“環(huán)球霸王”磨礪記（1）

22年意味著什么？一代人的時(shí)間？這對(duì)于一架軍用飛機(jī)又意味著什么？讓人難以想像的是，盡管已經(jīng)服役了近22個(gè)年頭，可相對(duì)其同類，今天的C-17“環(huán)球霸王”Ⅲ仍然是一個(gè)完美的技術(shù)典范，一座難以超越的里程碑，一如其綽號(hào)那樣霸氣十足，絲毫未見“老態(tài)”。C-17剛一出現(xiàn)就憑借先進(jìn)性能創(chuàng)造了許多世界航空記錄，她曾在1993—1994年在貨運(yùn)類別中22次創(chuàng)造了爬高和速度記錄。2001年年底，C-17在美國愛德華茲空軍基地創(chuàng)造了13項(xiàng)航空新記錄（有待美國國家航空協(xié)會(huì)鑒定確認(rèn)）。最近創(chuàng)造的記錄是：裝載1000～40000千克有效載荷達(dá)到最大高度；無有效載荷達(dá)到最大高度；裝載最大有效載荷飛到2000米；無有效載荷、穩(wěn)定持久平飛達(dá)到最大高度。這樣一份“成績單”的“含金量”是可想而知的。以至于2014年珠海航展上，當(dāng)嶄新的783號(hào)運(yùn)-20原型機(jī)與那架風(fēng)塵樸樸的C-17并肩而列時(shí)，人們的興趣情不自禁地聚焦在前者與后者的性能差距上；津津樂道于在前者身上能看到多少后者的影子……作為一個(gè)“后來者”，783號(hào)機(jī)的尷尬可想而知。

于是乎，一個(gè)問題就產(chǎn)生了——作為人類航空史上當(dāng)之無愧的技術(shù)杰作（之一），C-17這個(gè)“環(huán)球霸王”究竟是怎樣煉成的？

從AMST說起

正如羅馬不是一天建成的，“環(huán)球霸王”Ⅲ的故事很有些綿長，要從冷戰(zhàn)中期的先進(jìn)中型短距起落運(yùn)輸機(jī)（Advanced Medium STOL Transport）計(jì)劃說起。作為“靈活反應(yīng)”戰(zhàn)略的一部分，1962年，時(shí)任美國國防部長的麥克納馬拉做出了一項(xiàng)重大決策，開創(chuàng)了空中機(jī)動(dòng)時(shí)代。他成立了一個(gè)由陸、空軍聯(lián)合編成的打擊司令部，將陸軍中機(jī)動(dòng)能力最強(qiáng)的部隊(duì)（2個(gè)空降師）與戰(zhàn)術(shù)空軍司令部和軍事空運(yùn)司令部合為一體。事實(shí)上，當(dāng)冷戰(zhàn)以某種程度意外爆發(fā)時(shí)，戰(zhàn)術(shù)空運(yùn)力量相當(dāng)于北約軍隊(duì)的直接力量倍增器。這其中的原因在于，出于政治考慮，在北約的常規(guī)防御計(jì)劃中，將置不利的地理?xiàng)l件于不顧，而把東西德邊界作為主要防線，但這種戰(zhàn)略必然使得在西德的北約部隊(duì)無法打一場常規(guī)的持久戰(zhàn)。于是，能不能頂住紅色鐵流的最初沖擊，開戰(zhàn)之初的關(guān)鍵便在于戰(zhàn)區(qū)范圍內(nèi)力量投送能力的強(qiáng)弱。在這個(gè)方針的指導(dǎo)下，1963年舉行的北約年度軍事演習(xí)中，特意包含了從美國調(diào)動(dòng)預(yù)備役部隊(duì)，從英國和西班牙向德國前線增援現(xiàn)役部隊(duì)的大量科目。

然而，演習(xí)中駐歐空軍戰(zhàn)術(shù)空運(yùn)力量不足的問題被大量暴露出來，技術(shù)裝備在性能上的短板更成為廣受指責(zé)的對(duì)像。當(dāng)時(shí)，美國戰(zhàn)術(shù)空運(yùn)力量的中堅(jiān)是C-130“大力神”運(yùn)輸機(jī)。這是一型極為成功的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)，受德國突擊運(yùn)輸機(jī)思想影響，其起降能力十分強(qiáng)悍，在設(shè)計(jì)時(shí)便考慮到了能夠在野戰(zhàn)土質(zhì)跑道上起落，必要時(shí)甚至可在前線直接強(qiáng)行機(jī)降。但由于螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)效率不如渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，C-130仍被認(rèn)為難以滿足現(xiàn)在的軍事需求。美國空軍意識(shí)到 C-130 在速度、航程和載重上的局限，希望用噴氣式中型戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)取代，這便是先進(jìn)中型短距起落運(yùn)輸機(jī)（Advanced Medium STOL Transport）計(jì)劃的由來，其目標(biāo)是研制C-130的換代型號(hào)。

經(jīng)過幾年的醞釀， AMST計(jì)劃于1968年年初被美國空軍（USAF）正式提出。但隨著1969年1月20日，美國新當(dāng)選總統(tǒng)理查德·尼克松在天氣陰沉、寒風(fēng)襲人的氣氛下進(jìn)入白宮，美國軍工系統(tǒng)的冬天來到了。新任總統(tǒng)上臺(tái)伊始，面臨著許多難題。但是，最使他感到棘手的問題是面對(duì)蘇聯(lián)爭霸世界的挑戰(zhàn)，如何從侵越戰(zhàn)爭的泥淖中拔出腿來。尼克松認(rèn)為美國再也不能像過去那樣，充當(dāng)反對(duì)共產(chǎn)主義的國際憲兵，而必須采取戰(zhàn)略收縮政策。尼克松責(zé)令國防部長萊爾德整頓國防采購系統(tǒng)。于是，包括AMST在內(nèi)的一大批軍工項(xiàng)目被要求重新評(píng)估其必要性，有一些項(xiàng)目干脆便被砍掉了。雖然AMST幸運(yùn)地逃脫了慘遭裁撤的命運(yùn)，但受此拖延直到1972年，有關(guān)AMST的招標(biāo)書（也稱提案企劃書/意見請(qǐng)求書/建議書邀請(qǐng)函，Request for Proposal，既RFP ）才在千呼萬喚中款款而出。

在關(guān)于AMST的這份RFP中，對(duì)新型戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)的具體要求是：在作戰(zhàn)半徑達(dá)400海里、攜帶27000磅（12000千克）有效載荷的狀況下，該機(jī)應(yīng)能從長度約2000英尺（610米）的半永備野戰(zhàn)跑道起飛（作為對(duì)比，在同等載荷條件下，C-130的起降距離約4000英尺，相當(dāng)于AMST的一倍，USAF的苛刻可見一般）。盡管從RFP的內(nèi)容來看，AMST決不是個(gè)好接的活計(jì)，然而自信有這個(gè)金剛鉆的人卻大有人在——包括波音、貝爾、洛克希德、麥克唐納·道格拉斯以及通用的康維爾航空系統(tǒng)分公司5家公司提交了初步方案。經(jīng)過一番篩選，只有波音與麥道的方案脫穎而出，獲準(zhǔn)進(jìn)入競爭的第二階段……不過話題說到這里，很多人可能已經(jīng)感到一頭霧水了。正如運(yùn)-20與運(yùn)-9在角色、定位乃至體型上的差異，AMST的產(chǎn)物充其量只是新一代的“大力神”，這與后來的“環(huán)球霸王”Ⅲ又有什么關(guān)系？跑題了么？當(dāng)然沒有！正是在新一代“大力神”的軀殼中，孕育出了后來的“環(huán)球霸王”！

C-17的直系鼻祖

20世紀(jì)60年代，時(shí)任美國國防部長羅伯特·麥克納馬拉（Robert MacNamara）奉行“一攬子采購”（Total Procurement Package）指導(dǎo)思想，即一種飛機(jī)甚至在首架原型機(jī)試飛之前，就已經(jīng)被批準(zhǔn)投產(chǎn)，更不用進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的競爭性試飛。這導(dǎo)致了洛克希德 C-5A“銀河”和通用動(dòng)力 F-111 等頗具爭議的飛機(jī)的產(chǎn)生——這兩種飛機(jī)的研制都遇到了耗資巨大、曠日持久等問題，而且一再地要求追加經(jīng)費(fèi)。而此時(shí)的國防部副部長戴維·A·帕卡德（David A. Packard）堅(jiān)決主張恢復(fù)原型機(jī)競爭的做法，認(rèn)為這是遏止新型武器系統(tǒng)費(fèi)用持續(xù)上漲的出路所在。而根據(jù)新的原型機(jī)競爭的指導(dǎo)思想，空軍部長羅伯特·C·西曼斯（Robert C. Seamans）制定了一系列基本原則，以限制對(duì)每個(gè)新型武器項(xiàng)目的初始投入，并將初始性能指標(biāo)和軍用設(shè)計(jì)說明書都保持在較低的水平。于是，在1972年11月10日開始的第二階段競爭中，波音與麥道分別獲得了500萬美元研究經(jīng)費(fèi)，用于各自制造兩架原型機(jī)，以供軍方進(jìn)行評(píng)估。波音原型機(jī)獲得了YC-14的試驗(yàn)型號(hào)，麥道原型機(jī)則為YC-15 ，而后者正是C-17的直系祖先。

AMST計(jì)劃的關(guān)鍵在于，如何在提升航程和運(yùn)力的同時(shí)，獲得更好的野戰(zhàn)起降性能。如果說，前者能夠通過發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步輕松實(shí)現(xiàn)，那么后者考驗(yàn)的則是設(shè)計(jì)的功底，對(duì)新技術(shù)的領(lǐng)悟和掌握，而這正是YC-14與YC-15比拼的焦點(diǎn)所在。眾所周知，前沿野戰(zhàn)機(jī)場一般都很簡陋，跑道長度既短且窄，道面平整度不好，有時(shí)甚至直接在“相對(duì)較為平坦”的草地、凍土地或沙石地面上稍加平整作為跑道，道面上遍布砂石等雜物是很常見的事。大型運(yùn)輸機(jī)的起飛和著陸重量大，所以滑跑距離往往都比較長。若想要在這樣條件惡劣的前沿野戰(zhàn)機(jī)場起降，首先要解決的就是大幅度提升飛機(jī)的升道力系數(shù)，再加上諸如反推力裝置等技術(shù)措施來達(dá)到縮短起降距離的目的。但是，傳統(tǒng)的前緣襟翼、開縫式襟翼等氣動(dòng)力增升技術(shù)提升飛機(jī)升力系數(shù)能力有限，根本不可能滿足以AMST如此之大的起飛/著陸重量為前提條件的短距起降要求。除非另辟蹊徑，在增升效果更顯著的動(dòng)力增升技術(shù)上下功夫，才有可能使得魚與熊掌二者兼得（動(dòng)力增升技術(shù)是指讓發(fā)動(dòng)機(jī)噴流或螺旋槳后的滑流流過機(jī)翼，利用偏轉(zhuǎn)后緣襟翼的方法使高速氣流向下偏折，從而增大機(jī)翼升力。這種增升方法雖然是通過機(jī)翼實(shí)現(xiàn)的，但實(shí)質(zhì)上是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力轉(zhuǎn)向，從而得到附加升力）。在這方面，波音和麥道各顯其能。不過，相比于技術(shù)上過份花哨的波音方案，麥道AMST方案的設(shè)計(jì)理念更偏向于保守而務(wù)實(shí)——這一點(diǎn)在YC-15所采用的動(dòng)力增升技術(shù)上體現(xiàn)得尤為明顯。

YC-15的動(dòng)力增升手段同屬外吹襟翼增升范疇，與YC-14最大的差異在于，不像后者那樣用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)拼命地“往機(jī)翼上表面吹”，而是“往機(jī)翼的下表面吹”。其基本原理是發(fā)動(dòng)機(jī)噴流沿著機(jī)翼前緣下表面吹向雙縫襟翼，再由雙縫襟翼的引流作用將噴流引向一個(gè)較大的下偏角度，從而達(dá)到提高升力系數(shù)來縮短起降距離的效果。也有人將YC-15采用的這種外吹襟翼增升技術(shù)相應(yīng)地稱為“下表面吹氣增升技術(shù)”（說白了，其實(shí)就是拿發(fā)動(dòng)機(jī)噴管直接對(duì)著特大號(hào)襟翼猛吹一通）。按照設(shè)計(jì)要求，在應(yīng)用了“下表面吹氣增升技術(shù)”后，YC-15應(yīng)當(dāng)在裝載50名士兵或 15噸貨物的情況下，仍然能夠輕松地在572米長的跑道上從容起降。當(dāng)然客觀地講，盡管同樣是對(duì)邊界層吸附效應(yīng)的應(yīng)用（邊界層吸附效應(yīng)是指如果流動(dòng)平順的流體經(jīng)過具有一定彎度的凸表面的時(shí)候，有向凸表面吸附的趨向），由于效率高低的關(guān)系，YC-14的“上表面吹氣增升技術(shù)”與YC-15的“下表面吹氣增升技術(shù)”在STOL性能上還是有分別的。

如果單從風(fēng)洞測試數(shù)據(jù)來看，前者的STOL性能要優(yōu)于后者約15%左右。然而紙面數(shù)據(jù)并不能說明問題的全部。無論是“上表面吹氣增升技術(shù)”還是“下表面吹氣增升技術(shù)”，由于翼面和襟翼要承受高溫、高壓發(fā)動(dòng)機(jī)噴流沖刷，所以對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)材料耐高溫沖蝕的要求十分苛刻。對(duì)此，受時(shí)代技術(shù)條件限制，唯一的解決辦法只能是用鈦合金材料制造機(jī)翼的耐沖蝕部位，但付出的代價(jià)則是大大增加生產(chǎn)成本并使制造工藝復(fù)雜化。相對(duì)而言，YC-15的“下表面吹氣增升技術(shù)”只是在襟翼放下時(shí)才會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)噴流的沖刷，而YC-14所采用的“上表面吹氣技術(shù)”，不論是在起降階段還是在平飛階段，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴流始終都從機(jī)翼的上面表吹過，所以發(fā)動(dòng)機(jī)噴流沖蝕的問題更嚴(yán)重。從這一點(diǎn)來看，YC-15的機(jī)翼受發(fā)動(dòng)機(jī)高溫噴流的沖蝕情況要好于YC-14。但既便如此，當(dāng)時(shí)麥道公司為了控制成本，曾經(jīng)企圖使用鋁合金制造YC-15的襟翼，然而卻始終無法規(guī)避高溫尾氣沖刷下襟翼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及壽命等的一系列問題，最后不得不仍舊改為鈦合金來制造才滿足了要求（僅此一項(xiàng)，就使麥道付出了很大的代價(jià)才得以解決，YC-14的情況也就可想而知了）。我們從所應(yīng)用的“下表面吹氣增升技術(shù)”可以看出，YC-15所走的技術(shù)路線是較為保守的——為了有效控制成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，寧可在部分性能上作出一定的妥協(xié)，以圖獲得最佳的性價(jià)比優(yōu)勢。

另一方面，雖然AMST的目標(biāo)是C-130級(jí)別的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)，但相對(duì)于安-24之類的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)，AMST顯然在起飛重量上都要高出一個(gè)級(jí)別，屬于大型飛機(jī)范疇，選擇大推力發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)屬必然。因?yàn)閯?dòng)力增升技術(shù)其實(shí)就是讓發(fā)動(dòng)機(jī)的噴流（螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)則是滑流）流過機(jī)翼，利用后緣襟翼的引流偏轉(zhuǎn)使高速氣流向下偏折，從而增大升力。這種增升方法實(shí)質(zhì)上是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力轉(zhuǎn)向，增升能力雖然遠(yuǎn)高于氣動(dòng)力增升方式，但因此也會(huì)損失一定的推力。所以，采用這種技術(shù)的運(yùn)輸機(jī)推重比要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通運(yùn)輸機(jī)才行，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提出了更高的要求。YC-14和YC-15的推重比就達(dá)到0.4～0.6，比當(dāng)時(shí)普通的軍用運(yùn)輸機(jī)高出0.5～1倍。然而，由于發(fā)動(dòng)機(jī)推力是與噴流對(duì)機(jī)翼及襟翼的沖刷、燒蝕程度呈正比的。所以，在對(duì)待這個(gè)問題上，麥道表現(xiàn)出了與波音完全不同的行事風(fēng)格。

對(duì)于這個(gè)問題，從某種意義上來講，波音工程師的思維多少有些直線性——既然強(qiáng)調(diào)STOL，那便采用在性能上效果最佳的USB技術(shù)；既然需要高推重比，那就直接裝2臺(tái)技術(shù)最先進(jìn)、推力最大的CFD6-50D渦扇引擎；既然發(fā)動(dòng)機(jī)噴流沖蝕問題嚴(yán)重，那就多用鈦合金。這樣設(shè)計(jì)出的YC-14固然在先進(jìn)性與性能上令人側(cè)目，然而造價(jià)與技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)方面卻成了一塊短板。相比之下，對(duì)于取舍之道，麥道工程師們則要精明得多。從一開始，他們便沒有將目光盯在CFD6-50D這樣的大推王身上，而是非常務(wù)實(shí)的選擇了4具單臺(tái)推力只及CFD6-50D 1/3的普惠JT8D-17渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（CFD6-50D推力226千牛，JT8D-17推力71千牛）。如此選擇的用意其實(shí)非常明顯：一方面，JT8D-17在技術(shù)上較CFD6-50D更為成熟，而且同級(jí)別推力的類似型號(hào)選擇較多，具備一定的可替代性，整個(gè)項(xiàng)目不至因引擎問題而被拖后腿；另一方面，裝有4臺(tái)JT8D-17的YC-15在安全性上無論如何也要好于只裝有2臺(tái)CFD6-50D的YC-14，這一點(diǎn)對(duì)一架軍用運(yùn)輸機(jī)而言可謂甚為重要（從YC-14兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)短艙間的間距來看，雙發(fā)的YC-14對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性問題并非完全沒有考慮）。更何況，從設(shè)計(jì)角度來看，由于單臺(tái)推力較小，JT8D-17的噴流溫度與CFD6-50D差距較大，再加上由于采用的是“下表面吹氣增升技術(shù)”，整個(gè)只有襟翼會(huì)受到高溫氣流最嚴(yán)重的沖蝕，所以YC-15機(jī)翼結(jié)構(gòu)壽命要大大優(yōu)于競爭對(duì)手YC-14，相應(yīng)的可出勤率也必然更加出色。綜上幾點(diǎn)，我們可以看出，YC-15這種看似保守的設(shè)計(jì)風(fēng)格，實(shí)則掩蓋著一種令人值得深深品味的睿智，后來C-17的成功便根植于此。

值得一提的是，由于設(shè)計(jì)理念的差異，單就增升技術(shù)手段而言，麥道的YC-15與波音的YC-14可謂各有千秋。不過在某些方面，雙方的觀點(diǎn)還是有趨于一致的地方，YC-15的超臨界機(jī)翼（supercritical airfoil）便是如此。同“下表面吹氣增升”技術(shù)一樣，超臨界機(jī)翼技術(shù)在當(dāng)時(shí)屬于不折不扣的前沿技術(shù)，都是伴隨著噴氣動(dòng)力大轉(zhuǎn)型而來的時(shí)代產(chǎn)物。自從人類一腳踏入噴氣時(shí)代以來，飛行速度的紀(jì)錄被不斷改寫，到了70年代，3馬赫乃至更高的馬赫數(shù)對(duì)人類而言已經(jīng)不是夢想而是唾手可得的現(xiàn)實(shí)。不過，對(duì)于軍用運(yùn)輸機(jī)而言，雖然飛行速度的提高同樣是令人期盼的，但受時(shí)代技術(shù)條件限制，人類還沒有能力研制出在油耗水平上與螺旋槳?jiǎng)恿ο喑制降臏u噴/渦扇動(dòng)力，所以大型運(yùn)輸機(jī)的速度也并非是越快越好——在確保經(jīng)濟(jì)性（續(xù)航能力）的前提下，飛行馬赫數(shù)不宜超過臨界馬赫數(shù)（一般來講，當(dāng)飛行速度足夠高時(shí)（約相當(dāng)于馬赫數(shù)0.85～0.9），翼型上表面的局部流速可達(dá)到音速，這時(shí)的飛行馬赫數(shù)稱為臨界馬赫數(shù)）。因此，衡量一架亞音速軍用運(yùn)輸機(jī)的常規(guī)飛行性能，很重要的一條指標(biāo)就是其臨界馬赫數(shù)。而要推遲臨界馬赫數(shù)（也就是提高臨界馬赫數(shù)），辦法無非就是減小機(jī)翼厚度或采用大角度后掠翼?？上У氖?，這兩個(gè)辦法都會(huì)增加結(jié)構(gòu)重量，而且低速氣動(dòng)性能不佳，所以對(duì)大型運(yùn)輸機(jī)而言并不可取。

為了解決這個(gè)矛盾，NASA蘭利研究中心的R·T·惠特科姆于 1967年提出了一種被稱為“超臨界機(jī)翼”的翼型構(gòu)想，以提高機(jī)翼的臨界馬赫數(shù)，使機(jī)翼在高亞音速時(shí)阻力急劇增大的現(xiàn)象推遲發(fā)生。其特點(diǎn)是前緣較普通翼型鈍圓，上表面平坦，下表面接近后緣處有反凹，后緣薄，而且向下彎曲。由于超臨界翼型的前緣鈍圓，氣流繞流時(shí)速度增加較少，平坦的上表面又使局部流速變化不大，因此只有在飛行馬赫數(shù)較高時(shí)，上表面局部氣流才達(dá)到音速，從而達(dá)到提高臨界馬赫數(shù)的目的。此外，采用超臨界機(jī)翼不但可以推遲臨界馬赫數(shù)，而且還不必付出增加機(jī)翼重量的代價(jià)。如果帶后掠翼的高亞音速飛機(jī)改用超臨界機(jī)翼，在保持飛行速度不變的情況下，可以在機(jī)翼厚度不變時(shí)改用平直機(jī)翼，這樣就可減輕機(jī)翼重量，同時(shí)改善機(jī)翼的低速氣動(dòng)特性。如維持后掠角不變而采用厚機(jī)翼，同樣可降低機(jī)翼重量，還可增加機(jī)翼內(nèi)的容積，用以放置燃油或其他設(shè)備。R·T·惠特科姆的“超臨界機(jī)翼”的翼型構(gòu)想一經(jīng)推出，馬上在航空界引起了巨大反響，后來廣泛地應(yīng)用到具體型號(hào)中，如A320、A330/340，B767等。NASA甚至專門將1架F-8A改為了TF-8A超臨界機(jī)翼技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。

1970年1月， NASA在為1架狀態(tài)良好的量產(chǎn)型F-8A“十字軍戰(zhàn)士”換裝了超臨界機(jī)翼后，以TF-8A SCW超臨界機(jī)翼先進(jìn)技術(shù)試驗(yàn)機(jī)的名義投入了試飛，改裝耗資約180萬美元（1969年幣值）。機(jī)翼由羅克韋爾國際公司北美航空系統(tǒng)分部制造，1969年交付NASA，1970年1月開始整機(jī)組裝。作為該項(xiàng)目的兩個(gè)關(guān)鍵人物，NASA首席工程師約翰·麥克蒂格（John McTigue）與試飛員湯姆·摩瑞（Tom Murtry）付出了大量心血。從1970年3月9日首飛到1973年5月23日完成最后一次飛行測試，TF-8A項(xiàng)目共持續(xù)了3年，獲得了大量的一手珍貴數(shù)據(jù)，為超臨界機(jī)翼技術(shù)的實(shí)用化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在拿到TF-8A的試飛數(shù)據(jù)后，麥道很快便決定要做“第一個(gè)敢吃螃蟹者”，將TF-8A的試驗(yàn)成果應(yīng)用到在自己的AMST方案中。風(fēng)洞測試表明，相對(duì)于普通翼型，YC-15超臨界機(jī)翼的耐波阻性能提高了30%。至此，麥道確定了“下表面吹氣增升襟翼”+4發(fā)翼下吊艙式渦扇引擎+超臨界機(jī)翼的YC-15設(shè)計(jì)方案中，我們其實(shí)已經(jīng)能夠從中清晰看到日后“環(huán)球霸王”Ⅲ的影子了。

YC-15技術(shù)特點(diǎn)概覽

與YC-14相比，YC-15的整體布局似乎較為“平庸”，但“平庸”有時(shí)也意味著經(jīng)典。就整體而言， YC-15采用上單翼、高平尾、機(jī)腹多輪起落架和翼下四發(fā)布局。上單翼有利于保證翼下發(fā)動(dòng)機(jī)的離地凈空，避免在粗糙跑道上起飛、降落時(shí)地面揚(yáng)起的砂石損壞發(fā)動(dòng)機(jī)；多輪起落架是降低對(duì)野戰(zhàn)機(jī)場跑道壓力所必需的，也有利于降低機(jī)艙地板高度和尾門-裝卸跳板的角度，便利快速裝卸和車輛駛?cè)腭偝?；高平尾降低平尾下洗氣流?duì)機(jī)尾空投的影響；四發(fā)則保證強(qiáng)勁動(dòng)力，有利于縮短起飛距離，或者在敵人火力下空投完成后迅速加速爬升離開，并增加抗戰(zhàn)損能力。

另外，美國空軍啟動(dòng)AMST項(xiàng)目來代替C-130的初衷，除了強(qiáng)烈期盼更加出色的野戰(zhàn)起降性能外，對(duì)后者所采用的螺旋槳?jiǎng)恿ν七M(jìn)效率不滿也是一個(gè)很重要的因素。因此，從一開始麥道便確定自己的AMST方案要采用噴氣動(dòng)力實(shí)際上具有雙重考慮：一方面，螺旋槳?jiǎng)恿Φ耐屏κ噶勘容^“散”，利用附面層吸附效應(yīng)的上表面吹氣增升技術(shù)很難在螺旋槳飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)（除非要利用異常巨大的襟翼以及翼尖包圍的垂板來加以實(shí)現(xiàn)），必須要采用噴氣動(dòng)力才能發(fā)揮出“下表面吹氣增升”技術(shù)的最大效率。這也是為什么，利用附面層吸附效應(yīng)進(jìn)行增升這個(gè)非常具有吸引力的設(shè)想，遲遲在人類進(jìn)入噴氣時(shí)代后，最終才在兩個(gè)AMST方案上得以真正實(shí)用化的原因。另一方面，噴氣動(dòng)力也能夠?qū)崿F(xiàn)比螺旋槳?jiǎng)恿Ω叩耐七M(jìn)效率。盡管，C-130各型裝備的T56系列渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)功率高達(dá)4050～4900軸馬力（約3017～3487千瓦），然而當(dāng)速度達(dá)到800千米/時(shí)后，由于螺旋槳始終在高速旋轉(zhuǎn)，槳尖部分實(shí)際上已接近了音速，這種跨音速流場的直接后果就是螺旋槳的效率急劇下降，推力大幅下滑，飛行速度已經(jīng)達(dá)到了極限。而且這種極限與發(fā)動(dòng)機(jī)功率強(qiáng)大與否無關(guān)，只與螺旋槳?jiǎng)恿Ρ旧淼脑硐拗朴嘘P(guān)，要進(jìn)一步提高飛行性能，唯一的出路只能是噴氣動(dòng)力。

讓我們?cè)倏碮C-15的技術(shù)細(xì)節(jié)。YC-15機(jī)體結(jié)構(gòu)69.3%是鋁合金，12.3%為合金鋼，10.3%是欽合金，其余的8.1%則是復(fù)合材料。操縱面、起落架護(hù)板、整流片和整流罩等均采用先進(jìn)的復(fù)合材料制造。懸臂式上單翼后掠角25°，采用超臨界翼型，由破損安全盒形結(jié)構(gòu)由多梁和機(jī)加擠壓蒙皮壁板組成。而且特別值得一提的是，機(jī)翼蒙皮采用長度為21.33米長壁板制成，這是70年代美國所能生產(chǎn)的最大鋁合金飛機(jī)部件。20%翼展處翼型為NACA0021（修形），48.2%和65%處則為NACA0052（修形）。1/4弦線后掠角25°，下反角5°30′，翼根安裝角3°30′。靜平衡鋁合金副翼。襟翼前面有簡單鉸接的鈦合金擾流片，無配平調(diào)整片，副翼和后緣襟翼由液壓伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。4臺(tái)普惠JTSD-17渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)短艙以懸吊式掛架掛于機(jī)翼的前下方，每具掛架由數(shù)件鑄鋁螺樁結(jié)構(gòu)與機(jī)翼相搭接，使外掛載和機(jī)翼間有連續(xù)的負(fù)載路徑，其短艙幾乎完全伸出在機(jī)翼的前面，這使尾噴口能夠緊靠機(jī)翼前緣的下側(cè)。由于掛架和發(fā)動(dòng)機(jī)很靠近，在基于嚴(yán)酷的強(qiáng)度及溫度條件考慮下，掛架主要由鈦合金材料制造。

YC-15的發(fā)動(dòng)機(jī)短艙由鋁合金、鈦合金、碳環(huán)氧樹脂和碳聚酰亞等復(fù)合材料構(gòu)件構(gòu)成。采用破損安全技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝掛架有一個(gè)可互換的工藝接頭，它位于機(jī)翼前緣前方，其作用就是當(dāng)拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)掛架時(shí)不會(huì)影響掛架與機(jī)翼的連接。掛架包皮由耐熱的鈦合金材料制成，掛架下梁及其兩側(cè)壁板構(gòu)成第一塊防火壁。發(fā)動(dòng)機(jī)短艙掛架與機(jī)翼通過鍛造鋁合金構(gòu)件相連，這個(gè)連接件與掛架結(jié)合的部位是第二塊防火壁。通過精巧設(shè)計(jì)，YC-15的發(fā)動(dòng)機(jī)擁有很強(qiáng)的抗戰(zhàn)損能力。而且為了保證飛行安全，麥道公司特別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了多次抗鳥撞試驗(yàn)。YC-15的機(jī)翼增升裝置包括全翼展的前緣縫翼和占翼展2/3的雙縫吹氣襟翼，襟翼可以放置在任一中間位置以便優(yōu)化飛行狀態(tài)。當(dāng)然，由于該雙縫襟翼偏轉(zhuǎn)后距地面較近，無論飛機(jī)在機(jī)場或砂石路面起降，都會(huì)將雨水或地面積水等卷到襟翼上，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的化學(xué)腐蝕。再加上由于要求能在未鋪設(shè)的野戰(zhàn)機(jī)場起降，襟翼結(jié)構(gòu)還必須承受起降時(shí)氣流卷起的砂石撞擊。另外，動(dòng)力增升技術(shù)在襟翼和機(jī)翼結(jié)構(gòu)上處理不當(dāng)，還會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的顫振，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求很高。所以，對(duì)于YC-15的襟翼無論是結(jié)構(gòu)還是材料以及加工工藝等方面，都有比較高的要求。

（未完待續(xù)）

（編輯/一翔）