运-20 vs. C-17，看似外观相近，实则貌合神离

原创 晨枫 航空知识

运-20是先进的四发大型运输机，除了发动机不够给力，在技术水平上与C-17相当

运-20人称“胖妞”，是先进的四发大型运输机，外观上与美国C-17相像，都采用上单翼、翼下发动机、高平尾、腹侧多轮起落架，都具有大型尾门，打开后兼做装卸斜板，便于车辆和人员上下。在空中时，打开的尾门则便于空投作业。

运-20和C-17的设计定位相似，都在载重量和航程方面达到战略空运要求，但能在传统上只能运作战术运输机的跑道上起飞和降落。运-20和C-17这一级先进运输机模糊了战略空运与战术空运的界限，代表军事空运的最高水平。两者相比，运-20稍小，但也足够在战略空运的航程上运载主战坦克，满足中国空军的要求了。C-17更大，战略空运能力更强，不过美军主战坦克本来就比中国的更重。

运-20与C-17在外观上相像，但恶魔就在细节之中

运-20和C-17在外观上相似，实际上貌合神离，在设计上有很多细微但关键的不同。运-20在设计上结合了一些伊尔-76上的有用做法，在使用上与C-17也不同。

运-20的机翼与机身结合部形成明显的隆起，C-17的结合就比较平顺。这不是运-20的设计水平低下，而是对机舱内顶板高度的考虑。C-17没有隆起，但翼盒穿过机体的部位造成机舱顶板降低，形成C-17机舱里前后高、中间低的局面，对长大货物的高度限制较大。运-20的机舱高度在全长里都是一样的，就没有这个问题，代价是隆起增加了一点巡航阻力。

运-20（上）与C-17（下）相比，机背有显著隆起，翼身融合部比较粗大，阻力增加。C-17也有些许隆起，但小得多

但运-20（上）的机舱空间完整，在全长内高度一致；C-17（下）机舱中段的天花板较低，影响长大物资的运输，中段货舱高度（3.76米）还低于运-20（4米），对特别宽大的机舱直径是一个浪费，但对美军还是够用了

运-20也没有采用翼梢小翼。机翼是靠下表面对上表面的压力差实现升力的。气流一定沿最小阻力途径流动，在机翼翼根到接近翼尖的地方都无机可乘，所以上下表面气流在机翼后缘汇合，老老实实产生升力。但在翼尖处，下表面气流可以横向绕到上表面，涡卷的能量带动环境空气，非但不产生升力，还形成阻力。翼梢小翼像挡板一样，阻挡涡卷的形成，降低翼尖阻力，可以等效为更大的翼展，产生更大的升力；或者把降低的阻力等效为推力，最终结果都是一样的。不过翼梢小翼产生升力的效果不如真正的机翼。换句话说，翼梢小翼的“翼展”等效为真正的机翼翼展是要打折扣的。一般只有在翼展受到物理限制而无法增加的时候，才用翼梢小翼。翼展在设计时就已经够用的话，那就没有必要增加翼梢小翼，运-20正是这种情况。

（右）C-17的喷气襟翼来自YC-15，注意发动机的推力线和襟翼的位置

（左）运-20和C-17都是翼下发动机，但运-20的发动机位置更低

运-20和C-17都是翼下发动机，但运-20的发动机位置相对更低，这是因为两者采用了不同的增升机制。C-17采用喷气襟翼，发动机的推力线很高，大面积襟翼放下后，直接处于喷流的冲刷之中，产生强大的额外升力，缩短起飞、着陆距离。这是从70年代美国空军“先进中型短距起落运输机”（AMST）项目中麦道YC-15的技术发展而来的。波音YC-14采用的上表面吹气增升技术更加科幻，但发动机喷流对机翼上表面的长期冲刷容易造成结构疲劳，还是麦道的喷气襟翼技术更加可靠。AMST下马了，但喷气襟翼最后用于C-17了。喷气襟翼的缺点是比较“吃”推力，在喷气襟翼将喷流向下偏转产生额外升力的同时，依然需要有足够的向后的推力，才能使得飞机达到足够的加速。

运-20采用的就是类似伊尔-76的常规大面积襟翼，技术上比喷气襟翼更加保守，因此翼载更低（运-20为710公斤/平方米，C-17为730攻击/平方米），巡航效率稍低。

但常规襟翼也适应运-20推力不足的现实。运-20还在用来自俄罗斯的索洛维耶夫D30涡扇，性能可靠，但油耗较高。中国仿制的涡扇18已经研发就绪，可以直接与D30互换。中国商发正在为C919研制CJ1000先进涡扇，技术水平与美国通用电气LEAP相当，但可靠性还没有建立。四发的运-20对发动机可靠性的宽容度更高，中国空军对迅速扩大运-20机队的要求急迫，可以先走一步。CJ1000在批量生产中完善工艺过程和质量管理，在使用中持续改进和提高可靠性，这对空军和民航是双赢的。先军后民也是美国经验，波音、普拉特-惠特尼、通用电气还有早年的洛克希德、道格拉斯都是这样借助军需完善技术、验证可靠性再转移到民用的。CJ1000更大的推力对运-20十分有用，运-20的性能潜力本来就需要更大推力的发动机来解锁。为了控制技术风险，也可以逐步解锁，从降低推力的CJ1000开始，放宽工作条件，对冲初始可靠性可能不足的顾虑，在积累使用经验后，逐步解锁发动机的推力潜力。

据说与通用电气CFM56对标的涡扇20也在研制中，但地位比较尴尬。涡扇18更成熟、可靠，CJ1000推力更大、油耗更低。估计只有在CJ1000的研发遇到严重阻碍的时候，涡扇20才会备胎转正。这将依然是对D30/涡扇18的有用升级。

（右）运-20也是类似的设计，可以看到起落架舱后端上方的离机门。但运-20没有C-17尾锥下的一对腹鳍

（左）C-17在机侧跳伞时，有扰流板对气流稍作遮挡，便于伞兵跃出；在机翼后的位置也便于下洗气流将伞兵迅速与飞机分离

作为军用运输机，运-20和C-17都有空投伞兵的任务。两者都可三门四路空投，也就是说，左右侧面加尾门左右侧，可四路离机。左右侧门都在机翼后、主起落架舱后端上方。这个位置便于伞兵离机后，在机翼下洗气流的作用下与飞机迅速分离。C-17的侧门打开时，兼做挡风板，便于伞兵跃出离机。运-20不清楚是否有同样的设计，做到应该不难。有意思的是尾门设计的不同。

C-17尾门的后段则是单片式

（左）运-20尾门的后段采用类似伊尔-76的三片式结构

显然，运20装运高大装备的条件更好

运-20和C-17的尾门都是是两段式，前半可放下兼做装卸斜板，后半打开时增加开度，但两者的做法不同。C-17的后段是单片式，整体向上升起，结构简单、干净、轻巧，但净高限制较大。由于C-17货舱直径很大，这个限制一般来说并不碍事，但还是限制了长大货物的装运。运-20的后段尾门为伊尔-76那样的三片式，结构复杂，重量较大，高空飞行时的密封要求也更高，但中片升高时，吸顶更加紧密，对净高的影响小，有利于充分发挥货舱空间的高度。

（右）C-17就要“裸露”得多

（左）图中为伊尔-76的尾门打开时，运-20的尾门设计与此相似

另一个不同的地方是，在空中打开尾门进行空投作业时，机尾紊乱气流会对伞兵或者空投物资造成危险。C-17在尾锥下有一对固定的腹鳍，用于整流，但在不进行空投作业的时候，增加巡航阻力。运-20在尾门打开时，侧片的长度和面积更大，整流作用比C-17的腹鳍更好，空投作业更加安全，关门收起后则没有额外阻力。三片式后段也有利于尾锥后段截面更加接近圆形，降低后体阻力。C-17那样的单片式后段使得尾锥后段的截面更加接近鸭嘴形，后体阻力较大。

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（01）伊尔-76的舱顶有两条导轨，这是给天车用的，运-20也采用了这个设计

（02）这似乎是苏联运输机特有的，这是安-70

（03）伊尔-76的地板上也有滚轮，便于物资移动

（04）C-17只有滚轮，没有天车

舱内的货物移动系统也不同。大家都用固定货物和车辆用的地板挂钩点，都有地板滚轮（在装运车辆的时候可翻转隐藏），但运-20再次借鉴伊尔-76的先进经验，舱顶还有两条导轨，便于运作天车。天车不是用来吊运东西的，主要是帮助在舱内牵引沉重物资的，包括装卸和空投作业。有意思的是，这似乎是苏联运输机特有的，从安-12开始就就有了，现在中国也“拿来”了，但欧美运输机都没有，不管是美国的C-130、C-141、C-5、C-17还是欧洲的“协同”、A400M，这对强调效率、人机和自动化的欧美很不可思议。C-17反正也不能用导轨和天车，中间较低的顶板决定了即使用天车，也得分段，使用会很不方便，索性继续人拉肩扛的老传统了。

运-20是第一种中国独立设计和制造的大型运输机，结合和C-17和伊尔-76的很多特点，在技术水平上超过伊尔-76，与C-17相当。这是巨大的成就。根据公开信息，运-20的最大载重量为66吨，空重100吨，最大起飞重量220吨，机长47米，翼展45米，采用4台索洛维耶夫D-30KP-2涡扇，单台推力117.7kN，最大载重时航程4500公里。相比之下，C-17的最大载重量为77.5吨，空重128吨，最大起飞重量265吨，机长53米，翼展51.7米，采用4台普拉特-惠特尼F117-PW-100涡扇，单台推力179.9kN，载重71.2吨时航程4480公里。

两者大小不一样，单看基本数据不容易判断设计水平，换一个角度就容易些。运-20的翼载为710公斤/平方米，翼展与最大起飞重量之比为0.204，最大起飞重量下的推重比为2.14，空重与最大起飞重量之比为0.45，最大载重量与最大起飞重量之比为0.3。相比之下，C-17的翼载为730公斤/平方米，翼展与最大起飞重量之比为0.195，最大起飞重量下的推重比为2.70，空重与最大起飞重量之比为0.48，最大载重量与最大起飞重量之比为0.29。

对于战斗机来说，低翼载意味着更高的机动性，但这对运输机来说不重要，巡航效率和航程才是最重要的。运-20没有采用喷气襟翼之类的高增升技术，只能用更大的机翼面积（也就是更低的翼载）产生足够的升力，满足野战跑道的起飞距离要求。翼展与最大起飞重量之比不是一个常用的指标，但含意差不多，运-20需要用稍大的翼展才能达到同等的最大起飞重量。这两者都意味着运-20的结构重量和航程方面会稍有损失。

但结构和材料设计可以补偿机翼气动设计的不足，这方面，运-20得益于20年的技术进步，反而技高一筹，空重与最大起飞重量之比低于C-17，最大载重量与最大起飞重量之比则略高于C-17，两个指标上都意味着运-20的结构和材料水平略高于C-17，可以用较轻的机体承载更重的载荷。

但在动力方面，运-20显著落后了，最大起飞重量下的推重比只有2.14，大大落后于C-17的2.70，甚至低于伊尔-76的2.48。这严重影响了运-20的野战机场起飞能力。公开的数据里没有运-20的满载起飞距离，估计会显著落后于C-17和伊尔-76。运-20的最大速度为M0.75，C-17为M0.875，伊尔-76为M0.82，或许可以作为运-20动力不足的间接证据。

动力不足可能在一开始就限制了运-20的设计选择。喷气襟翼不仅在技术上更加激进，也需要更大的发动机推力才玩得动。D30的基本设计是为1963年首飞的图-134设计的，经过不断改进，涵道比也只有2.24，涡轮前温度提高到1427K，都远远落后于现代技术水平了。

大件物资在舱内移动要靠人拉肩扛

中国商发正在研制的CJ1000则是按照现代最高技术水平设计的，涵道比超过9，推力为125-131kN，长度比D30更短，但直径更大，好在运-20的翼下空间足够，换用大直径涡扇没有问题。重要的是，CJ1000的油耗大大降低，从D-30KP-2的0.715公斤燃油/公斤推力/小时降低到0.52。

换用CJ1000的话，推力增加6.2-11.3%，最大起飞重量时的推重比提高到2.27-2.38，依然不够理想，但已经是显著的进步了。考虑到油耗降低28%，同样的载重和航程条件下，容许减少起飞时携带的燃油以降低起飞重量，缩短起飞距离。但在实用中，很少会有人主动降低燃油量，如果能把推力增加到135kN，可将最大起飞重量下的推重比增加到2.45，这就达到野战机场起落能力公认强悍的伊尔-76的水平了。增加到C-17的水平则无必要，毕竟没有使用喷气襟翼技术。改用喷气襟翼不仅涉及气动，还涉及机翼结构，就要推倒重来了。如果需要的话，运-20还可以加装翼尖小翼，增加等效翼展，改善野战机场起落能力和航程。当然，小翼不一定能在现有飞机上直接加装，但运-20还在生产初期，还将生产很长时间，改进型是指日可待的，整合进翼梢小翼并无不可克服的技术困难。

外国航空媒体根据卫星图片，发现在西安的飞机厂和阎良试飞中心曾同时有20架之多的运-20，运-20的实际产量应该大大超过20架。这不仅是中国空军的战略空运主力，还可能成为加油机的改型基础。西方加油机常用民航客机改型，中国缺乏现成的大型民航客机作为改装平台，而且军用运输机作为加油机的基础还有适合野战机场起落的优点，更加适合高烈度战争，尽管航程方面受一点损失。预警机、电子战飞机也可能采用运-20作为平台，但现在的趋势是分布化、网络化、小型化，运-20反而可能太大了。

运-20到俄罗斯已经不是第一次出国了，以后还会有越来越多的出国。军用运输机是非武装的，政治敏感度低，有利于在各种联合演习、人道救援等使命中把国旗和军旗飘扬到世界各地。胖妞还是个上得厅堂、下得地头的虎妞呢。

风上风云｜云端故事

原标题：《运-20 vs. C-17，看似外观相近，实则貌合神离》

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