溫杰
2015年2月3日,巴西航空工業(yè)公司全新研制的KC-390原型機(jī)從位于圣保羅州加維奧·培肖特生產(chǎn)廠的機(jī)場升空,在持續(xù)飛行了1小時25分鐘后,成功完成了首次飛行。在首飛過程中,機(jī)組人員評估了原型機(jī)的基本飛行特性,同時進(jìn)行了一系列的系統(tǒng)測試。對此,機(jī)長盧扎達(dá)表示,該機(jī)擁有先進(jìn)的電傳操縱系統(tǒng)和最新一代的航電設(shè)備,保證了飛行狀態(tài)的平穩(wěn)和精確。
KC-390項(xiàng)目是巴西航空工業(yè)公司(以下簡稱巴航工業(yè))和巴西空軍的合作項(xiàng)目,旨在聯(lián)合研制出一種兼具空中加油能力的中型戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)。作為一種全新研制的平臺,KC-390原型機(jī)的首飛標(biāo)志著巴航工業(yè)在防務(wù)產(chǎn)品領(lǐng)域取得了一次重大突破,快速推動了自身在軍機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面的發(fā)展,甚至有可能影響或改變未來戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計理念。研制發(fā)展背景
KC-390運(yùn)輸機(jī)的成功首飛與巴西政府大力支持本國防務(wù)工業(yè)的發(fā)展密不可分。作為南美航空工業(yè)的“領(lǐng)頭羊”,巴航工業(yè)在全球的民用商業(yè)和支線噴氣飛機(jī)、初級軍用教練機(jī)等領(lǐng)域都占有一席之地。本世紀(jì)初,隨著民用需求的逐漸減少,該公司為了擴(kuò)大自身的發(fā)展空間,將目光轉(zhuǎn)向軍用運(yùn)輸機(jī)市場,借助于巴西政府逐年增加防務(wù)預(yù)算,同時立足于自身的技術(shù)基礎(chǔ),開始考慮發(fā)展一種全新的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)。
早在2005年,巴航工業(yè)就著手評估未來十年軍用戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)的市場需求,發(fā)現(xiàn)全球范圍內(nèi)潛在需要一種全新的20噸級中型戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī),以替代陸續(xù)達(dá)到服役年限的老舊運(yùn)輸機(jī)。具體而言,這個市場定位于軍事或政府所需的運(yùn)輸任務(wù),特點(diǎn)是快速反應(yīng)和適應(yīng)性強(qiáng),因此傳統(tǒng)上以渦槳發(fā)動機(jī)為動力和對起降條件要求較高的運(yùn)輸機(jī)均無法滿足需要。于是,該公司花費(fèi)了一年多時間,對總體尺寸相當(dāng)于C-130運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計方案進(jìn)行了多次優(yōu)化,初步將最大載重量定在19噸。
2007年4月19日,該公司在里約熱內(nèi)盧舉行的拉美航空航天防務(wù)展(LAAD)上首次透露,正在研究一種C-390戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)方案。為了保證全新研制的軍用運(yùn)輸機(jī)具有最低研制成本,新的設(shè)計方案充分利用了為E-190支線飛機(jī)開發(fā)的一系列技術(shù),只是采用了上單翼,并在機(jī)身后部設(shè)計了貨艙門。當(dāng)時,巴西政府將出資完成飛機(jī)設(shè)計和研制工作,包括兩架原型機(jī)以及生產(chǎn)所需工藝設(shè)備。
其后,巴西空軍根據(jù)本國的新國防戰(zhàn)略,考慮到未來作戰(zhàn)需求,提出將C-390運(yùn)輸機(jī)發(fā)展為一種兼具空中加油能力的多用途平臺,以替代現(xiàn)役的22架C-130E/H運(yùn)輸機(jī)和KC-130加油機(jī)。2008年10月,巴航工業(yè)收到巴西空軍的作戰(zhàn)使用要求,根據(jù)其中附加的空中加油任務(wù),正式將C-390的名稱改變?yōu)镵C-390運(yùn)輸/加油機(jī)。為此,該公司放棄了原方案的低置平尾設(shè)計,采用了T型尾翼。
2009年4月14日,巴西空軍在LAAD展上宣布授予巴航工業(yè)一項(xiàng)為期7年、價值13億美元的KC-390研制合同,預(yù)計在2016年底進(jìn)入服役。于是,KC-390運(yùn)輸/加油機(jī)正式成為了巴西空軍和巴航工業(yè)的一項(xiàng)聯(lián)合發(fā)展計劃,雙方將合作研制和生產(chǎn)一種承擔(dān)戰(zhàn)術(shù)空運(yùn)兼具空中加油任務(wù)的新型噴氣式運(yùn)輸機(jī),巴航工業(yè)將負(fù)責(zé)設(shè)計和生產(chǎn)兩架KC-390原型機(jī),用于測試和認(rèn)證。
毫無疑問,巴西空軍的這一表態(tài)有利于巴航工業(yè)游說其它國家或承包商成為KC-390計劃的合作伙伴。其后兩年間,該公司先后完成了定義研究、凍結(jié)構(gòu)型,并與巴西空軍共同確定了系統(tǒng)和部件供應(yīng)商。2010年7月,巴西空軍在范堡羅航展上宣布訂購28架該型飛機(jī)。緊接著,巴航工業(yè)與阿根廷、智利、哥倫比亞和葡萄牙等國簽署合作協(xié)議。
2014年10月21日,巴航工業(yè)在加維奧·培肖特生產(chǎn)廠舉行了隆重的新機(jī)下線儀式,正式推出了首架KC-390原型機(jī)。在黃、綠兩色煙霧營造的熱烈氣氛中,KC-390原型機(jī)徐徐駛出機(jī)庫,在現(xiàn)場嘉賓和公司員工面前第一次公開亮相,巴西國防部長塞爾索,阿莫林、巴西空軍司令朱尼提·塞托上將和來自30多個國家的代表見證了巴西航空工業(yè)取得的巨大成就。
總體設(shè)計特點(diǎn)
KC-390運(yùn)輸機(jī)是巴航工業(yè)有史以來研制的最大尺寸和最為復(fù)雜的飛機(jī)。作為一種全新設(shè)計的多用途噴氣式運(yùn)輸機(jī),KC-390圍繞更快運(yùn)輸效能的設(shè)計理念,將高效率的渦扇發(fā)動機(jī)、最先進(jìn)的電傳操縱技術(shù)和更寬敞的貨艙等新一代戰(zhàn)術(shù)/技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引入到中型軍用運(yùn)輸機(jī)設(shè)計中,確保了良好的作戰(zhàn)使用性能。與美國洛馬公司生產(chǎn)的C-130J相比,在總體設(shè)計方面具有一些獨(dú)到之處。
最明顯的不同之處是采用了噴氣式動力裝置。KC-390采用了后掠式上單翼,翼下吊掛了兩臺渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),完全不同于C-130J所使用的渦輪螺旋槳動力裝置。2011年7月25日,巴航工業(yè)幾經(jīng)權(quán)衡,最后選擇了國際航空發(fā)動機(jī)公司(IAE)為KC-390研制和生產(chǎn)V2500-E5渦扇發(fā)動機(jī)。作為當(dāng)前廣泛使用的V2500-A5型發(fā)動機(jī)的衍生型,兩個型號保持了95%的通用性,主要在外部安裝性方面進(jìn)行了優(yōu)化,單臺推力為139.4千牛,已經(jīng)在2014年8月取得FAA適航證。
KC-390機(jī)長33.91米,翼展只有35.05米,機(jī)高10.26米,最大起飛重量74.4噸,最大載荷能力從最初設(shè)計的19噸增加到23噸,高于C-130J的21.7噸。通過數(shù)據(jù)比較可以看出,KC-390的翼展短于C-130J的40.4米,但是后掠角明顯增大,表明噴氣式飛機(jī)在飛行速度上具有明顯優(yōu)勢。憑借著后掠翼和渦扇發(fā)動機(jī),KC-390的最大巡航速度860千米/小時,最大飛行速度980千米/小時(馬赫數(shù)0.8),最大飛行高度10973米。
同時,針對貨物投放和空中加油等任務(wù)的需要,該機(jī)采用了懸臂式T形尾翼,可避免上單翼產(chǎn)生的下洗氣流對平尾產(chǎn)生不利干擾,有效地彌補(bǔ)了機(jī)身長度有限導(dǎo)致水平力矩過短的不足,保證較小翼展的水平尾翼就能獲得良好的操縱性和穩(wěn)定性。
從戰(zhàn)術(shù)性能設(shè)計指標(biāo)來看,KC-390執(zhí)行空運(yùn)任務(wù)時的戰(zhàn)術(shù)性能也可圈可點(diǎn):在機(jī)內(nèi)燃油的情況下,航程可以達(dá)到2590千米,轉(zhuǎn)場航程超過6000千米;在裝載23噸載荷情況下,航程2593千米;在裝載19噸載荷情況下,航程可達(dá)3704千米;在裝載14.7噸載荷情況下,可以滿載燃油,航程將達(dá)4815千米。
與渦槳運(yùn)輸機(jī)相比,KC-390選擇采用高涵道比渦扇發(fā)動機(jī)后,不可避免地存在滑跑距離較長的不足,無法滿足巴西空軍對新型運(yùn)輸機(jī)必須能在亞馬遜雨林地區(qū)有效起降的要求。為此,巴航工業(yè)首先從氣動設(shè)計著手,在機(jī)翼采用了前緣縫翼,配合后緣襟翼,以更好地改善起降性能。
同時,研制人員還采取了在發(fā)動機(jī)后部加裝了推力控制扇形支架組件的設(shè)計,通過與全權(quán)限數(shù)字發(fā)動機(jī)控制(FADEC)系統(tǒng)和機(jī)載航空電子系統(tǒng)相交聯(lián),允許飛行員通過手動控制或自動駕駛儀自動控制發(fā)動機(jī)的推力和飛機(jī)速度。
針對前線野戰(zhàn)機(jī)場的使用要求,巴航工業(yè)為KC-390設(shè)計了一種雙腔減振系統(tǒng)和新型液壓系統(tǒng),前起落架采用了雙輪,主起落架分別采用四輪,可以滿足重型載荷情況下的起降要求,能夠在簡單鋪設(shè)的跑道上著陸,甚至在戰(zhàn)時遭到炸彈損毀的不平整跑道上也可以正常使用。
主要機(jī)載設(shè)備
按照新一代戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),KC-390采用了電傳操作系統(tǒng)。2011年7月底,巴航工業(yè)與英國BAE系統(tǒng)公司合作,利用后者在電傳飛控技術(shù)方面積累的豐富經(jīng)驗(yàn),為KC-390研制了飛行控制計算機(jī)和致動器控制電子系統(tǒng),不僅可提供電傳飛行控制、綜合飛行與推進(jìn)控制,還能計算飛機(jī)在運(yùn)輸不同貨物和燃油消耗過程中的重心變化、減緩結(jié)構(gòu)的氣動載荷并實(shí)現(xiàn)性能最佳化。這些功能顯著減輕了飛行員的駕駛負(fù)荷,同時有效避免了人為引發(fā)的事故。
更重要的是,巴航工業(yè)在2012年4月與BAE系統(tǒng)公司簽署合同,由BAE下屬的商用飛機(jī)解決方案分部為KC-390的駕駛艙提供最先進(jìn)的主動側(cè)桿控制設(shè)備。作為當(dāng)前主動操縱技術(shù)的最新發(fā)展和首次應(yīng)用,這種設(shè)備實(shí)現(xiàn)了左右兩側(cè)聯(lián)動,允許正、副駕駛員通過觸覺提示操縱飛機(jī),可有效地改善飛行性能。這種技術(shù)通過軟件實(shí)現(xiàn)桿力可調(diào),配合飛控系統(tǒng)的飛行包線保護(hù)功能,進(jìn)一步改善飛行品質(zhì)。
在軍用飛機(jī)領(lǐng)域,KC-390率先采用了美國羅克韋爾·柯林斯公司的Pro Line Fusion綜合航電系統(tǒng),為飛行員提供更好的態(tài)勢感知能力。駕駛艙內(nèi)設(shè)置有4塊15英寸的高清液晶顯示器,具有觸摸功能,可以快速、直觀地管理、監(jiān)控并掌握飛行信息,同時還可以在正、副駕駛員前方的平視顯示器(HUD)上呈現(xiàn)合成視景和增強(qiáng)視景,包括從安全地目視起飛到穩(wěn)定地著陸的所有飛行階段都能為飛行員提供基本的信息和引導(dǎo)。
法國泰利斯公司為KC-390提供了全球定位系統(tǒng)(GPS)和新一代的高性能慣性參考系統(tǒng)(HPIRS),后者是第一次用于軍用飛機(jī)上,可以使KC-390在全天候條件下于飛行中以最高安全級、成功地執(zhí)行任務(wù)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計來看,這種導(dǎo)航系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,可大幅地降低壽命周期費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。
以色列埃爾比特系統(tǒng)公司設(shè)在巴西的子公司AEL系統(tǒng)公司為KC-390提供任務(wù)計算機(jī)和平視顯示器。此外,該公司還為KC-390提供自我防御設(shè)備(SPS)、定向紅外對抗裝置(DIR-CM)等系統(tǒng),提高了戰(zhàn)場環(huán)境下的生存能力。
為了更好地完成各項(xiàng)任務(wù),KC-390將采用塞萊斯ES公司(Selex ES)生產(chǎn)的T-20“海鷗”戰(zhàn)術(shù)監(jiān)視雷達(dá)。它采用了基于模塊化雷達(dá)處理器(MRP)技術(shù)和固態(tài)放大器(SSA)技術(shù)的發(fā)射機(jī),具有對地測繪和目標(biāo)探測能力可以探測到75千米外的地面移動目標(biāo),并對前下方地形生成高質(zhì)量數(shù)字地圖。
同樣值得注意的是,KC-390還朝著“多電”飛機(jī)邁出了重要一步。它采用了法國賽峰集團(tuán)下屬的西斯巴諾·蘇伊扎公司提供的主電源分配系統(tǒng)(PEPDS)和輔助電源分配系統(tǒng)(SPDS),同時還在機(jī)頭部位加裝了應(yīng)急發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(EEPGS)。后者作為一種備份系統(tǒng),可以在機(jī)載電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的緊急情況下,確保運(yùn)輸機(jī)能夠繼續(xù)安全飛行或著陸。
多種任務(wù)能力
與廣泛使用的C-130系列運(yùn)輸機(jī)不同,KC-390運(yùn)輸/加油機(jī)是一種噴氣式平臺,將在戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)領(lǐng)域確立新的的性能和使用標(biāo)準(zhǔn)。它具有較低的使用成本和承擔(dān)各種任務(wù)的靈活性,不僅可以承擔(dān)貨物和部隊的運(yùn)輸與投放、空中加油、搜索與救援等任務(wù),還能夠在巴西的亞馬遜森林保護(hù)和南極科考中扮演重要角色。
作為最主要的空運(yùn)角色,KC-390具有一個充裕的貨艙,長12.7米(不包括貨橋)/18.5米(包括貨橋),寬3.45米,翼盒前部貨艙高2.95米,后部貨艙高3.2米。針對不同戰(zhàn)術(shù)任務(wù),貨艙內(nèi)可以運(yùn)輸80名普通士兵,或者裝載7個88英寸的463升標(biāo)準(zhǔn)的軍用貨盤,或者混合裝載36名普通士兵(30名武裝傘兵)和6個463升貨盤,最多可以裝載3輛多用途車輛。
同時,貨艙針對運(yùn)輸輪式裝甲車輛等不同類型裝備和貨物設(shè)計了貨橋,并將安裝專用的先進(jìn)綜合貨物處理系統(tǒng)。這種貨物裝卸和空中投放系統(tǒng)(CHS/ADS)由美國的DRS防務(wù)方案公司設(shè)計、研制和生產(chǎn),用于大型裝備和集裝箱的進(jìn)出,并可空投各種貨物。
按照目前計劃,巴西空軍將在2016年底和2017年初接收4-5架KC-390,實(shí)現(xiàn)臨時作戰(zhàn)能力。但是,這些飛機(jī)都只是具備運(yùn)載貨物和部隊等有限的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸,隨后還需要陸續(xù)增加其它一些新的能力,其中一項(xiàng)關(guān)鍵戰(zhàn)術(shù)任務(wù)是空中加油。英國科巴姆公司將為KC-390加油機(jī)研制一種翼下掛載的空中加油吊艙和輔助機(jī)身油箱,為巴西空軍的固定翼飛機(jī)和直升機(jī)實(shí)現(xiàn)空中加油。同時,該公司還將為KC-390生產(chǎn)一種結(jié)構(gòu)堅固、重量輕的固定式加油探頭,顯著擴(kuò)展了作戰(zhàn)使用范圍。
巴航工業(yè)表示,最具挑戰(zhàn)性的是伙伴式空中加油。巴西空軍迫切需要它具備伙伴式空中加油能力。因此,KC-390加油機(jī)未來需要與KC-390運(yùn)輸機(jī)之間實(shí)現(xiàn)伙伴式空中加油。對于首次獨(dú)立研制空中加油機(jī)的巴航工業(yè)來說,仍然需要解決很多細(xì)節(jié)問題。
目前,世界上還沒有噴氣式加油機(jī)能夠保持直升機(jī)空中加油所需的較低飛行速度,因此KC-390加油機(jī)為直升機(jī)進(jìn)行空中加油更是增加了難度。該機(jī)在低速飛行時需要放下襟翼,由此會產(chǎn)生的湍流,同時機(jī)身后部設(shè)計也會產(chǎn)生復(fù)雜的空氣動力現(xiàn)象,這些都是用當(dāng)前設(shè)計軟件難以預(yù)測的。毫無疑問,這涉及到更多的氣動設(shè)計問題和飛行員的駕駛技巧。
拓展國際市場
巴航工業(yè)及其競爭對手都表示,研制KC-390運(yùn)輸機(jī)絕非輕而易舉,將面臨巨大壓力。作為介于C-130J與A400M軍用運(yùn)輸機(jī)之間的機(jī)型,KC-390所瞄準(zhǔn)的細(xì)分市場容量約為700架,若巴航工業(yè)能占有20%~30%的份額,大約相當(dāng)于140-200架,就意味著該項(xiàng)目取得成功。長遠(yuǎn)來看,巴航工業(yè)相信具有先進(jìn)性能的KC-390能夠在C-130替換市場上占有一席之地。
按照合同,巴航工業(yè)將在未來十年內(nèi)向巴空軍交付28架KC-390,并負(fù)責(zé)包括日常維護(hù)和備件在內(nèi)的后勤保障工作。去年10月21日,巴西空軍司令朱尼提·塞托上將在KC-390原型機(jī)的出廠儀式上表示,該機(jī)采用噴氣式發(fā)動機(jī),可以更快、更好和更靈活地完成各項(xiàng)任務(wù),將成為巴西空軍運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的核心,能夠在亞馬遜河流域和南極環(huán)境下使用。
除了巴西空軍的訂單外,巴航工業(yè)還持有其它5個國家的32架訂單,分別來自哥倫比亞(12架)、阿根廷(6架)、智利(6架)、葡萄牙(6架)和捷克(2架)。這些國家還是KC-390計劃的國際合作伙伴,分別通過本國企業(yè)承擔(dān)了一些零部件的生產(chǎn)工作。其它潛在用戶還包括墨西哥、哈薩克斯坦、波蘭、卡塔爾、沙特阿拉伯和蘇里南。
巴航工業(yè)還充分借助巴西空軍F-X2戰(zhàn)斗機(jī)計劃的招投標(biāo),與歐美等國的航空巨頭建立合作關(guān)系,以擴(kuò)大KC-390的市場份額。此前,美國波音公司、法國達(dá)索飛機(jī)公司和瑞典薩伯公司紛紛表示出合作意愿,以便在F-X2招標(biāo)中拔得頭籌。
早在2009年,瑞典政府希望巴西政府?dāng)U大與瑞典方面在航宇工業(yè)領(lǐng)域的合作范圍,瑞典國防部表達(dá)了采購KC-390來滿足長期戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸需求的想法,薩伯公司也承諾作為KC-390計劃的合作伙伴。這些舉措的目的都是增加“鷹獅”E/F戰(zhàn)斗機(jī)在F-X2計劃競標(biāo)中的砝碼,確保在南美市場占得一席之地。
為此,瑞典空軍參謀長米克爾·拜登少將親臨KC-390原型機(jī)的出廠儀式,并表示這種新型運(yùn)輸機(jī)是瑞典空軍一個不錯的選擇,可以替代現(xiàn)役的6架C-130H運(yùn)輸機(jī),預(yù)計很快將作出決定。時隔數(shù)日,薩伯公司終于如愿以償。隨著羅塞夫總統(tǒng)贏得連任,巴西國防部與薩伯公司正式簽署了采購36架“鷹獅”E/F戰(zhàn)斗機(jī)的合同。據(jù)此,KC-390落戶瑞典也順理成章。
早在2012年6月,波音公司與巴航工業(yè)簽署了一項(xiàng)技術(shù)合作協(xié)議,涉及到飛機(jī)效率與安全、研究與技術(shù)、防務(wù)產(chǎn)品與可持續(xù)生物燃料等方面。接著,兩家公司在2013年的巴黎航展上宣布將合作銷售KC-390。這些原本是波音公司推銷F/A-18E/F戰(zhàn)斗機(jī)的積極舉措,但卻無法抵消斯諾登曝光美國“棱鏡”監(jiān)聽項(xiàng)目所產(chǎn)生的消極影響,最終導(dǎo)致“超級大黃蜂”遺憾落選。盡管如此,雙方目前仍然表示將分享有關(guān)具體的技術(shù)信息,波音公司有望幫助巴航工業(yè)在尚未涉足的市場上銷售KC-390,以擴(kuò)大市場份額。
[編輯/秦蓁]