新型战术运输机的设计研究

郑双佳 吕鸿雁 蔡 铭 朱浩仁 谢天宇

（上海工程技术大学，中国 上海 201620）

0 引言

目前， 各国空军都十分重视军用运输机的研制与发展， 不断加强空运力量的建设， 采取研制生产新型运输机、 改进改装老式运输机等一系列措施， 以提高空运能力[1-2]。 随着信息时代的到来，现代战争对运输机远程快速机动能力提出了更高的要求。 这对于军用运输机的发展既提出了挑战， 也带来了机遇。 军用运输机正向着大型化、数字化、短距起落、直接送达、高生存性、低使用成本和“一机多能型”的方向发展。

本文展望未来军用运输机可能的军事需求和使用环境， 构想未来战术运输机应具备的技术和性能要求，提出了一种新型先进战术运输机的设计。

1 新型军用运输机的设计

新型军用运输机机翼采用大展弦比、15°后掠角、上单翼、下反角、外置翼盒,机翼翼下吊4 台桨扇发动机， 后掠式水平尾翼、T 型尾翼， 仿虎鲸外形机身，前三点式可伸缩起落架， 起落架可旋转90°变换布置形式。

1.1 机身

运输机机身采用了仿虎鲸的外形设计, 机身设计的特点为：（1）仿虎鲸的外形，线条流畅，气动性能良好；（2）增加了货仓空间，增大了运载能力，特别是运输大型装备能力；（3）相对较高的机身设计，加强了飞机的横侧稳定性。 （4）机身顶部安装脊鳍，可以改善后部的流线型，加强航向稳定性。

机身前段为雷达舱、其后为驾驶舱、货仓、机身尾部布置大型货舱门，如图1 所示。

图1 机身结构示意图

运输机采用大面积复合材料减轻飞机重量， 提高飞行性能。 飞机结构80%选用复合材料， 考虑货舱内部结构强度要求，20%为金属材料。

1.2 货舱

2.1 货舱采用双层式设计， 可有效增大货舱容量，该设计为多样化的运输需求提供了不同的解决方案。展开货舱中间的可调液压翻转隔板后， 货舱被独立分割成两个部分。 上层可为作战人员的活动区域， 下层用来存放军需用品及医疗担架车等。

货仓顶部设计有钢索， 在隔板放下后钢索勾住隔板上的小孔，可增加隔板的承载能力。 另外，隔板分为四段， 可分别打开以满足不同的装载需求， 如图2 所示。

货舱容量增大， 双层货舱设计提高了货舱的利用率。

货舱舱门设计的关键在于尾门打开方式。 货舱尾门共4 扇。 空投中，尾门打开，左右两片对机尾涡流起一定屏蔽作用，降低涡流影响，改善空投环境。

图2 四段式的货仓隔板示意图

1.3 机翼和尾翼

使用柔性可变形翼面和可变形尾翼， 机翼前缘采用仿生外形设计， 有可上下滑动的水平尾翼， 以及大面积的复合材料， 提高飞机的机动性能。 可变形翼面利用传感器监测飞机的升力特性， 自动改变翼面形状，进而达到调整飞行姿态的目的。

可变形机翼使机翼结构上简化，减轻了重量，并且可以实现更为精确的操纵控制， 优化了机翼的气动性能。

机翼前缘采用了座头鲸的仿生外形（图3）。 基于座头鲸在追捕猎物时的特点， 在机翼前缘设计上，增加一排凸出结构， 并可调整角度， 来改善大迎角气动特性，提高低空投放能力[5]。

图3 机翼前缘采用仿生外形示意图

水平尾翼采用后掠设计， 可改善飞机俯仰操纵特性。 T 型尾翼，水平尾翼面积相对较小，减阻与减重，同时提高飞机俯仰操纵的灵活性。 方向舵和升降舵也采用可变形复合材料， 与机翼类似， 利用可柔性变形舵面， 可实现对飞机更为精确的俯仰和方向操纵，提高运输机的机动性。

1.4 起落装置

起落架可旋转90°变换布置形式，同时，它们被设计为可伸缩式， 可升降起落架和起落架主轮横向分布的设计使运输机能够在未经铺装的土地、 草地、 雪地起降。 采用纵向可伸缩起落架。 野外环境起降时，一定程度抬高起落架， 使发动机更远离地面， 尽量避免发动机吸入杂物，改善恶劣环境起降性能[6]。 内部设计有机械结构， 防止起落架自动改变伸缩状态， 提高机构可靠性。 主轮为横向分布的设计， 可有效增大机轮与跑道的摩擦力， 缩短滑跑距离， 使运输机适应湿滑跑道。

1.5 动力装置

动力装置为四台桨扇发动机， 使得运输机在较高飞行速度下可保持较高效率， 其低油耗可增大航程，并使运输机具备超低空投放能力[1]。

2 结论

该新型运输机的设计，使其具有更大的载荷能力，可装载大型军事装备， 具有良好的野战起降能力，能够实现超低空投放， 具有更远的航程和更出色的短距起降能力。