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預警高新機再遭致命威脅:中國能否治好運八結冰這絕症?

空警200

中國的運8/9系列運輸機,是基於前蘇聯安10/12仿製的機種。

在該家族飛機非常糟糕的安全性記錄重,空中結冰引起飛機失控墜毀的比例相當高,而且它涉及到氣動、結構、設備等諸多基本設計層面上,實際上不可能得到根治——或者說,其工作量和經濟成本,已經足以完全重新研製一種全新的換代機型了。

首先要澄清的一點是,從設計思想上,安10/12是非常重視防冰和除冰的;其本身除冰設備的種類、分布位置,在基礎設計原則上是比較完備的。這些設計均被運8/9所繼承,並在後期的改進中得到了不同程度的強化。

運8其實防冰設計範圍覆蓋是比較全面的

運八的防/除冰設計在基本設計原則上其實和西方飛機保持的較為一致:

內部空間結構允許布設氣流管道、重量和維護代價較低的地方,通過發動機引出熱氣流進行加熱——包括運八機翼前緣、發動機進氣道前緣。

而特殊部位——包括無法布設熱氣管道、或者距離發動機太遠,導致設計上得不償失的情況,則使用效率更低(熱-電-熱轉化)的電加溫防冰除冰。這些部位包括風擋玻璃、尾翼的前緣,螺旋槳前緣。

熱氣管防冰一般不允許在地面靜止狀態使用

但主觀上的明確意識和努力只是必要條件,而不是能取代客觀能力的充分條件。好比中國為了買房累死累活一輩子的人多了去了,但能靠自己在北京上海買房的永遠只是極少數。

蘇聯的問題就出在這裡:由於對飛機結冰的研究水平嚴重落後,蘇聯中大型飛機、特別是螺旋槳飛機,因為結冰而引發的墜毀事故遠高於同時代的西方飛機。

完善的防冰和除冰設計,來自於多個方面的結合。

一:徹底掌握飛機的結冰規律,在各個不同的部位上,冰層從哪裡開始凝結,怎麼擴展,對飛機會造成怎樣的影響。

機翼模型的結冰試驗

二:在吃透前者的基礎上,精心設計飛機各個關鍵部位的氣動外形,在保證常規飛行性能的情況下,冰層最不易凝結、生長擴展的速度最慢、冰層凝結後飛機性能和安全性受到的影響最低;而且只需要最少的熱量,冰層就能在飛行氣流的吹襲下,最快、最大幅度的脫離飛機表面。

三:優秀的全機熱管理設計和機載設備——比如分布合理、能實現熱量高效利用的熱氣管道分布設計、高精度、高可靠性的冰層探測設備。

飛機防冰除冰的能力好壞,極大取決於總體設計的效率高低。防冰除冰效率低的飛機,要達到優秀產品的同等能力,需要十幾倍甚至幾十倍的熱功率和電功率——這顯然是不可能做到的。

而且飛機防冰/除冰能力,又是整體航空工業能力的成果之一;除冰能力不行的國家,機載動力能提供的熱功率和電功率本身就要更低。

對飛機結冰的系統化研究起源於西方上世紀20年代中期,能夠開始比較細化、深入的進行定量研究,則是美國在40年代才開始突破的成就。蘇聯在50年代開始設計安-10/12時,冰風洞都沒有;只能粗略的參照西方在20-30年代給出的極為原始的設計原則,在關鍵部位上進行極其簡陋估算的加熱防冰設計,整體水平是非常低的。

防冰能力差嚴重限制了中國高新機的全天候作戰能力

在國產運8/9的仿製改進過程中,針對防冰和除冰是有改進的——包括螺旋槳外形和電熱優化,結冰探測能力優化,一定程度上的除冰熱功率和電功率提升;但是受限於運8/9的基本設計——包括氣動外形、內部結構等,其實際作用非常有限。

口號和抒情不能解決問題,最多只能讓多數人覺得這個問題就這麼過去了——直到下一次災難重現。

中國要獲得安全高效——特別是能在惡劣天氣中可靠執行任務的中型運輸機以及特種飛機平台,唯一的出路就是放棄嚴重過時落後的運8/9系列。

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