谈起我国的运-20战略运输机,总有人为该机没有装备吹气襟翼感到遗憾,因为这种增升技术能大幅提高机翼的低速升力,从而降低起降速度,缩短滑跑距离,这对军用运输机来说具有显而易见的好处。
C-17的吹气襟翼
吹气襟翼技术就是在襟翼下偏时,把喷气发动机低压压气机通过管道从襟翼上表面排出,高速气流提高了襟翼上表面的空气流动的速度,给上表面的附面层补充能量。并通过大的偏转角由向心力和压差的平衡保持附着流动,延缓和推迟了气流的分离,从而提高最大升力系数,缩短飞机起降滑跑距离。
C-17的发动机喷流直接冲刷吹气襟翼
这种内部吹气襟翼技术在战斗机上的应用已经比比皆是,如我国的歼-7III战斗机,以及美国的F-4战斗机,麦道公司的YC-15 AMST原型机则是首次采用外部吹气襟翼技术的运输机。
AMST是美国空军“先进中型短距起降运输机”项目的缩写,启动于上世纪70年代初,波音的YC-14和麦道的YC-15进入最后的竞争。AMST是C-130“大力神”的后继机,美国空军要求该机的短距起降性能要比“大力神”大幅提高75%,所以两家公司在增升方面动足了脑筋。
J-7II的吹气襟翼
YC-15采用了吹气襟翼增升技术,机翼前缘后掠角5.9度,采用美国宇航局发明的超临界翼型,外部吹气襟翼(EBF)的长度占据了机翼后缘的四分之三。吹气襟翼展开后相当壮观,双缝襟翼能把发动机喷气偏折向下,产生垂直升力,剩余喷气则通过开缝流过襟翼上表面,进一步增加升力。试飞表明YC-15襟翼下偏时,发动机喷气产生的垂直升力和环流升力使飞机能以较低的进场空速(每小时215公里)和较大的下降速率(每秒钟4.6米)迅速接地。
YC14和YC-15的襟翼技术
YC-14则采用上表面吹气技术,这是一种基于康达效应的技术。在波音YC-14上,发动机喷气就是流体,机翼和襟翼组件就是弯曲表面,发动机后面的襟翼下偏到接近垂直的90度,在康达效应的作用下使部分发动机喷气向下偏转产生垂直升力。这种技术让这架波音727大小飞机在装在12吨货物后还能以每小时160公里的速度降落在一条600米的跑道上。
最后随着美国空军作战需求的变化,YC-14和YC-15都没有投产,YC-15的基本布局和增升技术被麦道的C-17“环球霸王III”战略运输机继承。C-17采用了双缝外部吹气襟翼,襟翼下偏后直接处于发动机喷流中,增升效果比普通开缝襟翼好上得多。
YC-15的吹气襟翼
那么运-20为什么不采用这么牛的增升技术呢?原因有二。
一是外部吹气襟翼对发动机推力要求高,因为襟翼下偏后会使发动机喷流偏折,在产生垂直升力的同时也降低了水平推力,使用推力过小的发动机很可能造成增升不成蚀把米的后果。运-20的D-30KP-2最大推力只有12.5吨,在未来换装推力14吨级的涡扇-20后才能实现66吨的最大载荷能力,所以D-30KP-2并不适用来搭配外部吹气襟翼。
等WS-20上马后,运-20改吹气襟翼也不是不可能,就看军方有没有需求了
二是外部吹气襟翼对材料要求很高。C-17的襟翼为了抵御发动机喷流的高温而采用钛合金制造,同时由于挂架和发动机靠得很近,在强度及温度的考虑下,挂架也主要采用钛合金材料制造。此外高温高度气流对襟翼冲涮导致的振动和疲劳也是需要考虑的问题。我国之前没有此方面的技术积累,所以出于稳妥起见,运-20最终采用了类似伊尔-76的后退式三缝襟翼。
运-20采用了类似伊尔-76的三缝襟翼
毕竟对于战略运输机来说,很少有像C-17这样过分强调短距起降性能的,所以运-20在换装了WS-20以后能不能上吹气襟翼就看我国军方有没有需求了。(作者署名:空军之翼)