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据俄罗斯《国家之翼》杂志报道,美国空军正安排洛克希德·马丁公司和波音公司分别进行下一代军用战略运输机的气动布局研究,两家公司的方案将展开竞争,胜者有望赢得美国空军的订单。最近,洛克希德·马丁公司率先在官方网站上发布了自己的方案——“翼身融合混合布局”(HWB)运输机。该方案公布后,许多人对其简洁流畅的外形设计赞赏有加,又因为战略运输机素有“大象鸟”的绰号,以至于HWB被戏称为“隐身象”。

省油将是首要指标

客观而言,美国空军发起的研究项目,首要技术指标不是更好的“雷达隐身”性能,而是更低的能源消耗,这是因为美军长期全球部署和境外作战,军用飞机消耗的燃料成本高昂,运输机及其衍生的空中加油机每年的耗油量占空军总耗油量的三分之二。

正所谓“吃透精神是成功的前提”,当接到美国空军发出的项目征询书后,洛克希德·马丁公司和波音公司都花费巨大精力去研究其中内涵。在项目第一阶段于2009年11月启动后,两家公司都没有拿出具体的飞机气动布局,而是把军方意图落实为具体的技术指标。

波音公司的计划是沿用C-17运输机技术,但把燃油消耗减少70%-80%。洛克希德·马丁公司则更加激进,提出把未来运输机的燃油消耗减少90%。这也意味着洛克希德·马丁公司必须采用更多新技术,并承担更多的风险。

从洛克希德·马丁公司今年8月发布的HWB示意图来看,其机身的前部为飞翼布局,后部为机身加尾翼传统布局,这种混合布局的制造工艺非常复杂。有人戏称HWB是“B-2和C-17杂交的产物”,不过洛克希德·马丁公司认为这种设计既有高效率的空气动力和坚固结构,又利于运输机空运特别是空投,下一步会继续细化设计。

洛克希德·马丁公司的工程师透露,HWB仅是概念方案,目前只有一些简单的“定义参数”,如采用2台发动机、可携带100吨物资、拥有与C-5运输机相同的特大货物运载能力、满载起飞滑行距离不超过1980米,单程飞行最远距离可达5900千米。与美军当前使用的C-17运输机相比,HWB可节油70%。

此外,C-17和C-5等运输机在经济巡航阶段的飞行速度是0.7倍音速,如果HWB使用和前者一样的发动机,其巡航速度能达到0.81倍音速,而实施跨音速飞行时的阻力更能减少45%。

细化设计仍有难题

有航空技术人员分析称,HWB的后部机身(即货舱)采用大宽度正常机身是为了方便运载特别宽大的军事装备。机翼翼尖加装小翼则是提高机翼效率的常用手段。机身前半部采用飞翼设计则可以获得较高的升阻比(航空设计名词,此值越大,说明飞行器的空气动力性能于好),比拥有同样动力的传统布局飞机飞得更快、更经济。

值得一提的是,在翼型设计上,HWB采用超临界机翼,其概念最早由美国航天局兰利研究中心的空气动力学专家理查德·惠特科姆博士在1967年提出。普通亚音速民航客机或军用运输机进入高亚音速区域(即速度超过0.8倍音速,未达到1倍音速)时,机翼表面的气流速度实际上已超过音速,如果飞机继续加速,机翼表面就会出现激波,从而产生激波阻力。超临界机翼就是通过对机翼剖面的特殊设计,推迟激波产生或使激波变弱,从而使飞机保持较高的经济航速。此外,超临界机翼还具有内部容积大、结构重量轻、翼展较短等优点。

军用运输机的一大指标是货舱必须能多装货,而且允许空投大尺寸货物,这涉及到货舱舱门的高度与宽度。为此,洛克希德·马丁公司成立了一个专门部门进行研究,经过数以万计的数据调查与排摸,基本确定HWB的货舱横截面宽度不能小于4米,高度不能低于4.5米。

有意思的是,所有能被HWB货舱“吞下”的军事装备都能在美国海军军事海运司令部的特种货物花名册里找到。军事专家指出,即便对于美国这样的军事大国来说,海运依然是运输大批军事物资的主要途径,因此美军所有军事装备、作战车辆和物资运输箱都必须符合海运标准。

顺便提一下,大家所关注的隐形能力,洛克希德·马丁公司并未透露。专家分析,随着各国地面防空系统的不断更新换代,美军会对未来运输机提出一些生存力方面的要求,HWB设计团队肯定也考虑到了降低飞机被雷达发现的几率。综合来看,HWB可能采用的“隐身技术”主要包括通过外形设计减少前下方的电磁波反射、涂敷能吸收雷达波的涂料、采用特殊的复合材料等。事实上,作为F-117、F-22和F-35等隐身战机的制造商,洛克希德·马丁公司在飞机隐身设计方面有很强的实力。

不过,也有航空工程师指出,战斗机和运输机有很大区别,要把战斗机的隐身技术用到运输机上并非易事,例如:许多隐身战斗机在使用中需要频繁维护,且需要专门的维护设备,战斗机可以只部署在有良好维护设施的空军基地,但为了把物资快速运往前线,运输机却需要在各种民用机场(甚至简易机场)上起降,这也将是HWB设计中面临的一大技术难题。 

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