戰略運輸機是指主要承擔遠距離、大量兵員和大型武器裝備運輸任務的軍用運輸機,其特點是運載能力強,載重量超過40噸,航程遠,正常裝載航程超過4000千米,能空降、空投和快速裝卸,主要是在遠離作戰地區的大型/中型機場起降,必要時也可在野戰機場起降。
1962年,蘇聯開展了大型戰略運輸機安-22運輸機的研制。20世紀70年代,蘇聯的伊爾-76大型戰略運輸機交付使用。美國同期的典型機型為C-5大型戰略運輸機。20世紀80年代中期,蘇聯開始研制安-70運輸機飛機。美國麥道公司研制的C-17運輸機“環球霸王Ⅲ”是同期產品。21世紀,國產自主研發的首款大型運輸機運-20飛機以及配裝的自行研制的大涵道比渦扇發動機已實現首飛。
發展沿革
研發背景
大型運輸機的數量與質量是衡量戰略空軍的關鍵指標,大型軍用運輸機能在較短的時間內將作戰人員、重型裝備投送至戰區,增強部隊的投送能力相當于擴大了部隊的規模,無形中提高整支軍隊的作戰實力,因此,世界范圍內主要的軍事強國都十分重視大型運輸機的發展。
尤其是在冷戰時期,美蘇兩大軍事陣營分別研發了多款大型軍用運輸機,擔任戰略運輸任務,對于蘇聯軍隊來說,伊爾-76大型運輸機是其空運建設的新起點,伊爾-76運輸機具有大航程、大荷載的優勢,并被廣泛出口,一直服役至今。
研發歷程
蘇聯
1962年,蘇聯開展了大型戰略運輸機安一22的研制,是世界上最大的配裝渦槳發動機的飛機,最大起飛質量250t,配裝4臺HK一12MA渦槳發動機,單臺功率11185kW。
20世紀70年代,蘇聯的伊爾一76大型戰略運輸機交付使用,作為軍事空運主力機型,配裝4臺D一30KPII渦扇發動機,起飛質量為170t,作為軍事空運主力機型,彌補了蘇聯軍事空運能力的不足。之后經過多年的發展,形成了伊爾一76T、伊爾一76M、伊爾一76TD T、伊爾一76MD M、伊爾一76MF等衍生型。其中,伊爾76一MF起飛質量210t,配裝4臺PS一90AN大涵道比渦扇發動機,總載荷40t時的航程達到5200km。蘇聯還相繼研制了安一124和安一225大型戰略運輸機,分別配裝4臺和6臺D一18T三轉子大涵道比渦扇發動機,地面起飛推力為229.77kN,風扇直徑2.33m。D一18T發動機于1977年基于縮小版的D一36三轉子技術驗證機開始研制,20世紀90年代為了延長發動機壽命和可靠性,衍生出D一18T一3系列發動機,壽命現已提高到50000h。
20世紀80年代中期,蘇聯開始研制安一70飛機,起飛質量145t,配裝4臺D-27槳扇發動機。鑒于槳扇發動機介于渦槳發動機和渦輪風扇發動機之間的特點,安-70運輸機飛機以最大巡航速度飛行時,其耗油率比使用傳統渦扇發動機的運輸機要低20%~30%,而最大飛行速度達到80Okm/h,高于配裝渦槳發動機的運輸機。
2013年,俄羅斯提出代號為“PAK TA”的未來運輸機系統項目,計劃在此項目框架下研制載重 50噸、80噸和120噸的系列軍用運輸機,以替換各型老舊運輸機,減輕目前俄羅斯大型運輸機隊伍對烏克蘭產品的依賴。2015年,該項目收縮為一款載重80~120噸戰略運輸機的研發工作。2016年伊留申總經理正式宣布該項目命名為伊爾-106。2015年公開的該項目概念方案采用了混合翼身布局,并宣稱該項目將于2027年開始交付。
2020年,俄羅斯茹科夫斯基中央流體力學研究院公布了另一大型戰略運輸機方案(俄語代號Слон,意為“大象”)。
歐美
20世紀60年代,中小涵道比渦輪風扇發動機得到廣泛應用。美國空軍根據作戰需求,提出一種專用的中型戰術運輸機C一141“運輸星”運輸機,最大起飛質量129t,采用4臺TF33一P一7中涵道比渦扇發動機,單臺推力93.42kN。
20世紀70年代,美國的典型機型為C一5大型戰略運輸機,起飛質量380t,配裝4臺TF39一GE一1C大涵道比渦扇發動機,后發展了衍生型C一5A/B/C。其中,C一5M“超級銀河”是C一5原型的現代化改型(得益于2001年啟動的航電系統現代化和可靠性增強改進計劃),配裝4臺F138一GE一100大涵道比渦扇發動機。
美國麥道公司研制的C-17“環球霸王Ⅲ”是同期產品,最大起飛質量265.5t,最大載荷超過70t,空載航程8700km,滿載航程4630km,于1993年開始服役,是C-124“環球霸王Ⅱ”的升級產品,全面覆蓋C-5運輸機的運輸范圍。C-17運輸機配裝4臺F117-PW-100大涵道比渦扇發動機,該發動機是波音757使用的PW2040發動機的軍用型,推力為185.5kN,除了反推力裝置,F117一PW一100與PW2040基本相同。此時,中型戰術運輸機和大型戰略運輸機已形成系列化發展和裝備成熟的局面。
從20世紀90年代至今,歐盟于1993年開始啟動研制新一代戰術運輸機A400M,飛機空重55t,起飛質量110t以上,最大商載32t,載重航程5037km,巡航速度Ma0.68~0.72,與現有的運輸機相比,其主要優勢在于速度快、能耗低。配裝歐洲螺旋槳公司的4臺TP400渦槳發動機(2011年取證),其安裝功率達到7979kW,是目前在役最大的配裝渦槳發動機的運輸機。
中國
中國在20世紀50年代發展了運一5小型運輸機,其動力活塞5發動機仿制蘇聯AI一62NP型發動機。60—70年代,由于對航空軍事運輸的重要性有了更深刻理解,我國先后研制了運一7H和運一8軍用運輸機,動力裝置分別采用渦槳5和渦槳6發動機。其中,運一8運輸機是20世紀70年代以蘇聯安一12運輸機為基礎研制的中型運輸機,最多能搭載20t的物資,一次最多能搭載96名全副武裝的士兵,航程超過6000km。運一8在后續的發展歷程中,衍生出了遠距離支援干擾機、RC-135戰略偵察機、反潛巡邏機、技術偵察機等。進入21世紀,國產自主研發的首款大型運輸機運-20飛機以及配裝的自行研制的大涵道比渦扇發動機已實現首飛;國內首個第三代先進渦槳發動機正在研制,用于配裝運9飛機及以其為平臺發展的升級改進型。
2016年7月6日,中國自主研制的首款大型運輸機運-20正式列裝空軍航空兵部隊,標志著國產大型運輸機在最終形成戰斗力的征程上邁出了堅實的一步。
結構特點
戰略運輸機是指主要承擔遠距離、大量兵員和大型武器裝備運輸任務的軍用運輸機,其特點是運載能力強,載重量超過40噸,航程遠,正常裝載航程超過4000千米,能空降、空投和快速裝卸,主要是在遠離作戰地區的大型/中型機場起降,必要時也可在野戰機場起降。以下是以伊爾一76為例介紹戰略運輸機基本結構特點。
基本結構
機身
機身采用全金屬半硬殼桁條式結構,基本截面為一直徑4.8m的圓。機翼前邊的機身兩側各有一扇向外開啟的艙門,上翹的后機底部有一大貨艙門,艙門由外側開啟的兩扇背角無齒蚌式艙門及兩段分別向下和向上收起的艙門組成,向下開啟的艙門可以兼作為貨橋使用。機身由橫向構件隔框、縱向構件桁條和縱梁以及蒙皮和地板組成,共有96個框,根據結構和工藝分為4段:前部01段(18框以前),中部02段(18-67框),后部03段(67-90框)和尾部04段(90-95框),其中14框前為駕駛艙,14-67框為貨艙。機身地板以下,11-18框問為前起落架艙,18-35框間為前行李艙,35-51框間為主起落架艙,該段配有整流罩,以使主起落架收入其間,51-56框為后行李艙。后貨艙門位于56-67框,中間艙門放下后可作為貨橋。雙層座艙共6名機組成員:上層駕駛艙內正、副駕駛員、空中機械師、通訊員和下層領航員以及貨艙內的空投機械師(卸貨員)。貨艙尺寸20.00m×3.45m×3.40m。單層艙板可運載145名全副武裝士兵,雙層艙板可運載225名全副武裝士兵(上層80人,下層145人)或125名傘兵。氣密的駕駛艙和貨艙可使12000m高空的艙壓保持在2500m高空的水平;在5200m高度,可保持海平面標準大氣壓。必要時還可以對駕駛艙單獨增壓密封。
機翼
機翼采用常規翼型的全金屬多梁破損一安全結構懸臂式上單翼,中等后掠角(1/4弦線后掠角為250),大展弦比(8.5),機翼帶有3°的下反角;前緣后掠角不變。整個機翼分為一段中央翼、兩段中外翼和兩段外翼。為縮短起飛著陸滑跑距離,采用了完善的增升裝置,從翼根到每側副翼內端裝有兩段三縫襟翼,每側機翼共有8塊擾流板,其中4塊作減速板使用;整個機翼前緣增升裝置由10段縫翼組成。機翼通過29、34、41框與機身相連。前緣縫翼位于中外翼和外翼前緣的前上方,由五段組成:中外翼上兩段、外翼上三段。各段結構形式相同,均由橫向翼肋、四根縱向桁條、末端桁條和蒙皮組成。中外翼和外翼內段配置有滑動式三開縫襟翼。襟翼主要由主節板、尾節板和導流板組成。襟翼導流板、主節板和尾節板的前緣下表面設有Φ6的通氣孔。外翼的33肋一翼尖整流罩之間懸掛著兩段式副翼,兩段副翼完全同步。在內副翼上安裝有伺服補償片,外副翼上安裝有調整片。副翼由翼梁、前緣桁條、輔助翼梁、根部翼肋、末段翼肋、標準翼肋、加強翼肋和蒙皮組成。中外翼的后緣配置有四段減速板,每一段都懸掛在安裝于翼肋尾段的兩個支座上。減速板各段均為單梁式的蜂窩結構,各段前邊緣為槽型梁,后邊緣為楔形桁條,兩端面為翼肋,上、下蒙皮問填充著蜂窩芯子。外翼后緣配置有四段擾流板,各段均為楔形蜂窩板,前邊緣為槽型梁,后邊緣為楔形桁條,兩端面為翼肋,上、下蒙皮問填充著蜂窩芯子。
尾翼
T型懸臂式全金屬尾翼由水平尾翼、垂直尾翼和整流罩組成,用來保障飛機的穩定性和操縱性,水平尾翼由水平安定面和帶調整片的升降舵組成,水平安定面安裝角可調;垂直尾翼由帶后掠角的垂直安定面、方向舵、伺服補償器和調整片組成;整流罩在水平安定面和垂直安定面對接處,以保證尾翼完好的流線型。在水平安定面和垂直安定面前緣還設有電加溫設備,在尾翼內部還設有無線電設備的部件和天線,以及操縱舵面的部件。
動力裝置
裝備四臺蘇聯第一代渦輪風扇發動機D-30KP-2/1,通過短艙掛架安裝在機翼下,發動機推力量級在117.68kN左右,函道比2,翻修壽命2000h。每臺發動機都裝有背角無齒蚌式反推力裝置。總燃油重量90t。內外側發動機分別距機身對稱面為6.35m和10.60m。
起落架
伊爾—76飛機的起落架為液壓可收放的前三點式,多支柱(5個支柱)多輪(20個低壓機輪)式結構,可滿足飛機在水泥、土跑道上安全起降的要求。起落架結構包括一個前起落架和四個主起落架,每個起落架支柱上都裝有4個成對雙輪式機輪。前機輪為輔助制動輪,用于收上起落架時剎住機輪,主機輪均裝有自動防滑機構的盤式液壓剎車裝置。主輪尺寸1300mmx480mm,前輪尺寸1100mmx330mm。前起落架為半搖臂式,安裝在機身前段接耳上;四個主起落架的結構形式完全一樣,均為支柱式,它們呈串列式平行于飛機對稱軸安裝在機身大梁上。飛機的起落架艙只有在飛機收放起落架時才打開,當起落架處于其他任何狀態均關閉。前起落架沿飛行方向向前收起。主起落架垂直飛行方向向里收起,且在收起過程中,主機輪和緩沖支柱隨著支柱的收上繞緩沖支柱的軸線轉動90°,與飛行方向平行,然后收置于主起落架艙里。所有的起落架在收起和放下位置均由機械鎖鎖定。另外飛機上還有—套機械應急放起落架系統,起落架應急放下后,主起落架艙門由剎車蓄壓瓶提供壓力關閉,前起落架艙門不關閉。飛機上還安裝有指示起落架收上和放下以及艙門運動情況的燈光信號和聲響信號的指示系統,當飛機不能準確收放起落架(或其中之一不能收放)時,這些信號裝置會自動報警。但每個起落架只有一套指示裝置指示其艙門的開閉情況,因為在起落架的收放過程中,各機構的運動是有次序的,一個運動完成后,才壓通另一個液壓活門,執行下一個運動,當其中的任何一個環節出故障,艙門都不能正常關閉。
相關系統
環控系統
伊爾一76飛機環控系統包括空氣調節系統和氣密艙壓力調節系統兩部分。
(1)空氣調節系統
空調系統可保證在地面和飛行中向飛機各氣密艙和其他用氣系統提供經過調節的空氣。空調系統由發動機引氣分系統、供氣系
統、機艙溫度調節系統和機艙大氣通風系統等組成。
(2)氣密艙壓力調節系統
壓力調節系統用于在不同的飛行高度上按照機艙壓力制度自動調節各艙的壓力,以保證人員的正常活動。自動調壓工作是借助于氣動裝置在全部密封艙內分別進行的。各艙內的最大余壓自動保持在(49+2)kPa。機組人員艙和貨艙內的壓力調節是從機場標高或任一給定高度自動進行調節。每個艙設置兩個排氣活門和一個壓力調節器,此外,還各有—個安全活門。在各艙可手動進行調節。座艙和貨艙內調壓裝置是重復設置的,一個艙內的2個排氣活門都可人工或自動轉換到由控制另一艙內排氣活門工作的空氣壓力調節器進行控制。壓力調節系統具有雙余壓調節功能,還具有防止氣密艙壓差過大和反向壓差保護功能。每個氣密艙或各艙可同時解除氣密,由主系統或應急系統在地面和空中進行。應急解除氣密時,向各艙的供氣同時切斷。在水上迫降時,可強制關閉位于機身下部各艙的排氣活門,并切斷向各艙的供氣。
電氣系統
伊爾一76飛機電源系統由交流主電源、交直流二次電源、輔助電源、應急電源和地面電源組成。而飛機配電系統由交、直流配電網組成。配電網結構為輻射型二極配電。交流配電網分兩級,—級為中央配電裝置,二級為斷路板和配電盒。直流配電與交流相同。電氣系統指非航電類用電系統,包括起落架收放、襟翼收放、方向舵平尾操縱、座艙溫度控制、火警和滅火系統、生活服務設施、機內外照明系統等。
操縱系統
伊爾一76飛機操縱系統由主操縱系統、輔助操縱系統和輔助操縱裝置三部分組成。主操縱系統包括升降舵、方向舵和帶擾流板的副翼操縱。輔助操縱系統由襟翼、縫翼、減速板、擾流板及可調水平安定面操縱組成。輔助操縱裝置包括副翼和方向舵上的電動調整片、彈簧伺服補償器、升降舵上的助力調整片。伊爾一76飛機三個主操縱系統均為助力操縱,采用帶單獨液壓源的隨動式液壓傳動裝置。
燃油系統
伊爾一76飛機燃油系統由燃油箱及其通氣、供油及傳輸、地面壓力加油及放油、燃油測量、冷凝液排放等分系統組成,按要求的壓力和流量持續向發動機和輔助動力裝置供油。布置在左右機翼內的12個油箱均為整體油箱,分為四組,每組三個油箱,有主油箱(r)、輔助油箱(皿)和備份油箱(P)。油箱總容量為84840kg。伊爾一76飛機燃油系統采用CПYT—1燃油程序控制與測量系統,測量每個油箱中的儲油量、每組油箱及飛機總油量、控制耗油順序、輸出油箱應急余油信號和控制壓力加油電動活門關閉等,該系統基本具有燃油排水管的特點,但其自控部分是機械電子式,并非計算機式。
照明系統
飛機內部照明包括對機艙、貨艙、設備艙、輔助艙的一般照明和對控制臺、控制板、面板、部件設備裝置、局部照明或專用照明。飛機外部照明包括著陸滑行、水平安定面輔助照明燈、機翼前緣和發動機艙探冰燈、貨場照明燈、航行燈、防撞燈、輪廓燈、編隊燈,為飛行安全提供保證。
氧氣系統
伊爾一76飛機氧氣系統包括機上氧源、顯示裝置、機組成員和貨艙空運人員供氧系統,以保障高空飛行、艙內出現煙霧病或飛越污染區時提供氧氣。便攜式氧氣設備為高空飛行人員進入失密艙時使用。降落后氧氣設備為機組人員應急離機時供氧。伊爾一76飛機上裝有24個工作壓力14.7MPa、單個容積25L的YBIII一25/150通用球形氧氣瓶,3個工作壓力為2.94MPa供機組成員使用的K A一19和9個供空運人員使用的K A一2l便攜式氧氣設備,此低壓設備重量輕、安全。機組成員緊急離機時,氧氣面罩自動與固定式氧氣設備斷開,由傘氧向面罩供氧,傘氧又可作為備用氧源。空運人員氧氣系統分9個獨立供氧管路,連續供氧根據飛行高度自動接通,并改變供氧壓力。供氧點為8個獨立組(4個組固定,4個組可卸),只供運送空降人員和傷員時安裝,通過KM-15H氧氣面罩從公用氧氣站得到供氧。
輔助動力裝置系統
伊爾一76飛機的輔助動力裝置(APU)系統包括帶交、直流發電機的TA一12A燃氣渦輪發動機、供油、預熱、防火、進排氣、起動、操縱與指示、起動發電機、配電箱ПF一6 T A、起動箱AПД且一30MTA、電子調節器3PP且一12、計數器726AM,以及連接電纜、插接件、繼電器等組成的電器系統。APU可產生壓縮空氣來起動主發動機,給空調系統供氣,也可用它產生的機械功率帶動40kVA的交流發電機和12kW的直流起動發電機,后者也是它本身的電起動機。APU發動機裝在左側主起落架前整流罩的不密封艙內。
自動飛行控制系統
伊爾—76飛機CAy—IT.2Б自動飛行控制系統是模擬主備式兩余度系統,功能為:三軸穩定、協調轉彎/爬高/下降、穩定高度/馬赫數/表速、航向/傾斜阻尼、I類自動進場、飛行指引、俯仰自動配平、綜合控制導航。伊爾一76飛機自動飛行控制系統功能較全,但系統包含部件品種多、重量大、體積大、綜合性能差、技術落后。
空運空降系統
伊爾-76飛機空運空降系統是由運輸設備和空降空投設備兩部分組成,具體包括:道設備、電動絞車、電動吊車、裝卸設備、系留設備、座椅、第二層艙面板、空投貨物設備、空降傘兵設備。伊爾一76飛機空運空降系統技術特點是:設備配套完整、系統功能齊全、工作穩定、可靠、迅速;整套系統布局合理,組合充分,使用靈活性好;技術成熟、適用性強、通用性好、自動化程度高;操作性好、維護方便。
相關參數
主要機型
當前,世界現役的戰略運輸機主要有美國的C-17運輸機,俄羅斯的安-22,中國的運-20等。
C-17
美國C-17“環球霸王”大型軍用運輸機是美國空軍裝備的主力運輸機,由麥克唐納·道格拉斯公司(現屬于波音公司)研制,是一架可以兼任戰術空運任務的戰略運輸機。C-17運輸機在1991年完成首飛。C-17長53.04米,翼展51.74米,機身直徑為6.86米。采用懸臂式上單翼主翼加T型尾翼的常規布局,超臨界機翼,機翼設有翼梢小翼,翼面積達353平方米。懸臂式上單翼機翼的翼盒外置,不會占用貨艙容積。前三點式起落架,可以在未鋪設的跑道上起降,起落架位于機身兩側的整流罩內,確保貨艙的連續性。使用四臺F117-PW-100渦輪風扇發動機,單臺發動機推力可達40440磅。發動機設有反推裝置,可以使飛機進行快速的減速制動和下降動作。
安-22
安-22是前蘇聯安東諾夫設計局研制的遠程重型軍用運輸機,主要用于運載重型軍事裝備,是世界上最大的運輸機之一。1962年開始研制,1965年2月首次試飛,1966年投入批生產,1967年開始交付使用,1974年停產,共生產了85架,交付空軍50架,民航35架,主要用來空運部隊和大尺寸、大重量的軍事裝備,能在簡易機場起落。安-22貨艙容積640米3,可運載地空導彈、火箭發射車、導彈運輸車、坦克、汽車等。駕駛艙內乘員5-6人,駕駛艙后面有一個與主貨艙隔開的可容納28~29名乘客的機艙。動力裝置為四臺庫茲涅佐夫HK-12MA渦槳發動機,功率4×15,000軸馬力,每臺發動機驅動一對直徑為6.4米的四葉同軸對轉螺旋槳,著陸時可反槳,縮短著陸距離。
運-20
運-20(中國代號:Y-20、鯤鵬,英文:Xian Y-20 )運輸機是中國自主研發的新一代噴氣式重型軍用大型運輸機,為中國大飛機三劍客之首,由中國航空工業集團公司第一飛機設計研究院設計、西安飛機工業集團為主制造,并于2013年1月26日首飛成功。運-20飛機研發參考俄羅斯伊爾-76的氣動外形和機體結構,并融合美國C-17的部分特點。該機采用常規布局,懸臂式上單翼、前緣后掠、無翼梢小翼,最大起飛重量220噸,載重超過66噸,最大時速≥800千米,航程>7800千米,實用升限13000米。擁有高延伸性、高可靠性和安全性。運-20與中國空軍現役伊爾-76比較,發動機和電子設備有了很大改進,載重量也有提高,短跑道起降性能優異。運-20作為大型多用途運輸機,可在復雜氣象條件下,執行各種物資和人員的長距離航空運輸任務。
C-5“銀河”
C-5“銀河”是洛克希德·馬丁公司為美空軍研制的一種重型遠程戰略運輸機,也是美軍現役最大的戰略運輸機。它采用四臺大推力的渦輪風扇發動機,龐大的機身內部可裝載重達130噸的貨物或者300多名空降部隊士兵,最遠載重飛行距離約6500千米。
使用情況
1999年科索沃維和行動中,俄羅斯出動6架伊爾一76大型運輸機,先將1000名士兵和物資運送到科索沃境內,然后空降200多名空降部隊,以迅雷不及掩耳之勢搶占了普里什蒂納機場,贏得了俄羅斯同北大西洋公約組織討價還價的重要籌碼。
2022年1月,湯加王國洪阿哈阿帕伊島的海底火山突然噴發。運-20機隊載著救援物資,克服南太平洋上空強對流天氣影響,將中國人民的深情厚誼速遞到湯加。
在2008年的5·12汶川地震中,中國的伊爾-76運輸機把大批人員和物資運送到地震現場,美軍的C-17運輸機也把美國捐贈的救災物資空運到四川省。2011年在利比亞局勢緊張之際,中國出動伊爾-76參與撤僑行動。
參考資料 >
軍用運輸機發展及動力選型.航空動力.2025-08-26
運-20.中國航空工業集團有限公司.2025-08-26
前蘇聯的運輸星,伊爾-76戰略運輸機.光明網-今日頭條.2025-08-26
俄羅斯大型運輸機發展分析.中國軍網.2025-08-26
我國首款自主研制的大型運輸機正式列裝空軍.人民政協網.2025-08-26
印度加強空中運兵能力 購10架美C17戰略運輸機——中新網.中國新聞網.2024-01-31
俄研發新型運輸機應對威脅.人民網-今日頭條.2025-08-26
運20飛抵武漢!運20首次參加非戰爭軍事行動.今日頭條.2024-01-31
同樣是大型軍用運輸機,環球霸王C-17強在哪里?.科普中國.2025-08-26
安-22遠程重型軍用運輸機.中國科普博覽.2025-08-26
[科普中國]-光明軍事百科:運-20運輸機.科普中國網.2025-08-26
“鯤鵬”展翅 未來可期!運-20列裝人民空軍7周年.海外網-今日頭條.2025-08-26
現代戰爭中大型運輸機身處什么地位?.科普中國網.2024-01-27