AC130是全世界最致命的炮艇机,其基础机型就是著名的C130战术运输机,强调的就是简易机场的短距起降能力,也是当年洛克希德三驾马车中的一驾,另外两个分别是超级运输机C5和大型运输机C141。

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安装有火箭助推器的C130运输机

C130虽然要比相似的安12稍强,但是受制于本身的基础,其短距起降能力并不算出色,需要暴力的用火箭助推起飞,非常夸张。同时,C130只有20多吨的有效载荷,只能运送轻型装甲车和直升机等装备,不能运载中型坦克或者主战坦克。美国在那会已经注重全球部署能力和快速机动能力,因此想要一种拥有不弱于C130短距起降能力还能运载更多货物的先进喷气式运输机。这个计划称作AMST先进中型短距起降运输机。也就是说,美国早在上世纪70年代初就要替换C130了,害怕不?事实远超我们想象,算上F14,70年代美军研发的装备至今还是绝对的主力,70年代也堪称美国飞机的黄金时期,超强的技术实力和完善严谨研发流程的让人口水直流,太强大了!

F14是美国现代战机发展的里程碑

短距起降一直是航空界的一大难题。我们以日常乘坐的飞机为例,先要在跑道上滑跑,等速度上来之后持续爬升,降落基本是反着来一遍,这长长的起飞降落距离要尽可能缩短,能够显著减少事故发生的概率。对于军用飞机来说,短距起降能力意味着对起降场地的要求降低,更方便部署,提高适应性。总的来说,短距起降的黑科技我们目前大致说了两个,一是各种增升襟翼和气动设计,二是可变后掠翼,今天要说的黑科技实质上还是气动设计。

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美军的要求很高,但是又不够具体,似乎只是知道自己要什么,但是怎么实现,他们也没招,便把这个活交给那些航空巨鳄。洛克希德,贝尔,波音,麦道以及费尔柴尔德都来竞争,由于特别强调了短距起降的黑科技,这几家公司的设计不但先进强大,甚至还有种复古科幻气息。

我们先来说这些方案中被抛弃的设计。洛克希德原本是最大的赢家,当时的美军运输机几乎被洛克希德统治,三架飞机都是同时代甚至同类机型中最强的飞机。但是洛克希德在民用机市场上表现不好,这也就直接导致其在大飞机领域的设计实力有所下降,面对后来崛起的对手们开始力不从心,气喘吁吁。

洛克希德的方案名为LG-203X,外形和C141接近。这个方案提高短距起降能力的方式居然是利用矢量喷管直接获得升力,过于粗暴。贝尔的方案没有过多的亮点,有些平庸。美国空军很快给了回应,让波音和麦道继续研发,制造原型机。

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麦道的机型是YC15,看起来像缩小的C17运输机。和暴力的洛克希德以及平庸的贝尔相比,麦道更加成熟稳重,而且将民用机的经验用在新机型的设计上。先来看它的总体设计,飞机为上单翼四发布局,T型尾翼,起落架为前双轮,主起落架是四轮小车式,并且设计了可以容纳起落架的凸起。机头的座舱不但有六片玻璃的座舱,还在机头两侧靠前的位置设计了两片玻璃,改善了视野。麦道在发动机的选择上非常讨巧,首先是使用了四台总推力接近30吨的JT8D-17涡扇发动机,安装位置进行了特殊设计,可以更换更大的发动机,不至于像737那样因为换个发动机攒出了一大堆问题。

YC15的核心就是主翼,也是我们最关心的部分。飞机的机翼是超临界翼型,这个我们在安东诺夫专题里讲过,大家可以看看。YC15为了增升,使用了夸张的外部吹气襟翼,机翼后缘的四分之三都是吹气襟翼。吹气襟翼展开的时候,可以将发动机的气流向下偏转,自然可以产生相当可观的升力。双缝襟翼的开缝能够让机翼上表面的气流流速增加,利用的是著名的康达效应,不过这个不要着急,后面有个将康达效应贴在脸上的大佬,我们待会再说。

外部吹气襟翼外加开缝襟翼的设计不算难,难点在材料和控制技术上。不过优点也很明显,结构相对简单。YC15也有使用反推装置,缩短了降落距离。反推装置几乎也成了民航客机的标配,但是因为反推装置故障造成的事故也不少。此外,反推装置也可以让飞机依靠自身的能力倒车。是不是越听越耳熟,怎么和C17一模一样?

麦道吸引美军当然不是性能出色这么简单,人家民航客机非常多,便借用了大量成熟飞机的部件,造价直线下降。不过麦道也被美军坑了一把,中途修改技术指标。

美军认为原来指标不够出色,便增加了载重和航程的要求。麦道不得已加大了翼展,发动机换了四台CFM56-2,总推力增加十多吨,性能更加强悍。但是问题也来了,波音在这个时候开始占据了上风。

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再说波音的飞机前,我们来说说著名的康达效应。其实我们在节目中经常说气动知识,这不但是航空航天的基础,也是现代战争的重点,至于我们为什么要吐槽,那还是很多人说我们没有讲这些干货,唉,文明时代不能说脏话,这些人真的是!一把键盘成就一个英雄!

如果各位有学习流体相关的专业,就知道大学的流体力学简直就不是人学的!谁学谁知道!

康达效应是用发现者的名字亨利康达命名的,更加形象的称呼是附壁效应。流体在流动时,会在物体表面沿着物体表面的凹凸流动。其实飞机的机翼就是根据附壁效应设计的,只要气流不分离,飞机就能获得操控能力。而且,飞机的升力虽然主要依靠上下的压力差,但是附壁效应让气流下偏也能产生一部分升力。所以说流体力学是极为复杂的,只要人类需要空气来提升自己的移动速度,流体力学的研究就会是世界最高端的学科之一。

我们一般说的失速,主要就指的是附壁效应因为各种原因消失,飞机会迅速变成砖块。利用附壁效应,飞机可以将气流偏转获得一部分升力,至于这一部分升力是大是小,全看这些公司怎么设计了。

YC15小范围的利用了康达效应,而波音的YC14 就不一样了,他的名字应该叫做YC14“康达”短距起降运输机。为了应用康达效应,波音疯狂的使用了发动机上置的设计,并且使用了两台总推力高达50吨的CF6-500发动机,这要比换发动机之后的YC15还要强大。

波音将自己的技术称为上表面吹气技术,简而言之就是飞机发动机的气流不需要像下表面吹气设计那样利用襟翼来转向,而是靠附壁效应在上表面向下运动,甚至垂直向下流动,产生垂直向上的反作用力,也就是升力。

很多人可能对这种技术的短距起降能力没有直接的概念,那么我们来看看这个视频。这是一架加拿大的的德·哈维兰DHC5飞机,在美军中的代号是C8运输机。这架NASA(那萨)的C8改装了四台发动机,这四台发动机是当初YA9所使用的YF102涡扇机,安装在机翼上方。由于利用了康达效应,它甚至可以不依靠拦阻索就能在航母上降落,也能不使用弹射器起飞,完全可以当做舰载预警机使用。

YC14的性能非常强大,看看试飞工作就知道。YC14在试飞中运载了一辆M60坦克,全重达到了50吨,这意味着伊尔76都要甘拜下风,直逼现阶段的运20运输机。军方对YC14非常着迷,不但安排两架飞机进行表演,还向波音租借了两架YC14继续试飞,这可比当时的C130好太多了。

我们以现在的眼光来看,这两架飞机都是C130的良好替代者,要是美国随便选一架服役至今,那么美军将不再让C130这种飞机限制自己地面车辆的性能,可能很多优秀先进的项目都不会中途下马了。

很明显,我们也只能说可能,因为事情的发展并没有这么简单。

这两架飞机的性能无疑是优秀的,不过美军的要求发生了变化,他们认为,未来的新运输机将不能这么简单的只当做是C130 的替代者,他们更希望有一种可以短距起降的战略运输机,这两架飞机再怎么好,都只是中型运输机而已,哪怕载重都接近50吨,但是在航程上可是要大大逊色于运20的,跨级别的性能优势可不是简简单单几个亮眼的数据,这也是很多人的一个误区,就好比老生常谈的轰6。

后来,美军做出了决定,一来整个项目的投入也不多,研发的成果也都是不可多得的技术储备,二来呢,C130其实已经很不错了,真的不急着替换,这两架飞机虽然更优秀,可是取代C130要花费大量资金去订购新飞机,而且空军的C141一旦老化退役,空军将失去介于C130和C5之间的运输机,这类运输机才是中流砥柱,样样全能,YC15和YC14显然不够合格。