大飞机计划

凤凰不死，只是重生

晨枫

二十年前，运10在艰难中起飞，又在沉默中消隐。运10之死成为中国航空人和关注中国大型飞机（简称大飞）事业的人们心中的永远之痛。然而，更牵动人们心扉的还是中国大飞向何处去的问题。日前，国务院决定正式为大飞立项，大型运输机（简称大运）定点在西安，大型客机（简称大客）定点在上海，投入巨资，一举解决了东西之争、大运大客之争。手笔之大，叫人不由得感叹：时代真是不同了。

国务院在立项的决定中指出，大运和大客应该在技术和资源上尽量共享。这有显而易见的经济上和技术上的原因，但也造成了一些有趣的问题。其中最大的问题，就是大运、大客有多大，在技术上如何共享。

大运是为了满足中国空军在未来战争中空中机动的要求而研制的。作为军用运输机，主要要求是：

1、具有野战机场起落能力

2、具有良好的低空低速能力，以便于空投操作

3、具有良好的快速装卸能力，包括机内货物移动系统

4、能够运送长大物件和车辆，货舱地板强度可以承载超重货物

5、具有空投专用设施

大客则是为了满足富裕起来的人们出行的需要，主要要求是:

1、安全

2、舒适

3、省油

4、可靠，可以保证出勤率

5、低噪音

这些主要要求的不同，决定了大运和大客是十分不同的两种大飞。

民航客机常用的翼下起落架的重量较轻，但对地面的压力大，对跑道的要求高，不适合野战机场起落。为了具有优秀的野战机场起落能力，军用运输机必须采用机腹多轮起落架，但多轮起落架的重量对民航客机的经济性是致命的。

良好的低空低速能力决定了军用运输机的机翼应该采用先进的增升装置，如复杂的双缝襟翼，甚至前缘襟翼，这在大客上是一个浪费，既增加不必要的成本，又增加用不到的死重。

为了提供良好的空投能力，不使机尾发动机把空投的伞兵和货物吹得七颠八倒，军用运输机的发动机应该为翼下吊挂，而不是在机尾。这样，为了避免发动机离地过近，军用运输机只能采用上单翼。同样，为了在野战机场短距起落，上单翼有利于避开地面杂物。相反，为了使翼下起落架的长度最短，大客基本上可以肯定采用下单翼。发动机离地较近对大客不是问题，大客不会到野战机场去起落，只需要考虑干净的钢筋混凝土跑道就可以了。下单翼

的机翼也对发动机的噪音有所遮蔽，减低机内噪音。

作为军用运输机，地板强度必须很高，好装载沉重的军事装备。地板也应该离地较低，方便快速装卸。有时，机腹的多轮起落架可以用液压升降，进一步降低地板，方便装卸。但大客的地板强度没有这么高的要求，即使作为货机，民用货物通常也不及军事装备的密度大，对地板强度的要求也没有那么高。地板离地高一点也无关紧要，也没有必要调节地板高度。

现代军事空运的一个大问题是长大物件的运输，很多导弹、装甲车、特种车辆的重量没有超重，但尺寸较大，为了勉强装进运输机，只能牺牲性能而削足适履。为了提供尽可能大的机舱空间，运输机内的天花板尽量不安排管线和设备，这样整个机舱高度都可以用来装载，而管线、设备全部安排的地板下，地板下本来已经没有什么空间，难以像客机那样用来装载行李或货物。对于大客来说，客舱的天花板只要不憋闷就可以了，更高并没有什么好处。但管线和设备不能布置在地板下。一来地板下是行李和货运的空间，二来万一地板因为什么原因坍塌，所有管线将被掐断，而这些管线是飞行员操控机尾的控制面的神经，掐断就意味着失控。DC-10早期的几起事故都是这么来的。

为了快速装卸货物或人员，军用运输机通常都有尾门和跳板，C-5、安-124这样的超大型运输机的机头锥也可以当作首门向上翻起，这样卡车可以从首门开进去，从尾门开出来，大大加快装卸的速度。尾门和跳板也是伞兵跳伞的理想平台，尾门关上后本身也可以装载额外的货物。由于低空低速飞行时，机头上仰，水平尾翼的效果受到主翼的影响，水平尾翼应该高置在垂尾的顶端，即所谓T形高平尾，使水平尾翼保持在干净的气流中。客机为了简化垂尾的架构，减轻重量，很少采用T形尾，除非发动机安装在机尾两侧。当然，如果设计得当，军用运输机也有用低平尾的，像C-130、安-124。

如此看来，大客莫非是大运的简化型？非也。军用飞机和民用飞机的使用条件有本质的不同。首先，民航客机强调安全性。军人的生命当然重要，但军人本来就是一个冒险的生涯，军人对于风险的承受能力比平民高，所以军用运输机对安全性的要求没有民航客机严格就不奇怪了。另一方面，军用运输机的出勤率没有民航客机高。民航客机要求每天出动，一天飞两个甚至更多的航次也不奇怪。光是这个要求的话，军用运输机有时出动强度更高，但军用运输机的高强度出动是短时间的，而民航客机的这种出勤率是日常的。长年累月的高出勤率加高安全性的要求，使得民航客机在技术上要求极端可靠。对于一般工业产品来说，在实验室条件下证实原理，然后就日常使用条件对产品进行加强使之耐用，可靠性、安全性问题也就大体到此为止了。然而，对于高可靠性、高安全性的系统，在设计中要考虑本质安全问题，然后还要对所有细节做周密的安全危害审查，对所有的安全显患、隐患做出补救措施，这包括从根本解决到危害后果控制之间步步为营的所有措施。在安全危害审查面前，没有“不可思议”的事。对于所有安全危害，要拿出危害发生的机率，发生了如何处置，处置后还有多少“残余危害”，残余危害是否可以接收等周密考虑。这使技术复杂性大大增加。

本质安全设计是最好的情况。比如说，客机的舱门在空中如何保证不会意外打开，这是一个不简单的问题。为了保证门能关紧，以保证机舱密封，门框应该一圈开口大、一圈开口小，这样门关起来的时候可以抵住较小的门框，密封圈才能有效地保证密封。但小框应该在外面呢，还是在里面？小框在里面，舱门设计和制造简单，开关容易，但万一门锁或铰链失效，就有可能脱落，造成舱门洞开。在环境气压比舱内气压低的高空，这就要造成机舱急剧减压，危及乘客和机组的生命安全，这是不容许的。所以小框应该在外面，这样即使门锁或

铰链失效，舱内较高的气压依然将舱门顶在较小的门框上，依然是安全的。即使在大气压力较高的低空，小框在外也使舱门相对不容易意外打开。但这样一来，舱门的开关就是一套很复杂的机构。开门时先要把门向里缩，然后才能从门洞中间较高的地方延伸到机外。但延伸到了机外还不能就象家里的门一样成90度地打开。万一飞机迫降，需要紧急离机，成90度打开的舱门或许正好挡住乘客最优的逃生方向，或者挡住营救人员进入飞机的通道，所以舱门延伸出机体后，必须打开到和机体平行的门侧，以最大限度地避免遮挡。这样一来，小小的机舱门就是一个相当复杂的系统。汽车也有车门，但汽车车门的小框是靠里的。这就是危害发生的机率和危害后果之间的平衡了。不可能什么东西都做到“无限可靠”的。机舱门只是一个小小的例子，更重要的但是常人不容易注意到的系统还有很多。飞机上采用液压作动机构而不是电动，就是考虑到液压系统是本质防火防爆的。

不能做到本质安全的时候，就要根据危害的发生机率和危害的后果入手。比如发动机的个数，在发动机相对不可靠的时候，单发失效对四发的影响就要比对双发的影响小很多。但是当发动机可靠性非常高的时候，四发在可靠性上的优越性就不再显著，但四发在经济性上的损失就浮现出来。就是采用双发，还有发动机的位置问题。在飞行中，机翼产生升力，升力传递到翼根和机身的连接处，将机身托起。这样，机翼相对于机身有一个向上的扭曲力。翼下吊挂的发动机的重量可以平衡一部分这个扭曲力，降低结构强度的要求和结构重量，这也是为什么波音707以来大部分大型客机都采用翼下吊挂发动机的布局的道理。发动机越往外，对机翼的卸载作用越明显。但是发动机越往外，单发停车对飞机的偏航力矩也就越大，就越不容易控制。所以必须在确保单发停车后的偏航控制的情况下，才能把发动机向外移动。这里面又是一个权衡的问题。

经济性是大客和大运又一个不同的地方。军用运输机也要求省油，这样可以增加航程，增加载重。但在空投和野战机场起落所必须的低空低速要求面前，省油是第二位的。民航客机就相反，不为短距起落而损失巡航的经济性。两者的差别就在机翼。在最大速度、起飞重量和技术水平属于同一级别的情况下，C-17的机翼较粗短，后略较小，只有25度，采用前后缘襟翼等增升装置；波音777的机翼较细长，后略较大，达31.64度，只用较简单的后缘襟翼。作为军用运输机，一次运载大量伞兵并没有太大的实用价值，空投的出口只有那么多，拉长的空投时间不光增加遭受地面防空火力打击的危险，也大大增加了伞兵的散布。还不如缩短机身，减轻重量，把注意力集中在运载沉重的货物上。所以军用运输机较为粗短，C-17的载重量比C-130大三倍还多，但装载伞兵的数量相差无几。民航客机当然可以改装为货机，但载客是主要使命，当然载客越多，经济性越好，所以需要较长的机身，以多载乘客。较长的机身在气动上也比较匀称，有利于跨音速面积率的考虑。军用运输机的机身截面形状和尺寸是由需要运载的装备决定的，为了方便载货，有些军用运输机的机身截面甚至是矩形的。但为了最大限度地减小机身表面积造成的摩擦阻力，和在同样截面积下取得最轻的机体，民航客机只要可能，尽量采用圆形的截面，而尺寸是由载客经济性、舒适性、载运航空集装箱的个数、行李的空间和巡航阻力之间的权衡来决定的。

显然，除了发动机、座舱外，大运和大客只有在材料、具体的系统和元器件、翼型、设计过程、制造技术、测试技术上可以共享，在主要的机体构件上很难共享。

中国政府决定上大飞项目，其中包括大运和大客。这其中更引人注意的，还是大客。大客是一件轰动的大事，但年轻的中国大客在如日中天的波音和空客面前，还是像老鹰眼前的小鸡。那鸡毛如何飞上天呢？