
新中運有說叫運-15的,也有說叫運-30的。叫什么不重要,新中運青出于藍而勝于藍更重要。
新中運只有模糊的圖片,有人用AI增強了。到底有多精確不好說,但主要特征應該都保留了。
與運-8相比,最大的改動有三點:
1、機體加寬了
2、低平尾改高平尾了
3、機翼面積加大了
機體加寬是剛需。運-8的原型安-12設計的時候,對中運的車輛和裝備運載能力沒有太多、太明確的要求,主要還是運載空降步兵,當然機艙狹窄一點為好,便于制造,重量和阻力也小。現(xiàn)在軍隊里,不算駕駛員的話,車輛比人多。新中運要能運載裝甲車輛是剛需。坦克就免了,輕坦有可能,大八輪必須,直升機拆掉旋翼和尾槳尾撐后,也需要能裝進去。這決定了新中運的機艙直徑必須比運-8大很多,看起來粗短就不奇怪了。
具體載重量不清楚,坊傳30噸,很有可能。這介于運-8的20噸和運-20的66噸之間,也在C-130的19噸和A400M的37噸之間。這是很合適的噸位。再大的話,輕載出動會浪費;再小的話,很多裝備運不了。
時代不同了,空降兵也機動作戰(zhàn)了。傘戰(zhàn)之外,還有大山貓。新中運不僅要能裝運,還需要一點數(shù)量,前提是確保空投空降和前線跑道能力。
運-8和C-130都是低平尾。這在結構上簡單皮實,但對機尾空降作業(yè)的氣流影響很大。安-12和C-130都有尾門,但這主要是在停機坪上裝卸貨物和車輛用的,傘兵空降還是以兩側艙門躍出為主,機尾尾流不是多大的問題。隨著尾門空投越來越主流化,低平尾改為高平尾很有必要。
高平尾還有尾翼翼面的氣動環(huán)境干凈、控制作用有力的好處,這對低空低速的空投空降作業(yè)特別重要。美國空軍在越南戰(zhàn)爭時代試驗了超低空超低速的托盤傘降系統(tǒng)(LAPES)。



這是在幾米的極低空以勉強超過失速的速度在空投場通過中,用阻力傘拉出托盤上的貨物或者車輛,直接落地。在理想情況下,阻力傘抵消所有前進速度,托盤相當于從幾米高的高度直接落地。只要設計得到,托盤上的貨物或者車輛可以保證完好無損,解開固定索帶就可卸貨或者直接開走。但這樣的極限飛行狀態(tài)對飛控的要求極高,高平尾格外有效的氣動控制很受歡迎。對于山區(qū)、海島、復雜氣象運作,這樣格外有效的氣動控制同樣受歡迎。
新中運的機翼面積明顯加大,平面形狀與C-130相似。現(xiàn)在還沒有確切數(shù)據(jù),但目測下來,比C-130還大。但新中運的機翼不是照抄C-130,還不只是因為增加了翼梢小翼。
在相同翼展、翼面積時,前緣平直的機翼產(chǎn)生升力的效率最高,這是因為流經(jīng)機翼的氣流都“乖乖”地從前向后流動,不管用伯努利理論、下洗氣流理論還是環(huán)流理論解釋升力產(chǎn)生機制,這樣簡單、平順的流動都是最有的。前緣后掠的機翼將從前向后的流動分解為沿著前緣后掠方向的斜向流動和垂直于前緣的法向流動,只有法向的流動是產(chǎn)生升力的,這也是后掠翼為什么能推遲超音速飛行時激波阻力產(chǎn)生的道理,因為在后掠翼前緣的法向上,超音速氣流的法向分量速度低于音速,避免了激波阻力的產(chǎn)生。
問題是,從前到后的氣流流動是因為動力在推動飛機前進,后掠翼這么一分解,激波阻力的問題解決了,但沿著后掠角的斜向流動對產(chǎn)生升力無用,還在翼尖形成額外的渦流。說額外,是因為升力意味著機翼下表面壓力高于上表面,在翼尖之外不再有機翼的物理阻隔,下表面高壓就“水往低處流”,橫著向上流動,形成翼尖渦流。這部分流動也不產(chǎn)生升力,不進則退所以可以等效為阻力。后掠翼還火上添油,增加了翼尖渦流阻力。
在每一點滴升力都要爭搶的超低空超低速環(huán)境下,肯定是平直翼更好。順便說一句,C-130的肯定是平直翼,但安-12也是平直翼,那一點點前緣后掠還構不成后掠翼,只是沒有C-130那么平直而已。要波音707那樣前后緣都后掠的才算正經(jīng)的后掠翼。最平直的平直翼當算塞斯納172那樣的,前后緣都是平直的。C-130那樣后緣帶前掠,是為了在不增加翼展的情況下,增加翼面積和改善翼根受力。翼面積越大,升力越大。但后緣前掠過度容易導致氣流分離,那又弄巧成拙了。氣流像個大小姐,沒點規(guī)矩不行,但規(guī)矩做太大了,人家就不理你了。
C-130的機翼平面形狀作為下廚房的大小姐還行,但還要高空高速的大小姐就不大行。新中運還是需要一點速度和航程的,所以不能簡單照抄C-130的肥厚機翼,而是采用了超臨界翼。
機翼的形狀有兩個要素,一是平面形狀,平直翼、后掠翼說的就是這個;另一個是剖面形狀,一般是某種下半扁平的鈍頭半水滴形。在亞音速下,頭較鈍和上表面飽滿有利于氣流吸附,也就是說,順著翼型流動。氣流一旦脫離,就是大小姐不理你了,那不行。但氣流在上表面加速中,速度超過音速的話,就會形成激波阻力。盡管飛行速度還不到音速,但翼型對氣流的加速還是可以使得氣流達到局部超音速的。這是肥厚機翼到高亞音速是就阻力迅速增加的原因。
超臨界翼換一個思路。上下翼面在前半段都相對平緩,所以氣流加速不顯著,不至于過早產(chǎn)生激波阻力。但在后半段,下表面向上挖空,上表面向下急速彎曲,好像在機翼后緣形成向下的鉤子一樣。這樣,下表面氣流在動壓下被迫向下拐彎,上表面氣流在保持吸附中加速,也向下拐彎,最終形成強大的下洗氣流,產(chǎn)生升力。好處是可以在較高速度和較小后掠下依然推遲激波阻力的產(chǎn)生。
換句話說,新中運既保留了C-130機翼的低空低速優(yōu)勢,又保持了安-12機翼的高速低阻優(yōu)勢。
這也是新中運必須有翼梢小翼的原因:下表面氣流加速和高壓的產(chǎn)生主要在后半段,翼梢小翼尤其需要在后半段擋住側卷過來的渦流,前半段倒是用處不大。
當然,翼梢小翼可以等效為翼展的增加,大翼展機翼有利于提高升阻比,這些都是老生常談了。新中運的航程可能比C-130或者安-12都要大。
超臨界翼是新時代的主流,但中國是在ARJ-21、C-919、運-20的設計中才掌握相關技術的。一旦中國掌握,接下來就是白菜化,就是青出于藍而勝于藍,這是顛簸不破的真理。這不,新中運來了。
這也意味著新中運的超臨界翼不是首創(chuàng)。C-17、運-20都是超臨界翼,但那是不同級別的更大飛機。A400M、安-70都是超臨界翼。C-130J倒不是,還在用傳統(tǒng)機翼,所以速度還是那樣,提不高。
在發(fā)動機方面,新中運用的發(fā)動機型號不明,有可能是AEP400。渦槳6C竟是伊夫琴科AI-20的基本設計,再用新技術更新也跳不出老格局。這還是傳統(tǒng)渦槳,不是更先進的槳扇。槳扇的速度更快,但槳葉技術太復雜,還有難以解決的噪聲問題。噪聲不光是惱人,還對結構帶來疲勞問題。新中運只需要安-12的速度,但不需要運-20的速度,用槳扇沒有多少額外的優(yōu)越性。
同樣,由于低空低速優(yōu)先,用兩臺大渦扇替代四臺大渦槳并非良策。推力的產(chǎn)生說到底是動量平衡,用高速小流量的氣流和低速大流量的氣流產(chǎn)生同樣的推力,但后者的推進效率更高。簡單粗暴地說,就是因為前者的高速是用高溫換來的,而溫度本身并不直接產(chǎn)生升力,這部分能力“浪費”了。推進氣流的速度與飛行速度差別越小,溫度越低,“浪費”越小。渦扇用風扇額外拉動推進氣流,所以比渦噴更省油;渦槳好比涵道比無窮大的渦扇,比渦扇更省油。
在推力特性方面,渦扇和渦槳也好比汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機一樣。跑車用汽油發(fā)動機,高空高速優(yōu)先的飛機用渦扇;卡車用柴油發(fā)動機,低空低速優(yōu)先的飛機用渦槳。


巴西C-390用雙發(fā)渦扇,是因為有雙發(fā)支線客機的基本技術可以借鑒;日本C-2用雙發(fā)渦扇,也因為有完全不同的使用要求,還是后方機場之間的遠程空運為主。新中運的低空低速和前線運作要求至少和C-130一樣高,而C-130的低空低速和前線運作是在越南戰(zhàn)場上考驗過的。都號稱能越野,漢蘭達和陸地巡洋艦能一樣嗎?


