A400M运输机:欧洲摆脱美国箝制的尝试用以替代C-130“大力神”
发布时间: 2024-09-08 来源:出口快速门问答
【(1059期)·4月2日】:随着“冷战”的愈演愈烈,从上世纪60年代开始北约各国开始批量装备美国新研制不久的C-130战术运输机(1954年首飞)。经过几十年的发展,C-130“大力神”运输机早已扩张为许多欧洲国家的空军运输机主力,可跟着时间的流逝,原本设计寿命30年的C-130已经在苏联解体、冷战结束后面临着退役潮的到来。并且设计与50年代的C-130已经没办法满足90年代的北约战术空运需求,新型装甲车和直升机都无法通过C-130来进行运输,所以新一代战术运输机的研制对于欧洲各国来说,已经刻不容缓了。
其实早在1982年,法国、英国、西德与美国洛克希德公司就已经成立了联合工作小组,开始探讨合作研制未来国际军用运输机的问题,这也还是为了替换C-130、C-160运输机而进行的需求整合工作。但这一次试图满足各国不一样的需求的预研工作,在欧洲和美国这个大层面上就首先没有办法进行统一,而在欧洲内部各国之间的具体需求更无法简单实用一种机型而满足。所以经过5年艰苦的艰苦谈判工作,欧洲各国终于在1987年决定先满足欧洲的需要,不再以美国需求为前提,这就导致美国最终于1989年退出该计划而自行研制。而在“挤走”美国人以后,比利时和土耳其又先后加入了进来。
最终,1993年参与该项目的欧洲七国,在签订了一个谅解备忘录后,进入了可行性研究阶段。但最这研究项目的全面启动,欧洲七国之间就在越来越具体的利益面前逐渐产生了分歧——大家都想尽可能多的分配到一些生产任务,从而拉动本国的就业与税收;但又想尽量少的分摊研发经费。这样下来这个原本想整合欧洲多国资源和经费的联合项目,又一次陷入了与之前“欧洲战斗机”类似的扯皮陷阱中,导致各国把大量精力投入到与其他成员国之间的“内耗”中,直接影响到了“未来大型飞机”的研制进度,一度使多国感觉这一个项目已经难以为继,有“黄”的趋势!
于是,在欧洲各国中C-130K最早面临退役风险的英国,首先退出了该计划,不得已采购了“魔改”版的C-130J。而法国也似乎耗不起了,政府取消了之后多年的研究预算。但二国后来看到这一个项目不但没“黄”,反而进度还加快了,于是从1994年开始,又重回项目,并宣布了较大规模的采购数量,将多国采购数量推高到了228架之多。当然,这一个项目之后依旧波折不断,导致空客公司在2001年新注册成立了军用机部门来接管该项目,并依靠其强大的客机研制经验,制定了较可靠的研究时间线M极为出色的装载能力
为了满足欧洲各国对A400M军用运输机提出的一系列要求,设计人员不仅对总体布局、货舱结构和装卸系统等方面做了精心设计,前瞻性地采用“宽体化”设计,利用技术的进步将传统运输机的圆形横截面改为方形,不但提高了货运容积;还能够直接进行双层利用。A400M的货舱长度为23.2米(含货桥),货舱高度为3.85米,货舱地板宽度为4米,货舱容积达356立方米,比C-130J的货舱容积还要高出两倍。A400M的“宽体化”货舱甚至比C-141运输机的货舱宽度和高度还要大得多,并且机翼的中央翼盒避开了货舱,从机身上部穿过,不会占用货舱内部高度。甚至其长5.4米、宽4米的货舱门上,还能堆放6吨货物。
“宽体化”的货舱设计使A400M的装载能力很出色,根据不同的任务需要,货舱内部只需要一人就能在很短时间内就完成改装,安排最佳的货物装运固定方案。在运载大型装备时,货舱内可以前后串列安放2架“阿帕奇”或1架“超美洲豹”直升机;装运装甲车辆等装备时可以装运1门M109A6自行榴弹炮或装运3辆M113装甲输送车;运送兵员时可乘载120名全副武装的士兵或伞兵,此时座椅为四排纵向排列,靠货舱壁的两排座椅通过铰链安装在舱壁上并能折叠收起来,中间的两排座椅可完全拆除。在执行医疗撤退任务时,A400M能运输66副担架和10名医护人员。
A400M可以执行战略(远程、大载运量、高的巡航速度)与战术(软跑道性能、自动地面装卸操作、低速/低空飞行、空中投放)运输任务,可以搭载116名伞兵再加上6吨的货物,或者20个1吨重的集装箱/货盘。飞机在起降时需要的跑道长度小于1000米,能够最终靠降落伞或货物脱出方式空中投放伞兵部队和武器装备,投放的单个载荷能够达到16吨,或者投放总重量达到25吨的多个载荷;此外,A400M还可以低空投放货物,在离地面4.5米高的空中可以同时投放单个重量6.35吨的货物3件。
A400M在货舱顶部设有负荷达5吨的起重装置,可以方便地进行货物的移动和摆放。而且在货舱前部还安装有一台重型绞盘,可以在装货时提供牵引操作,并且它的货物装卸系统具备极高的自动化程度,只需一名装卸人员就能根据不同任务需要来安排货舱最佳装货方案,并控制货物空投精度。同时,在“自主式货舱操作系统”辅助下,A400M可以精确测量出飞机在载荷变化后引起的重心改变,使其在地面装卸阶段就能自动显示货物最佳摆放位置。这也是截止目前,全世界只有美国C-17与A400M才具有的“黑科技”技术!
A400M飞机采用了上单翼及T形尾翼式布局,梯形机翼前缘后掠角约为18度,并选用了翼吊涡桨发动机。上翘的后机身以及货舱后(货桥)大门方式的使用,使得A400M飞机在装卸货物时更为迅速。嵌入式方向舵和升降舵均为整块式结构。A400M战术运输机有两名机组成员,在需要时可加入第三飞行员辅助完成战术和一些特殊的任务。它的驾驶舱设备及其布局与其他空客系列民用飞机具有很大的“共通性”,这样会便于空勤机组的培训并拥有非常良好的机组通用性。驾驶舱后部布置有驾驶员休息铺位,在执行长航时任务时可供第二机组人员休息使用。
为适应野外机场的起降,A400M运输机采用了承载有力的前三点式起落架。前起落架为并列双轮,主起落架则采用了三支柱起落架,每个支柱布置并列双轮,左右共12个机轮,可以收进机身两侧的整流罩内。A400M较宽的主轮距及低压轮胎使得它可以直接在战区松软、粗糙的跑道上起降,在这一点上,它远远优胜于同级别的其他飞机。同时,A400M可以“下蹲”的主轮也方便了货物的装卸,快速缩短了货物的装卸时间,有利于A400M战术运输机在完成战术作战任务时提高生存力。
在A400M运输机上,复合材料占结构重量的比例达35%-40%,特别是机翼,碳纤维复合材料占机翼结构重量比例高达85%,开创了使用复合材料为主要材料制造大型运输机机翼的先例。采用碳纤维制造的机翼,重量是同等强度铝合金机翼的75%至80%,并且不会产生金属疲劳,先进复合材料的广泛应用对于减轻结构重量相当有利。而在A400M上使用“真空辅助注射工艺(VAP)”技术制造的最大复合材料结构部件,就是它那扇长7米、宽4米的货舱门。这扇舱门外蒙皮为碳纤维/环氧树脂层合板结构,并纵横分布多根加强横梁以加强整体刚度。舱门采用金属铰链与机身段连接、固定。
A400M采用了4台TP400-D6型涡桨发动机,单机功率就高达11000轴马力,动力性能之强悍,也是现今西方国家制造出的功率最大涡桨发动机。但为何A400M放着欧洲罗·罗公司更先进、飞行速度更快的涡扇发动机不用,而偏用“落后”的涡桨发动机呢?原来,这是A400M为要满足多个装备国的不同使用需求和在野战机场起降做出的“妥协”。装备涡桨发动机的飞机在起降性能上“天生”就具有一定的优势:因为螺旋桨的高速滑流流过机翼上表面而产生的切洗作用,低速时可增大机翼升力,不必像涡扇运输机那样要设计动力增升装置;而在着陆时,涡桨发动机所具有的“反桨”能力可缩短着陆滑跑距离,也不要设计发动机反推装置。
得益于空客公司多年在民航客机上的深厚积累,A400M也用上了先进而流行的“玻璃”式驾驶舱。整个驾驶舱布置有六个全彩液晶大屏幕显示器,每个驾驶员座位的前上方各装有一个可向上折叠收起的平视显示器(HUD)。与一般军用运输机不同的是,平显是A400M的主飞行显示器,可显示飞行姿态、航向、航迹和高度等信息,并在着陆、空投、超低空飞行和空中加油等需要驾驶员高度集中精力时显示着陆引导标示、空投引导标示和威胁告警信息。并可以在操纵台后为第三名成员选装相同的多功能控制、显示装置,极大地扩展了执行多任务时的灵活性与战斗力。
与一般运输机不同,A400M没有采用笨重的驾驶方向盘设计,而沿用了空客在A320和A340等客机上的“侧杆”驾驶设计,彻底腾出驾驶员座位与中部仪表盘之间的空间,使驾驶员具备极佳的视野与活动空间。而为了确认和保证执行全天候的空运、空投任务,A400M的导航系统包括集成在GPS系统中的惯性参考系统、无线导航装置、甚高频全向信标、测距仪、空中交通管制接收机、自动定向仪等系统。并且采用了移植自空客“A系列”客机上的四余度数字式电传飞控系统,具备反应迅速、操纵灵活的特点。可以使A400M即便处在危险区域以3048米/分钟的大角度急剧下降时,也能安全地控制庞大的机体。
为了达到以20吨载重飞行6000公里以上的设计指标,A400M在机翼内布置了7个油箱,总共可以容纳64万升燃油。而且为了能在满载状态下达到更远的投送距离,A400M还能够最终靠机头安装的可拆卸受油管进行空中燃油补给。而且受益于A400M的飞行速度涵盖了从最小的240公里/时到0.72马赫的最大巡航速度,因此改装为空中加油机后即可以为直升机进行空中加油,又可以为战斗机进行空中加油。并且A400M具备这种能力时只需要利用简单的外场工具,在两个小时内就可以把两个软管加油吊舱装配到机翼的多功能连接点上,并在货舱内装上一套中轴线货盘固定式软管加油装置。为了加大供油量,还可以在货舱内加装一个容量为13吨的附加油箱。
空中客车(军机)公司将A400M的研制、生产、管理工作划分为6大块,分别分配给6个“飞机部件管理团队”(ACMT)具体负责。它们分别是空中客车英国部(负责外翼盒,襟翼、副翼组件)、空客德国部(负责50%后机身组件、货舱门、垂尾、机翼蒙皮、中部机身、机身设备、襟翼和副翼组件、30%后机身组件)、空客法国部(负责机头、驾驶舱设备、中央翼盒、机翼和机身整流罩、方向舵、发动机托架、前起落架舱门、货舱跳板)、西班牙CASA公司(总装、平尾、发动机舱、襟翼和副翼连接机构、升降舵)、比利时弗莱贝尔公司(机翼前缘、襟翼副翼组件、襟翼副翼驱动机构、主起落架和舱门)、土耳其TAI公司(前机身、20%后机身、扰流板)。
这6个团队将由位于图卢兹的“A400M项目中心计划组织”统一指挥。ACMT是多国、多功能的开发管理团队。在职责范围内,ACMT要对自己负责的飞机部件开发负全部责任。可以说A400M经过如此划分,几乎已经被“肢解”到全欧洲不一样的地区,虽说这样“雨露均沾”的开发、制造模式可以带动很多欧洲国家的就业与税收,避免了一国独自承担这种耗资巨大、装备总数却不多的大型军机研制风险;可一旦其中任何一国遭受到战争、自然灾害或者财政紧缩的风险,就会直接引发A-400M的这种“全欧洲工厂”制造模式遭遇“灭顶之灾”——其他几个国家基本上没有短时间进行相互替代制造的能力!
在未来,A400M的能力将随着交付数量的不断的提高而逐步完善,比如在2019年法国从接收的第15架A400M开始,就已经具备了“战术空运能力”,可以具备在野战机场进行起降,还能依靠全天候无人驾驶仪的辅助进行降落。而之后A400M还将把空投货物上限增加到设计指标规定的16吨、以及加装空中加油套件——但另一种可以为低速直升机加油的套件空客还在研制中。而A400M另一个能力“亮点”:快速伞兵投放能力,目前还只能达到一个架次最多投放30名伞兵,距离欧洲军方规定的每架次投放116名的目标距离有点远。这是因为在投放30名伞兵后,其牵引拉开伞兵主伞的“引张带”尾部已经挂满了机门旁,使得后续跳伞的伞兵面临安全威胁。
当然,这样一些问题在空客看来都不是个事——连2015年测试时坠毁一架A400M都没能让该项目“宕机”,这些“小毛病”用不了几年也都能“摆平”。但A400M的口碑却随着近几年各国的使用而有下降的趋势,虽然法国、德国都曾经使用A400M进行过实战部署,并取得了较好的使用效果。但之前A400M的使用场景也只是单纯的“运输”——法国曾派A400M去尼日尔去空投过伞兵打击土匪——并没有真正的上战场接受过战火的考验。而且与“毛病”不断比起来,单价高达1.2亿美元的采购架,也使得A400M的国际外销努力变得阻力重重。
所以这一次西班牙派出A400M来中国运回采购的抗疫物资,可以算得上是为A400M打了一波“硬核”广告——西班牙到我国直线M来我国运输抗疫物资,都是一次为A400M“皮实、耐操”特性做出的最好诠释。可是参考俄罗斯之前派出载重120吨的安-124来我国运输2550万个口罩相对比,最大载重只有37吨的A400M,要完成运输西班牙采购的全部5550万份检测试剂盒、5.5亿只口罩、950台呼吸机和1100万双手套的话,恐怕把现在所有已交付的A400M都派来我国运输,还是需要跑上好多趟吧!
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