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資料圖：各國運輸機同比例側視圖。

　　運-20是中國自行研製的第一種大型運輸機，也是當今世界上最重要的大型運輸機之一。一般認為，運-20的機長47米，翼展45米，機高15 米，最大起飛重量220噸，最大載重量66噸。相比之下，伊爾-76(以最新版本伊爾-76TD-90為例)的機長46.59米，翼展50.5米，機高 14.76米，最大起飛重量195噸，最大載重量50噸；C-17的機長53米，翼展51.75米，機高16.8米，最大起飛重量265噸，最大載重量 77.5噸；空客A-400M的機長45.1米，翼展42.4米，機高14.7米，最大起飛重量141噸，最大載重量37噸；安-70的機長40.7米， 翼展44.06米，機高16.38米，最大起飛重量145噸，最大載重量47噸。

　　運-20的基本布局符合當代大型運輸機的主流，採用上單翼、高平尾、機腹多輪起落架和翼下發動機布局。但飛機和人一樣，單純羅列主要身體特徵，那所有的人都是一樣的。運-20也一樣，在外觀上和C-17、伊爾-76很相似，但有一些關鍵的不同。

資料圖：高山繪製的大運、伊爾-76、A400M 對比圖。

　　運-20的中央翼盒不穿過桶形機體，而在外部和桶形機體連接，這造成了“駝背”的外觀。外置翼盒的好處是保持機體內徑的完整，整個機艙長度里 機艙高度都是一致的，有利於按照最大高度裝載單件的長大貨物。但外置翼盒的壞處也是明顯的，增加了阻力。不光暴露的翼盒本身增加阻力，用於和機體圓滑過渡的整流罩也加大，增加了重量和阻力。伊爾-76對中央翼盒的位置是和運-20一樣的。相比之下，C-17的中央翼盒穿過桶形機體的頂部，從機艙內部看，可 以看到翼盒明顯“侵入”中段機艙的頂部，局部降低了機艙高度，使得按照前段和後段的最大高度裝載單件的長大貨物不可能。但埋入機體的中央翼盒大大降低了阻力，整流罩較小則進一步降低了阻力。

　　外置還是內置中央翼盒的做法不能簡單地說好還是不好，或者哪一個技術水平更高。現代民航客機都採用內置中央翼盒，中國的C-919也不例外，盡 管和世界上其他同類客機一樣是下單翼，而不是C-17那樣的上單翼。就結構而言，上置還是下置的內置翼盒沒有原則差別，軍用運輸機的機翼受力情況比較惡劣，但民航客機的翼盒還是主起落架的安裝點，受力情況同樣嚴峻。外置還是內置翼盒的關鍵在於機艙內部尺寸。現代運輸機的主要任務不再是運送人員，從C- 130到C-17，運兵量的增加與起飛總重或者載重量的增加簡直不成比例，只要航程足夠，用C-17運兵比用C-130運兵一點優越性也沒有。但C-17 增加的不僅僅是載重量，也是運送長大尺寸貨物的能力。現代裝備不僅有坦克那樣沉重的實心大傢伙，也有雷達車、導彈發射車那樣龐大但並不特別沉重的空心大傢伙，而且後者越來越多，所以現代運輸機的機艙尺寸至少和載重量一樣重要，伊爾-476那樣載重量增加但機艙尺寸依然很受局限的“新型運輸機”不大受歡迎就 是這個道理。

資料圖：伊爾-76貨艙尺寸。

　　C-130的機艙寬度只有3米，高度2.74米；伊爾-76的機艙寬度也只有3.16米，高度稍高，達到3.26米；C-17的機艙寬度則達到5.49米，機艙最大高度4.5米，但翼下只有3.76米。這裡的寬度和高度都是最大可載貨物的寬度和高度，因為鼓出的機艙側壁實際上對於載貨沒有多少用處。運-20的機艙尺度還沒有可靠數據，應該在伊爾-76和C-17之間。比較數據容易看出，C-17的翼下機艙高度儘管降低了，但還是高於伊爾-76。 換句話說，並不低。對於C-17來說，機艙尺度用來運載低矮、沉重的坦克足夠了。對於特別高大的貨物，只要在長度上能在後艙容納下，並沒有必要達到全長全高。或者說，美國空軍對於全長全高沒有需求。雷達車高大，但並不長；美國沒有運送機動彈道導彈發射車的需求，加上還有C-5的存在，C-17的機艙高度並 不是一個問題。伊爾-76則不然，如果沿用C-17同樣的機艙高度損失數據，也就是0.74米，伊爾-76的機艙高度將在局部下降到可憐的2.52米，還 不到C-130的機艙高度。即使伊爾-76的中央翼盒沒有C-17那樣肥厚，機艙高度的損失也同樣是不可忍受的。對於運-20來說，也有同樣的問題，除非達到C-17相似的機艙寬度，否則採用內置翼盒的話最低機艙高度將不優於伊爾-76，中國可沒有C-5或者安-124幫忙運載運-20裝運不下的超尺寸貨物。如果不出意料，運-20的機艙寬度將在4-5米之間，高度也在4米左右，高於C-17的翼下段，但低於C-17的前段和後段，而與機艙寬度相適應。換句話說，起飛總重、推力、載重量等要求決定了機艙寬度，而機艙寬度一旦決定，外置翼盒還是內置翼盒是由機艙高度要求決定的。對於運-20的尺度來說，採用外置翼盒是唯一合理的選擇。

資料圖：C-17貨艙尺寸，可以看到翼盒的影響。

　　如果固定機艙最低高度，但把機體直徑增加，使得中央翼盒內置，這可以降低中央翼盒導致的阻力，但將大幅度增加機體重量和阻力。假定機艙高度要求 4米、翼盒厚度0.7米的話，外置翼盒的機體直徑保持為4米，機體周長為12.56米；內置翼盒則機體直徑增加到4.7米，機體周長增加到14.76米。 這當然是簡單化的計算，沒有考慮艙壁厚度和其他因素，也沒有考慮增大直徑後保持機體強度所需要的額外加強，但僅僅基本的材料重量就要增加17.5%。較大 的機體直徑必然意味着拉長的機體，以保持合理的長細比，實際起飛總重將至少增加25-30%。增加的直徑使迎風面積也增加38%，增加的濕面積也意味着額 外的阻力。這一切都要求發動機推力相應增加。更大的運輸機當然具有更大的運載能力，但成本、油耗、技術風險也相應提高，更何況有需求問題。中國空軍並不需要C-17一級的運輸能力，或者說負擔不起這樣豪華的能力，運-20採用外置翼盒是必然的。

　　資料圖：2012年，珠海航展展出的我國大涵道比渦扇發動機。據悉，該發動機具有四大特點：高效率，低燃油消耗；高可靠性，長使用壽命；低排放，低噪音；低維護成本，維修性佳，將用於國產大飛機。

　　外置翼盒需要較大的整流罩，不光縱向需要更大的整流罩以便向機體上表面平滑過渡，橫向也需要較大的整流罩，以便整合翼根和機體之間的空間。較大整流罩的重量、阻力都增加，但內部燃油空間也增加，所以並不是一邊倒的壞事。在載重量方面，已經透露的66噸也是合理的，這和運-20的尺度相匹配。現在 還不知道這是配用4台D30渦扇還是換用4台國產新型大推力高涵道比渦扇後的載重量。4台索洛維耶夫D30達到66噸的載重量似乎超過了通常認為可能達到的水平。另一方面，索洛維耶夫D30是俄羅斯的第一代渦扇，中國正在為C-919配套研製的CJ-1000是第三代渦扇，並有消息說中國還在用為殲 -10、殲-11配套的“太行”的核心發動機同步研製高涵道比渦扇，這些新型渦扇的推力和耗油都優於D30，有望使運-20的性能達到新的水平。

資料圖：運-20換裝國產發動機對比想象圖。

　　運-20具有巨大的三縫襟翼，用於在起飛、降落時增升。有意思的是，運-20的襟翼設計和伊爾-76很相像，但不同於C-17。伊爾-76使用後退式三縫襟翼，其中第一道襟翼和第二道襟翼之間有明顯空隙。這是供翼下高壓氣流穿過去，對翼上氣流產生拉動作用，增加升力。這是一個比較傳統的設計，簡 單、有效。當然，簡單是原理上簡單，設計和製造上並不簡單，至少比非後退式的簡單襟翼複雜多了。但C-17採用雙縫的噴氣襟翼，不僅有同樣的縫隙，供下翼 面高壓氣流產生引射增升，還直接處於發動機噴流之中，極大地增強了增升作用，縮短起飛、降落距離。原理類似的吹氣襟翼在F-4“鬼怪”式戰鬥機上早就有應 用，但那是從發動機壓氣機引出氣流產生增升，C-17直接用發動機噴氣產生增升，增升效果強烈得多。

資料圖：運-20機翼上複雜的前後緣增升裝置以及擾流板。

　　運-20沒有採用噴氣襟翼可能有幾方面原因。除了噴氣襟翼本身的技術難度外，發動機推力不足可能是最大的障礙。噴氣襟翼放下後，接受發動機噴流的吹拂，將噴流部分向下偏轉，並通過縫隙引射增升，增升效果明顯。同時，噴氣襟翼要求發動機的推力軸線緊貼下翼面，這樣才能是襟翼處在噴流之中。但發動機 噴流緊貼下翼面可能影響噴流的發育。但另一方面，向下偏轉的推力軸線降低了實際向前的推力，在發動機推力不足的情況下，這是很要命的。噴流在噴出噴口之後，並不是像鉛筆一樣的直筒子，而是像喇叭口一樣散開，然後再形成捅形。這是因為高壓噴流在離開噴口之後，噴流中心的壓力使得噴流向壓力較低的環境空氣膨 脹出去，好像吹肥皂泡一樣。噴流的發育受到機翼下表面的阻礙的話，不光烘烤翼面結構，還會造成推力損失。考慮到要用推力不足的D30先飛起來，運-20不 能負擔這樣的推力損失。
　　另外，結構上的要求可能也是一大障礙。噴氣襟翼要求發動機噴口的軸線緊貼下翼面，這樣發動機吊艙必須向前、向上，基本平伸，吊架成為直直前伸的懸臂，基本平伸的發動機吊架還有迎風阻力較小的好處，但 沉重的重量對機翼形成很大的扭轉力矩，極大地提高了機翼剛度的要求，對吊架的剛性要求也較高。另外，噴氣襟翼本身也需要極大地加強，否則被強力的噴流吹散了架就不妙了。發動機噴流緊貼機翼下表面也提高了結構耐高溫的要求。所以和噴氣襟翼相適應的發動機的位置很講究，太高了要影響噴流發育，太低了要錯過襟翼 的位置，極大地加寬襟翼的寬度可以補償較低的發動機位置，但襟翼的重量大大增加。考慮到種種複雜性和實際效益，運-20沒有採用噴氣襟翼是謹慎的。

資料圖：吹氣襟翼對材料的要求很高，圖為C-17在野外機場降落並打開反推。

　　但運-20也沒有一味降低技術風險而放棄技術創新，運-20採用了超臨界翼。常規翼型大體上像為橫剖一半的水滴，前半部比較肥厚，後半部比較瘦削，後緣則是尖利的。氣流沿上表面加速，在接近音速時，儘管飛行速度尚未達到音速，但上表面局部速度已經達到甚至超過音速，形成強大的激波阻力。超臨界翼 是NASA氣動奇才理查德惠特康姆發明的，他還發明了導致超音速飛機蜂腰的面積律和眼下實行的翼尖小翼，對現代航空科技的影響無人可比。推遲激波產生的通常做法是採用很薄的翼型，並採用較大的後掠角，這不僅不利於低速飛行，也要為恢復結構剛性付出重量上的代價。超臨界翼一反常規機翼，上表面較為平坦，以減 少氣流加速，推遲和弱化激波的產生。這使得超臨界翼可以相對較厚，或者降低後掠角。較厚的機翼受力較好，結構重量較輕；較低的後掠角也降低機翼對翼根的扭矩，降低結構重量。超臨界翼的下表面前半段相對飽滿，後半段向上“挖掉”一塊，和上表面延伸過來的後緣下垂相對應，形成“鈎子”一樣的後緣。下表面壓力較 高，氣流貼附着挖出來的凹面流動，然後沿“鈎子”一樣的後緣向下流動，產生額外升力，補償上表面的升力損失。超臨界翼的前緣也比較鈍，迎面過來的氣流貼附較好，配合較低的後掠角，在低速時增加升力。超臨界翼已經成為現代客機和運輸機的典型翼型，不過從外觀上不容易看出端倪來。C-17也採用超臨界翼

　　比較有意思的是運-20的翼展。相比於C-17的51.75米的翼展和伊爾-76的50.5米的翼展，運-20的翼展只有45米，只比起飛總重 少1/3的空客A-400M的42.4米或者安-70的44.06米略大。這說明運-20的超臨界翼達到了很高的設計水平。運-20機翼另一個飽受疑問的 地方是沒有C-17或者現代民航客機上常見的翼尖小翼。翼尖小翼的作用是降低翼尖繞流，間接降低阻力。由於機翼下表面壓力高於上表面，翼尖附近的氣流不僅從前向後流動產生升力，還繞過翼尖形成“短路”的側向流動。這不僅導致翼尖升力損失，還產生強烈的翼尖渦流。渦流的能量最終來自發動機的推力，但這部分消耗的能量對於升力和速度毫無用處，所以形成阻力。翼尖小翼降低了翼尖繞流，具有顯著的增升減阻作用，相當於延長翼展。但翼尖小翼除了本身的重量和阻力外， 還要求機翼結構額外加強，導致額外的重量。所以翼尖小翼在設計中要在得失之間仔細權衡，不是包賺不賠的買賣。如果發動機推力足夠，可以用額外的推力補償翼尖小翼的增重，而在翼展大體不變的情況下獲得有效的增升，以增加飛機的起飛總重。但對於現階段的運-20來說，更大推力的發動機一時還沒有就緒，現有機翼設計已經保證了足夠的升力和起飛總重，就不必急於加裝翼尖小翼。等到更大推力的新型發動機就緒的時候，具備了增加起飛總重的條件，那時再加裝不遲。事實 上，C-17的翼尖小翼也是“後加”的。按照原設計，C-17的最優翼展應該為53.4米，但美國空軍規定了野戰機場的占地要求，在90米x120米的停 機坪上要能夠停放3架C-17，所以翼展只有縮短到50.3米，加裝翼尖小翼以補償翼展損失。算入略微外傾的小翼後，翼展增加到51.75米。運-20可 以反過來，在增重條件成熟的時候，加裝翼尖小翼，實現更大的等效翼展、更大的起飛重量和載重量。

資料圖：運-20的起落架布局。

　　運-20採用機腹起落架，每側三排，每排兩輪。這個安排是與空客A-400M和安-70相同的，與C-17的每側兩排、每排三輪不同。伊爾 -76更加極端，每側兩排、每排四輪，連前起落架都是單排四輪的，而所有其他主流運輸機都採用雙輪前起落架。多輪起落架的輪子越多，對地面的壓力越低，在簡易跑道上起飛、着陸的性能越好。另一方面，輪子橫排而不是縱排，後輪重蹈前輪胎跡的問題就越小。後輪重蹈前輪胎跡不僅在鬆軟地面可能造成後輪下陷，在硬 質跑道上也對同一表面反覆碾壓，增加跑道的損耗。但另一方面，輪子橫排不便於起落架的收藏，或者增大本來已經有很大鼓起的起落架艙，導致較大的重量和阻力；或者需要具有複雜的扭轉、摺疊機構的起落架，增加重量和降低可靠性。所以橫排輪子也不是只有優點、沒有缺點的。相對來說，運-20的三排六輪的重量、阻力和起落架複雜程度都較小，只要符合簡易跑道起落要求，還是不錯的選擇。

　　現代運輸機的尾門對快速裝卸非常重要。尾門放下後，是車輛和人員迅速進出的跳板，或者是空中空投的平台；尾門收起後，成為機尾密封結構的一部分，尾門上還可以額外裝載貨物。通常尾門分上下兩半，下半向外放下，上半向內收起，形成高大的裝卸通道。C-17隻有上下兩半，結構簡潔，密封較好，但尾錐因此相對寬扁，機尾的渦流比較嚴重，為此增加了兩片斜向的腹鰭進行局部導流，降低渦流影響。伊爾-76的上半比較複雜，中間部分和常規的上半一樣向上收起，左右兩片向外下垂打開，同樣形成高大的裝卸通道。但在尾門全部關閉的時候，尾錐比較尖瘦，阻力較小，氣動上更加優美。在空投中尾門打開時，左右兩片還 對機尾渦流起一定的屏蔽作用，降低渦流影響，改善空投環境。但伊爾-76的尾門結構複雜，重量較大，密封難度也更高。運-20採用了伊爾-76形式的尾 門。

資料圖：運-20採用了伊爾-76形式的尾門。

　　運-20的尾翼和C-17十分相像，同樣採用兩段式雙鉸舵面。也就是說，對於垂尾方向舵來說，上下兩段舵面可以分別運動，每段舵面還有像兩節鞭一樣的前後兩部分，後半可以在前半的基礎上進一步偏轉。高平尾也一樣，每側平尾有內外兩段，每段有前後兩部分，可以分別偏轉，提高操縱效率，降低鉸鏈力 矩。相比之下，伊爾-76就是簡單的單片式方向舵和升降舵。

　　作為中國第一架大型運輸機，運-20和世界上其他典型運輸機相比較是自然的。在現代運輸機中，C-17無疑代表了最高水平，或者說是豪華級的；伊爾-76已經有40年的歷史，但依然皮實、實用，代表了起碼水平，或者說是平民級的。運-20在載重量上介於兩者之間，在技術水平上也介於兩者之間，但 在很多方面更加靠近C-17。運-20的超臨界翼設計明顯比伊爾-76先進，翼身融合處的整流罩設計更為飽滿、精細，尾翼設計、起落架艙與機體的融合則和 C-17相近，但尾錐、尾門設計、襟翼設計和發動機吊掛方式則採取了伊爾-76的優點。和尺寸相近的空客A-400M或者安-70相比，運-20的起飛總重和載重量要大得多。在具體特徵上，運-20或許和世界上其他同類飛機有這樣那樣的相似之處，但就總體設計而言，運-20採用了具有中國特色的設計取捨， 不是對任何一架飛機的簡單模仿。總體平衡下來，運-20離世界最高水平還有差距，但已經達到了很高的技術水平。作為中國第一架大型運輸機，運-20的成就 是可喜可賀的。西飛幹得好！(作者署名：鼎盛 晨楓)

資料圖：運-20的尾翼和C-17十分相像，同樣採用兩段式雙鉸舵面。