特種機是執(zhí)行特殊任務(wù)的飛機,是現(xiàn)代空中力量的重要組成部分。主要是指執(zhí)行專門任務(wù),如偵察、巡邏、預(yù)警、通訊、指揮、干擾、電子戰(zhàn)、心理戰(zhàn)、空中加油等任務(wù)的飛機。特種機的發(fā)展來看,由于特種機存在批量小,多品種的特點,很少采用全新設(shè)計一種機型的情況,現(xiàn)代特種機大多數(shù)是由運輸類飛機改裝、改型而成的,因此,特種機的發(fā)展首先取決于平臺的發(fā)展、其次才是任務(wù)系統(tǒng)和設(shè)備的發(fā)展,然后是二者在改裝中綜合、集成的發(fā)展??梢赃x作特種機平臺的主要有軍用運輸機,如運8、伊爾76等;民用運輸機,如波音737、波音767、空中巴士330等;輕型運輸機,如薩博2000、灣流等。實際上,在國際上特種機的平臺越來越傾向選用民用規(guī)范,也就是選用民用運輸機的適航條例作為型號設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ),民用運輸機安全性高、可靠性好、經(jīng)濟性優(yōu)異,這對于確保價格昂貴、戰(zhàn)略價值較大的特種機的安全具有重要意義。
我國使用的民用運輸機通常來自歐美國家,改裝用于軍事用途的特種機受到很多限制,因此,我國國的特種機平臺絕大部分都來自軍用平臺。我國特種機的研制最初始于20世紀60年代末,以蘇聯(lián)的遠程轟炸機圖-4為載機平臺改裝的空中預(yù)警機。同一時期,我國還以圖-4為平臺改裝了電子偵察機和電子干擾機,但是無論是載機平臺還是當時中國的電子系統(tǒng)的水平都比較差,所以這些飛機大多沒有投入真正的使用。我國特種機(也稱高新機)的真正發(fā)展是近30年的事情,得益于我國航空科技和電子科技的迅速發(fā)展,特別是我國運8型運輸機的研制成功,也揭開了運8飛機改進改型的發(fā)展序幕,為我國特種機的發(fā)展源源不斷的提供了平臺。到目前為止,以運8平臺相繼研制成功了海上巡邏機、海上警戒機、電子偵察機、電子干擾機、空中預(yù)警機、反潛巡邏機等不同類型的特種機。
運8是航空工業(yè)陜西飛機公司研制生產(chǎn)的一款中型、中程運輸機,1969年開始由西安飛機公司和603所在蘇聯(lián)AN-12基礎(chǔ)上測繪設(shè)計的,1974年首飛,1980年1月國家批準設(shè)計定型后轉(zhuǎn)入小批量生產(chǎn)。該機采用四臺WJ-6渦槳發(fā)動機,機翼為平直梯形上單翼,翼面為低阻層流翼型,在不大的阻力下,有很好的升力特征,在大攻角時有較好穩(wěn)定性和操縱性。
在原型機的基礎(chǔ)上,運8又推出了運載“黑鷹”直升機進出西藏的運8A、吊掛無偵-5無人機的運8E無人機母機、運8F-100郵政運輸機等;以及民用型貨機運8B,出口型貨機運8D2等。
運8A"黑鷹"載機
運8飛機是一種用途廣泛、發(fā)展?jié)摿Υ蟮倪\輸機,它為我國特種機發(fā)展提供了一個較為理想的平臺(實際上當時中國也沒有其他更好的選擇),并且在后續(xù)的改進改型中逐漸形成了三類平臺。
1、 運8飛機的I類平臺
80年代后期,運8進行首次重大改進,將非氣密貨艙改為氣密艙、后門改為下放式貨橋大門。運8C氣密型機于1990年首飛,1993年中交付使用。氣密型飛機極大的拓展了運8的應(yīng)用范圍,可用于空運貨物、人員和空投、空降,運送鮮活物品,小時候曾見過運8C運送活羊的報道,給筆者幼小的心靈留下了深刻的印象。以運8C為基礎(chǔ)又進行改進推出了運8F-200民用運輸機、三人體制的運8F-400民用型和運8F-600等幾種型號。運8 C氣密型飛機為特種機的研制奠定了基礎(chǔ),形成了運8飛機I類平臺。
運8 C氣密型
在運8I類平臺基礎(chǔ)上發(fā)展了運8警戒機、雷達電子試驗機和電子干擾機。
運8警戒機
雷達電子試驗機
電子干擾機
2、 運8飛機的II類平臺
再以運8C飛機為平臺改裝電子干擾機的時候,因為該型機巨大的電子天線整流罩導致飛機阻力增大,比較復(fù)雜的電子系統(tǒng)又導致飛機電源不足等技術(shù)困難。為了減阻,取消了后艙門,重新設(shè)計了尾段;換裝可驅(qū)動大功率發(fā)電機的WJ-6D發(fā)動機,這就形成了運8II類平臺。該平臺飛行阻力小,飛行性能好,能夠為大功率任務(wù)系統(tǒng)提供充足的用電保障和良好的工作環(huán)境。
運8遠程電子干擾機
3、 運8飛機的III類平臺
根據(jù)新型特種機的新要求,在空警200的研制中,結(jié)合飛機的新要求,對運8II類平臺進行了大幅度改進,從而誕生了運8III類平臺。該平臺換裝了大功率的WJ-6C發(fā)動機和配套的低噪聲六葉復(fù)合材料螺旋槳;提升了飛機的起飛重量;機翼采用整體壁板結(jié)構(gòu)油箱,機翼載油量大大增加,增加了飛機的航程、航時;該平臺還全新設(shè)計了“玻璃化”座艙,采用了全新的先進的綜合航空電子系統(tǒng)、顯示系統(tǒng);采用了新的儀表照明系統(tǒng),徹底改變了運8飛機照明方式,極大的改善了駕駛員的舒適度;新設(shè)計的助力飛行控制系統(tǒng),減小了操縱力,減輕了駕駛員工作負擔。運8III類平臺的載重能力和飛行性能都顯著的提高,機體壽命大幅增加,使用起來也更加方便。運8III類平臺的誕生,不但為特種機改裝提供了性能優(yōu)良的平臺,還以此平臺發(fā)展出了運9運輸機。
運8 III類平臺的玻璃化座艙
空警200預(yù)警機
運8反潛機
運9型運輸機
從運8系列特種機的發(fā)展我們可以看出,特種機的改裝模式主要有:一、飛機平臺主要性能同改裝的特種機相比,有較大裕度,對任務(wù)系統(tǒng)/設(shè)備適應(yīng)性強。這種改裝模式風險小、工作量不大、周期短、成本低,我國運8I類平臺基礎(chǔ)上的改裝就是如此。二、飛機平臺主要性能同特種機相比,有一定裕度,但是安裝的任務(wù)系統(tǒng)/設(shè)備對飛機性能影響較大,為此必須對基本平臺進行較大改進,這種模式難度較大,且有一定的技術(shù)風險。但是這是特種機改裝最常見的模式,運8II類平臺和III類平臺就是這種模式發(fā)展而來的。
特種機的改裝會加裝各類任務(wù)系統(tǒng)的傳感器、設(shè)備,比如天線、光電吊艙等,一般會改變原平臺的氣動設(shè)計,使得飛機的氣動特性惡化。以遠程電子干擾機為例,其機身兩側(cè)各安裝了1個多波束雷達干擾天線罩,這些新增的天線鼓包增加了飛機的最小阻力系數(shù)。又比如預(yù)警機的天線罩和支架會增加飛機的阻力系數(shù),降低飛機的航向穩(wěn)定性,所以需要在氣動設(shè)計上做出補償,在水平尾翼兩端安裝端板。
水平尾翼兩端的端板
特種機改裝的另一項重要的工作就是根據(jù)任務(wù)的需要,在機身內(nèi)部布置、安裝特種設(shè)備以及搭載執(zhí)行任務(wù)的空勤人員。飛機機艙通常分為若干功能區(qū),包括設(shè)備艙、工作艙和休息艙。設(shè)備艙主要布置無須經(jīng)常操作的設(shè)備,比如發(fā)射機、電源、機柜等,這些設(shè)備應(yīng)該盡量靠近外部天線所在位置。
工作艙主要布置控制臺、操作員和其他相關(guān)設(shè)備,它必須具備操作員正常、安全、舒適的工作環(huán)境。工作艙操作員及其工作臺有兩種布置方法:
1、 橫向并排布局
橫向并排,相鄰的操縱臺和操作員座位順航向設(shè)置,操作臺的一側(cè)為任務(wù)艙的通道。這種設(shè)計任務(wù)艙布置比較集中,工作臺比較靠近,操作員比較舒適;但是維護就不太方便,工作期間人員之間交流相對而言就沒那么方便。橫向布局要求機身比較寬,所以通常用于大型機比較多,比如E-3、E767,包括我國的空警2000也是采用橫向并排布局。
空警2000采用橫向并排布局
2、 縱向并排布局
縱向布局時,操作員面向一側(cè),座椅背面形成任務(wù)艙的通道,而操作臺緊靠機艙壁。這種布局,設(shè)備容易安裝,維護也方便,節(jié)省空間,工作期間操作員之間溝通也比較方便。比較適合中小型機,特別是飛機機身比較窄的情況下適合采用這種布局。比如E-2C、薩博2000 AEW&C,包括我國的Y8系列高新機通常也是采用這種布局。
運8反潛機采用的縱向并排布局
休息艙的設(shè)置和設(shè)施視飛行值勤時間的長短而定。一般來說,如果飛機在空中飛行時間較長,超過6h,應(yīng)該設(shè)置為操作員休息的設(shè)施。根據(jù)央視軍事最新的新聞片段,我們也可以看到我國的特種機也設(shè)置了休息艙,安排了3個高背座椅和2張床鋪,在休息艙的一角設(shè)置了2個標準航空廁所,還設(shè)置了民航客機上常見的廚房和食品柜。這些設(shè)施能夠為操作員提供良好的休息環(huán)境,提高了長航時條件下操作員的戰(zhàn)斗力。
采用民航標準的高背座椅和茶幾
可供2名操作員休息的雙層床
隨著我國經(jīng)濟社會和科學技術(shù)的發(fā)展,我國航空工業(yè)的長足進步,隨著運20運輸機批量裝備部隊,C919民用運輸機研制工作穩(wěn)步推進,我們有理由相信,航空工業(yè)將為特種機提供性能更加優(yōu)良、更加完善的空中平臺。