空爱好者们惊叹不已。这里我们对三位明星进行简要的对比分析。
伊尔-76是三种运输机中最早研制装备的机型，早在1960年代前苏联已经启动了相关工作。其目的是替代安-12运输机，也就是我国运-8的原型。C-17的研制起步于1980年代，在世纪之交开始大量生产装备。运-20则是尚未完成研制工作的新星，2000年前后提出要研制优于当时能够引进的伊尔-76的国产运输机，2004年相关模型首次公开亮相。2006年初，"发展大飞机"成为国家决策，随后大型飞机研制重大科技专项正式立项。2007年6月大型运输机项目正式立项，8月外刊报道了较为准确的项目概貌。2009 年11月5日中国航空工业集团宣布大型运输机正在生产。
三种机型最大的相同点是，它们的研制目的都是为部队提供完成战略、战术远距离快速机动部署的能力。远距离的要求是至少能够覆盖本国国土，同时应考虑全球部署，也就是跨越大洲的部署能力。快速指机动速度要高于铁路、海运等传统方式。同时必须尽量降低对起降机场条件的要求，否则起降地点的选择将非常有限，甚至失去实际意义。尽管中国目前没有远离本土空域、进行跨国大规模机动作战的需求，但中国领土辽阔，加上各种和平时期运输任务(例如人道主义行动)的要求，发展大型运输机有着战略层面的重大意义和战术层面的实际价值，这一点与美俄的考虑较为吻合。
运载能力
虽然三种机型年代相差很远，但三个机型的总体都采用了上单翼、翼吊发动机、高T尾翼、机尾跳板门的总体布局。作为运输机，最引人注意的指标是载重量，由于运-20的具体指标尚未公开，我们只能进行一些推断。据报道，运-20大致长47米，翼展45米，高15米，起飞重量220吨，而载重量推测在55到65吨之间。而俄罗斯伊尔-76MF型运输机，也就是该机型较新的改型的载重量大致在55吨，运-20在载重量数字上略微优胜一些。而美国C-17运输机的尺寸大小、载重量指标定位较高，它的载重量大约为70到80吨。这一区别主要来自于用户对新运输机的定位，以及具体技术能力的限制，例如起降条件要求和发动机技术水平等等因素，会对载重量指标的设置产生关键性的影响。以美军为例，C-5“银河”运输机的运载能力更为出色，但它对起降条件要求很高，只能在少数大机场降落，仅适合于执行空运枢纽之间的战略运输任务。以往美军使用较小的C-141和C-130运输机完成枢纽到一线作战机场的空运任务。而C-17的出现，令美军拥有了一种运载能力接近C-5，又具备在规模小的机场、乃至泥土跑道上起降能力的运输机，非常好得衔接了战略和战术空运两个范畴。运-20是否具备这种能力尚不得而知。
同时，一种军用运输机是否能装重量更大、品种更丰富的货物，是否能够灵活的满足用户的要求，并不仅仅由载重量数字指标决定。第一个重要的因素是货舱尺寸，伊尔-76就是一个典型的负面例子，由于它的货舱宽度太小，使得运载苏军新型坦克的操作较为困难，通常需要拆卸装甲裙板，更宽的货物则无法装载。货舱宽大意味着阻力增大，如果没有更大推力的发动机则无法弥补，这也是最初某些运输机货舱较窄小的主要原因。另一个因素是货舱装载重物的配平能力，特别是空投操作时的配平能力。假如一款运输机只能在货舱指定的狭小空间上装载重物，或者空投时重心变化会令飞机失控，那么它的实用性就变得很低。应该说运-20通过在伊尔-76基础上加宽、加高货舱，较好的解决了货舱尺寸问题。据称运-20的载货空间超过伊尔-76三分之一。由于伊尔-76运输机已经可以运载和空投三辆重达8.2吨的我军最新型伞兵战车，所以运-20的配平能力也应当不成问题。
机翼
如何做到货舱的最大化，而又不过大的增加阻力和结构重量，一直是运输机设计的难题之一，这也是这三种运输机的设计差异之一。最容易对运输机货舱空间造成影响的因素是机翼与机身的结合部分，有许多飞机的结合构件穿越机身，这是运输机设计上需要尽量避免的，因为这等于隔断了货舱空间。因此绝大多数运输机将结合构件安排在机身顶部或者底部，这样货舱就不受影响了。机翼安装位置还要考虑到翼下吊挂的大尺寸涡扇发动机，要可以提供足够的安装和维护操作空间，同时尽可能避免地面沙石异物打中机翼的可能性——这对需要在泥土跑道上起降的战术运输机非常重要。这一机翼布局要求为机翼和机身的结合部件安排整流罩，降低阻力，因此这三种运输机顶部都有巨大的整流罩。这个整流罩如果不做进一步的优化，仅仅起到减小阻力的作用，但飞机设计师们精益求精，给它找到更大的用处。
一些更大的运输机，例如C-5和安-124把机翼结合件安排在高于货舱的分隔空间内，因此它们的机翼结合件整流罩实际上成为机身主体的延伸部分，提供额外的空间。这两种运输机的机身空间其实被分隔为上下两部分，上面是整流罩延伸产生的空间，装有机翼结合件和其它能够安排进去的设备，下方才是货舱。这些分隔构件保证了强度，但要占用宝贵的重量，C-17则通过材料和设计上的改进，实现了无需带有隔板的中央翼内置结构，也不再需要设置机翼结合件整流罩，既节省结构重量，也减少了“外置”机翼结合件产生的阻力。C-17的机翼结合件后方延伸出一个额外的空间，构成了后部高大货舱空间的一部分。因此C-17的货舱后部要比前部更高(或者说前部并未像C-5那样有额外的上层隔间)，机身后部显得比前部要翘起一些。这在装载上也有很大好处，这是因为大尺寸货轮进出尾部跳板门时需要占用较多高度，但进入货舱放平后占用的高度就下降了。C-17的这一设计难度很大，即使欧洲刚刚投产装备的A400M运输机，以及乌克兰的安-70，也仅仅使用了传统的中央翼整流罩外置布局。必须补充的是，C-5和安-124完整的上下隔间设计使得机头可以安排大尺寸货舱门，而C-17则无法做到。
运-20的机身背部有较为高大的整流罩，说明它也采用了不影响货舱空间的机翼结合件设计。这也暗示了运-20和伊尔-76的联系，后者一样采用了这种“外置”中央翼的成熟设计。如前所述，这一设计需要一个整流罩，但阻力和重量方面都不如C-17的设计那样出色，但设计难度小，成熟可靠，因此也是一种可取的设计。此外，C-17的设计也有若干折衷，例如“内置”机翼结合件终究要占用一定的货舱空间，所以C-17的机身截面设计时有所增大，以弥补这方面损失的空间。进一步的问题是，C-17需要非常出色的发动机来克服以上特点带来的额外阻力，这对发动机技术不如美国的国家来说不切实际。
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)