老驥伏櫪:安-2飛機70年、運5飛機60年
烏克蘭新改進的安-2-100
改裝美國渦輪螺槳發動機和5葉螺旋槳的TVS-2MS-13
安-2是蘇聯1946年成立的安東諾夫設計局的第一個產品,1947年8月31日首次試飛,今年恰逢該機70周年誕辰。奧列格·安東諾夫說:「安-2是我的最大成就」。就在安-2問世10年後,新中國剛剛創建的航空工業以安-2為樣本進行仿製,01號機於1957年12月13日首飛成功,並於1958年3月定型投產,開始命名為「豐收二號」,數年後更名為「運輸五」型,即運5,成為新中國自行生產的第一種運輸機。這樣算來,運5今年整整60周歲。
今年8月31日,烏克蘭安東諾夫公司為安-2首次試飛70周年舉辦了紀念活動,公司稱:「安東諾夫設計局的第一架飛機成為世界航空史的一個傳奇,至今依然是世界上最大的單發雙翼飛機。這一天是安東諾夫公司一個特殊的日子,它把過去的大量經驗和光明的未來結合在一起。」
18000架安-2和1200架運5
在蘇聯時代,安-2飛機生產了18000架,其中早期的5000架是在蘇聯基輔473廠和多爾戈普魯德內464廠生產的,1960年以後,按華沙條約國家分工,波蘭負責生產通用航空飛機,安-2主要由波蘭梅萊茨公司生產,到1991年共生產了約13000架。隨後用庫存零件裝配少量飛機和維護修理工作持續到2001年。安-2曾經是世界上生產周期最長(45年)的飛機,這項紀錄直到近年才被美國的C-130「大力神」四發渦輪螺槳運輸機打破,該機1954年投產,至今還在生產中。
雖說安-2這種飛機在投產之初就被認為是採用氣冷星型活塞式發動機、四葉螺旋槳、上下雙翼結構、前三點式固定起落架的老式設計,但是人們很快發現這種看似保守的設計背後隱藏著巨大優點:沒有使用過多新設計新技術使得該機製造簡易、成本低廉,這對於戰後初期處於恢復經濟時期的蘇聯十分重要;雙翼結構使飛機翼載很小、升力很大,有利於提升飛行品質;能搭乘12人的機艙運載能力適中;富有特色的向兩側突出的駕駛艙設計讓飛機向下視界良好。安-2可在田野等處起飛降落,起飛滑跑距離只有180米,能在5米低空飛行;操縱和維護簡單;載重量很大,用作運輸機可載運1.5噸貨物或10多名旅客;除運輸外可作播種、滅蟲、施肥、除草等40多種用途。在蘇聯時代,幾十年前交通欠發達地區的短途空中運輸主要靠安-2雙翼飛機。
運5是我國原南昌飛機公司在安-2的基礎上仿製和發展的小型多用途飛機,在南昌生產了728架,1970年5月轉到石家莊飛機製造公司生產,推出了改進型運5B,1996年12月25日第1000架運5上天,如今生產還在繼續,截至2016年我國共生產了1193架運5系列飛機,是我國生產批量最大、生產時間最長、飛行作業時間最多的通用航空機種,在軍民領域均得到廣泛應用,包括運輸、跳傘訓練、空中救護、農藥噴洒、森林滅火等多種用途。運5飛機具有較好的低空性能和經濟性,使用維護簡單和飛行安全等特點,並且可以在平坦的場地或草地上起飛降落。即使發動機空中停車,飛機仍能安全滑翔著陸。
運5在我國航空史上創造了多項「第一」:是我國製造的第一種運輸機;是早期開闢國內短途航線最多的客機,1958~1984年期間,民航用運5執飛的航線達63條、定期航班25條、航線總長度16596千米;一機多用、用途廣泛「第一」;使用中安全性能超群,迄今在中國生產的近1200架運5飛機中,沒有發生過因飛機的設計缺欠或製造質量原因而導致的等級事故……
後繼無機的煩惱
蘇聯在20世紀40年代就研製出安-2多用途飛機,在其國民經濟諸多領域立下豐功偉績。作為一個航空技術大國,蘇聯很早就在考慮研製替安-2的機種,但是由於種種原因進展並不順利。
1964年初,蘇聯民航部第一次提出安-2後繼機問題。當時研製了一種安-2M,原型機1964年5月20日首飛。主要改進是取消第二個乘員,增加密封座艙、使飛行中免受化學品傷害,改進作業設備等。但因性能不夠理想而沒有投產。
20世紀60年代末,波蘭、蘇聯合作設計班子提出過一種裝噴氣發動機的農業機的方案。稱M-15,在評比中獲勝。M-15裝一台14.71千牛推力的AI25發動機。原型機於1973年5月30日首飛,一度被宣傳為「世界上第一個噴氣式農業飛機」,但宣傳很快就降溫了,因為飛機性能雖然很好,但需要經過訓練的熟練的地面人員,而當時的蘇聯農業組織不適應這種要求,再加上1973年中東戰爭引發的「能源危機」,噴氣式農業飛機在執行任務所需的速度下耗油率很高,最終M-15隻生產了175架。
渦輪螺旋槳發動機推重比大、油耗低,設計人員繼續探索選用渦槳發動機的替代方案。由於軍用發動機壽命太短,很長時間後才研製出裝TVD-20發動機的安-3,原型機於1980年5月13日試飛。TVD-20發動機比安-2原來的Ash-62IR活塞式發動機輕一半,功率大43%,因此安-3的載荷能力大43%,爬升率大一倍,加上農業設備的改進,安-3的工作效率提高60%,使用費用降低30%。當時,蘇聯政府已經決定,從20世紀80年代中期開始逐步用安-3替換安-2。但由於經濟困難而沒有實現。致使安-3在試飛16年之後仍沒有真正取代安-2。
由於還有大量剩餘的安-2飛機,安-3T沒有重起爐灶另開張,而是把還有一半壽命的安-2進行改造。所有飛機都重新註冊,給了新的製造號。安-3TK是有6副雙人摺疊椅的一種客貨兩用型 。安-3SKh是用原來的原型機試驗的農業飛機,是否批量生產不得而知。安-3P是一種森林滅火機,在機身上裝了水箱。安-3S是一種計劃中的醫療救護型,能帶6副擔架和2名醫護人員。安-3D也是計劃中的一種軍用運兵型,裝有傘兵用的可翻轉的椅子。
1991年12月,蘇聯正式解體,在軍工企業實行「軍轉民」的浪潮中,不少過去分工研製軍用飛機的設計局也轉向民用飛機,他們原想以安-2後繼機作為「短平快」的突破口,造出一個像安-2一樣廣受歡迎的多用途飛機,但由於種種原因,最終沒有一個變成現實。
從蘇霍伊設計局分離出來的一批設計人員設計出了T-101「車」方案。T-101為單翼機,裝一台TVD-10B渦槳發動機,電子設備有很大改進。用戶可選擇西方的電子設備。原型機於1994年12月7日首飛,僅造了3架,負責生產T-101的馬波集團表示,批量生產50架飛機每架至少65萬美元才能保本,最後因為沒有用戶,計劃只好取消。
米高揚設計局1994年研製出一種民用飛機米格-115,該機為串列式雙翼,固定式三點起落架,裝一台1044千瓦的渦槳發動機或加拿大普惠公司的PT-6A-67K發動機。如果有足夠的經費,米格-115可在3年內完成製造、試驗和取證工作。而後因為波蘭對研製大型農業多用途飛機不感興趣,安東諾夫設計局研究了一種方案,保持安-2的傳統,叫安-102,但由於沒有經費設計工作被迫中斷。
尋找更好的安-2還在路上
最近有報道說,俄羅斯目前還有近500架安-2在使用中,其中約70架用於客運。除了民用市場,軍隊還有幾十架用於傘兵訓練。關於尋找更好的安-2,在紀念安-2首次試飛70周年的日子裡,終於迎來兩則不錯的消息。
第一個消息是烏克蘭的安-2-100再創世界紀錄。安-2-100是烏克蘭研製的安-2的一種改型飛機,2013年7月1日首次試飛。與安-2的主要區別是,安-2-100裝備烏克蘭馬達西奇股份公司的MC-14渦輪螺槳發動機,換裝該發動機的優點之一是可以用航空煤油替代航空汽油,從而使飛機盈利能力極大提高。此外,安-2-100裝可以反轉的AV-17螺旋槳,而不是以前的AV-2螺旋槳。安-2-100的使用空重比安-2輕200千克。新飛機用「亨利·昂吉爾斯基」命名,以紀念安東諾夫公司對安-2和安-3研製做出重要貢獻的副總設計師H.H. Ongirskii (1939年~2012年)。
2017年4月11日,安-2-100在安東諾夫公司試驗基地完成的一次試飛中,帶著3202千克貨物(原來規定的載荷是1500千克)飛到2700米高空,創造了同級飛機的世界紀錄。據稱,這次試飛的結果將向國際航空運動聯合會報告。安-2-100還參加了2017年8月10~13日在波蘭梅萊茨舉辦的一年一度的「2017年梅萊茨第19屆歐洲安-2集會」。
第二個消息是俄羅斯的TVS-2-DTS問世。TVS-2-DTS(是「渦輪螺槳飛機批量生產驗證機」的縮寫)是俄羅斯西伯利亞航空研究所(SibNIA)在2017年莫斯科航展上推出的安-2的一種新改型,該機於2017年7月10日由弗拉基米爾·巴爾舒克和伊戈爾·馬謝京駕駛,完成首次試飛,隨後從新西伯利亞不著陸飛行3000千米來到茹科夫斯基航空城。
TVS-2-DTS達到今天的水平是逐步實現的。最初的步驟是給安-2裝上美國霍尼韋爾公司1100馬力的TPE-331-12渦輪螺槳發動機,同時配上哈策爾公司的5葉螺旋槳、導航設備、柴油發電機和座艙加溫設備等。第一種改型的飛機叫安-2MS,但是為了避免與地處烏克蘭的安東諾夫設計局產生產權糾紛,他們把飛機改名為TVS-2 MS。把原來安-2上使用的Ash-621R活塞發動機換成渦輪螺槳發動機的主要目的是降低使用費。在俄羅斯,航空煤油比活塞發動機使用的航空汽油便宜好幾倍。TVS-2MS於2011年9月5日在新西伯利亞首次試飛,並出現在2013年莫斯科航展上。
俄羅斯航空設備公司在每年生產8架飛機的批生產線上採用新的螺旋槳發動機,但是遇到新發動機太貴的問題。到2017年年初,裝TPE-331發動機的TVS-2MS只生產了23架,其中16架在使用中。換裝新發動機後,下一個步驟是使用複合材料製造的機翼取代原來的機翼和尾翼,機翼外形改變了,兩個機翼之間的支柱和張線沒有了,下翼翼尖向上彎曲,與上翼翼尖相連接。採用複合材料機翼的第一架TVS-2DT於2015年6月10日首次試飛,繼而出現在2015年莫斯科航展上。改進的最後一個步驟是採用複合材料機身的TVS-2-DTS型,出現在2017年航展上,從外表看上去它與原來的安-2完全不一樣了。更重要的是,使用新材料的飛機雖然比安-2重2噸,但是最大速度提高一倍、載荷增加一倍、航程增大兩倍,而安-2原來具有的出色的短距起落性能保持不變。
SibNIA正在討論生產地點,可能安排在烏蘭烏德航空工廠(U-UAZ);也可能在新西伯利亞的別爾茨克建立一個新工廠。在今年莫斯科航展上,SibNIA表示經過3個階段改進出來的TVS-2-DTS已經是一種全複合材料飛機,飛行時速可達300千米,還可配置副油箱,可使航程增加到2000千米。TVS-2DTS除用作農業飛機外,可望成為對抗森林野火的消防飛機,也能利用其輕量化機體與短場起降能力,為俄羅斯西伯利亞廣大的偏遠地區運輸乘客和補給品。計劃於兩年後投入批量生產,將同投資商談判在別爾茨克每年生產約20架該型飛機的可行性,估計總投資約為2500~3500萬美元。
點擊展開全文
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