空中巨兽，俄罗斯重型运输机方案“大象”，离飞起来还有多少时间？

2023年8月7日发(作者：桑琳)

宁津吧-

    随着前苏联解体，曾归属乌克兰的安东诺夫设计局也被划归给了乌克兰。然而，正式此举导致俄罗斯空军，无法再继续装备安东诺夫设计局研发的大型运输机，比如安124大型战略运输机等，现有的伊尔76已经不能满足俄罗斯空军的战略运输需要，而且由于俄罗斯在西方国家集体制裁下，经济情况每况愈下，已经无力去保养和维护这些大型装备了，此前有24架安124运输机，而现在只剩10架了！

   伊尔76为什么不能满足需求了呢？因为伊尔76虽然很先进，但是其航程和最大载重量都严重不足，最大载重量才40—50吨，最大航程才3650—4000公里左右，相比之下，安124最大载重量180吨，最大航程达到了12000公里左右，可以执行洲际运输和洲际战略投送任务！所以，在这种背景下，俄罗斯空军及俄罗斯国防部下达了最新型大型战略运输机的研制需求！伊尔108诞生，北约代号“大象”，意为力大无穷！

     按照《俄罗斯国家航空工业2013—2025年发展规划纲要》的第七条“航空科学和技术”的规划，将提供经费支持开展实验性的飞机和空气动力布局、设计、制造等研究。工业和贸易部设立了“运输机技术2021”研究，支持开展了“开发用于下一代运输机的概念和布局解决方案”的研究项目。2016年8月31日，TsAGI签订研究合同，正式开展！

    2017年7月，在俄罗斯2017莫斯科航展上公布了未来重型运输机概念设想图，并将其称之为“大象”。研究目标是为了替代安124运输机。初步设想的设计指标是民用最大载重量150—175多左右，航程7000公里；军用型最大载重量达180吨，航程5000公里左右，最大巡航速度每小时850公里！

    2018年12月底，TsAGI院长，在接受俄罗斯新社的采访中表示“按照和工业和贸易部签订的研究合同，大象项目工作仍然有很多难点，但是仍在继续，并为未来真正飞机研制提供技术储备。”2019年1月25号，TsAGI的专家为飞机设计了一种新的空气动力学模型，用于风洞实验研究。与大多数整体成型的气动模型不同的是，新模型只有机身是一体的，机翼等零部件都安装机身上可拆卸，简化了模型的制造，同时可对部件进行调整，可以获得不同构型的气动外形各种参数。

    现如今，大象已经完成初步金属模型制造，之后就是2019年11月公布照片和2020年3月完成两阶段风洞试验的第一阶段试验。

   2018年4月25日，在莫斯科航空学院的网络学术杂志《Trudy Mai》 的第99期上，TsAGI研究人员发表了一篇名为《Концептуальное  проектирование  тяжелого  транспортного  самолета  нового  поколения》的文章。这篇文章介绍了开展“大象”运输机飞机设计的思路，明确飞机基本设计前提，选定气动布局和参数，给出了两种结构布局，并进行了性能计算和分析。这里文章主要观点和结论进行介绍，对其他内容感兴趣可参考原文章。

   其实俄罗斯与乌克兰之间的争端一直都在，自从2014年克里米亚半岛事件后，俄乌之间关系迅速恶化，乌克兰由于经济问题加上国内政局动荡，无力与俄罗斯抗衡，但是在大型军用飞机设计和研究上，俄罗斯是不如乌克兰的。安124在TsAGI文章中指出，像安124这样的大型运输机在军事行动中和民用运输中都是不可缺少的，但是俄罗斯现在面临着所有安124都老化退役的问题，如果安124全部退役，那俄罗斯会丧失这样的运输能力，而且最重要的是，安124运输机装配的D—18T发动机在上个世纪九十年代中期实际上就已经停产了，没有可以供更换的发动机，用于维护和升级的部件也极度缺乏。

   虽然俄罗斯也一度想要重启生产线，但是也遇到了种种问题，首先就是授权问题，我们都知道安东诺夫设计局是乌克兰的，现在俄乌之间有矛盾，乌克兰怎么可能同意，况且这是乌克兰手里为数不多的底牌，可以用来制衡俄罗斯，所以这点是绝对不可能的：其次，安124是上个世纪七十年代的运输机，而气动、结构、材料等技术都已落后，燃油消耗也很大，现在去重启生产这样一款老旧飞机，显然是不现实的！最后就是重启生产线所带来的成本问题，如果贸然重开生产线，那俄罗斯要负担更大的经济压力！

   这里顺便再说一下，为什么要发展“大象”运输机的民用型号呢？那是因为单独满足俄罗斯空军的需求，研制和小规模生产重型运输机是非常昂贵的。但是一旦通过投入民用航空公司运营，增加订单数量，可以降低生产成本。目前市场上的民用运输机大多都是改装而来的，有的是民航客机，有的是军用运输机，例如图204S、空客A330—200F、波音梦想运输者、波音B777—8F等。只有少数航空公司运营着货桥和大开口舱门的运输机，因此，这些飞机装载常规集装箱的利用率不及其他货运飞机。像安124货舱装满集装箱时，就达不到最大商用载荷。但是安124能够运输各种各样的单件货物，这是其他货运飞机所比不了的主要竞争优势！因此，研制新的重型运输机应该既能替代俄军的安124，也应满足民航货运公司的需求，空运的经济型也应媲美其他货运飞机！

最终，选定的的设计指标有11点！1.飞机可达到150吨载荷，航程达到7000千米，最大载重量达到180吨；2.巡航速度850—900千米每小时，飞行高度9000—10000米左右；3.起飞距离2500—3000米；4.能够运载所有安124能够运载的特大型货物和重量可达150吨的单件货物；5.前后均有大开口货舱门和货桥；6.货舱可改装为双层，高度可调节，可方便装载各种集装箱和货盘，或者同样装载设备和人员，充分利用货舱空间；7.机舱内配有可装卸集装箱和货盘的机械设备；8.内置可拆式电动吊车，每台最大起重能力30吨；9.装载时间1—2小时；10.150吨单件货物装载时间4—6小时；11.使用最新型现代化航空电子设备和飞控系统！

    新一代重型运输机的总体布局参考了安124—100、安225和波音747—8F的特点，TsAGI应用自身开发的工程计算方法，进行反复迭代计算优化飞机布局参数。最终选择了常规气动布局，同时对一些非传统飞机布局进行分析，解释了没有选用的原因。一是“翼身融合布局（BWB）”运输机，这种布局由于增加了升力面，所以升阻比接近24，但是“大象运输机”能否承受住，是个问题，同时，缺少尾翼和平尾不利于俯仰力矩的控制，非对称机身制造也是难点；二是“混合翼身布局（HWB）”，虽然降低了飞控难度，但是增压对非对称机身强度的要求和机身的制造仍存在问题；三是“复合机身布局”，飞机在500吨同等起飞重量下，可以获得较小的翼展，但是只能在低空和马赫数0.4情况下才能获得高效率，如果对飞机气动布局进行优化，使其能在10000米左右高空，马赫数达到0.8，最终会面临HWB类似的缺陷。四是“双机身布局”，这种布局有一定潜力，可以减少机身尺寸，可以在机身之间的机翼下运载各种特大型货物，“同温层发射者”便是最好的例子，双机身的问题是起降距离远，机场移动困难，需要平衡机身的载重，侧风也对起降安全影响极大。五是“双机翼布局”飞机，可以减少翼展宽度，缺点包括动态稳定性差，额外机翼加固会增加阻力，生产成本高等。因此,TsAGI认为，传统布局飞机经过大量应用证明了其合理性和实用性，通过优化设计，可以得到安全可靠的飞机方案。经过迭代优化之后的大象运输机设计方案：“大象运输机”升阻比可达到18.5—19，配备先进的发动机，可以获得较大的推力和较高的燃油利用效率，展弦比≥10，根稍比≈4，采用超临界机翼，翼下挂装四台大推力发动机，采用可拆卸双层货舱，应用先进的金属材料和复合材料以及其他先进技术等。

“大象运输机”基本布局，货舱长45.6米，高5.2米，安124货舱长和高分别为36.48米和4.4米。根据不同任务运载任务需求，TsAGI分别设计了两种不同宽度的机身方案，窄体方案机身货舱宽×高为5.3米×5.2米，双层货舱适合空运普通货物，是针对航空公司进行优化。宽体方案机身货舱为6.4×5.2米，能够空运装甲车辆，例如卡车、运兵车、装甲车等。

可以看出阻力降低了，窄体方案中横截面积最小，宽体优势是可以装载大型车辆。

   相比之下，“大象”运输机在空间利用上比安124和安225这样的飞机要强得多。

   经过优化计算后，得出了较为详细的“大象”运输机数据！飞机总体布局为常规布局，后掠双单翼，翼下挂载4台发动机，后掠尾翼位于机身尾部。机翼有整体油箱，机翼展弦比为10.34，机翼呈梯形，根梢比为4，1/4弦线处后掠角为27.5°，机翼相对厚度为14％—12％—10％，翼型根据巡航速度进行了优化，配有可折叠翼梢小翼，减少翼展宽度。机身有机头和机尾有两个大开口货舱门，有货桥，可在一定角度锁定，机头舱门是机鼻向上抬起，机尾舱门为三开门；机身内有两个增压区；上层驾驶舱、休息室和客舱最大压力差为0.55×105Pa，下层货舱为0.25×105Pa。使用四台PD—35发动机，单台最大推力32—35吨。

    “大象”运输机起飞需要跑道3000米，对比安124最大起飞重量406吨，需要跑道3200米，747最大起飞重量为447.6吨，需要跑道3400米，大象运输机也具有一定优势，综合能力更加突出。

   作为着眼于新一代重型运输机方案探索，具有预先研究性质的实验项目，大象运输机略显创新不足，因此，从克制成本和稳妥生产等原因来看，仍选择常规布局方案，如此选择确实是合理的。俄罗斯在目前财政较为紧张的情况下，仍然分阶段启动老旧机型的替换工作，维持较为完整的运输机体系，而且伊尔106也在研制中，可以说，俄罗斯军事发展还是很有前途的。但是俄罗斯这款飞机在短时间内还是不可能成真，或许吧！

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