航空投送装备路径与措施

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摘要:为促进我军航空战略投送能力的跃升，实现我军未来航空投送装备技术的新发展新突破，从重型战略运输机技术、重型运输直升机技术等9个方面阐述航空投送装备涉及的前沿技术、先导技术与颠覆技术，设计我军航空投送装备前沿技术发展路线图，提出加强自主创新、加强技术引领、加强技术评价、完善创新机制等促进航空投送装备前沿技术发展应采取的配套措施。

关键词:航空投送;投送装备;前沿技术

历史跨入新世纪以来，世界航空科技进入第二个百年，仍在持续迅猛发展，与之密切相关的航空投送装备前沿技术、先导技术也在孕育着新突破。为促进我军航空战略投送能力的跃升，应注重吸纳全人类的科技新成果，关注未来航空投送装备领域有可能产生重大影响的前沿技术、先导技术和颠覆技术，确立科学发展目标，设计合理发展路线图，以各种方式加强前沿引领技术、颠覆性技术的战略性储备，促进我军未来航空投送装备技术的跨越式发展。

1航空投送装备涉及的前沿技术

在当代各种高新技术、前沿技术大力推动下，未来军地运输机总的发展趋势呈现为大型化(载质量更大、载重航程性能更协调)、高速化(飞得更快、高超声速、航程更远)、智能化(机载设备集成化、数字化程度更高，普遍采用数字化、智能化驾驶舱，具有更完备的系统监控、故障诊断能力)、无人化(货运无人机、后送伤病员无人机、无人装卸技术日趋成熟)等。(1)重型战略运输机技术。重型战略运输机具有载量大、航程远、装载效率高的突出优势，能够更好地满足大型重型武器装备、抢险救灾工程装备快速投送需要，因此，比运－20更大的超大型重型战略运输机有着更为广阔的应用前景。未来重型战略运输机与安－124、C－5型运输机的技战术性能指标较为接近，最大有效载重80t以上，货舱空间不小于36．9m×5．6m×4．1m，货舱门不小于5．6m×4．5m，标准载重航程不小于9000km，具备洲际远程投送能力。发展大型重型战略运输机，涉及的关键技术主要包括先进的发动机设计制造技术、高可靠性结构设计技术、大型结构件制造装配技术、高推重比技术与机载装卸系固技术等。(2)重型运输直升机技术。重型运输直升机是指载重能力达到10t以上、起飞重量大于20t的运输直升机［1］。具有较快的速度，运载能力大，能通过内载或外部吊挂方式载运重型施工设备或大型武器装备，且无需机场起降，不仅是一种较好的兵员和军事装备运载工具，而且在重大自然灾害中能够发挥巨大作用。俄制米－26重型运输直升机巡航速度255km/h，航程590km，货舱大小15m×3．2m×2．95m，最大内载和外挂载荷为20t，具备全天候飞行能力，能够在远离基地到完全没有地勤和导航保障条件的地区独立作业，适合运送超大型工程机械设备和宽大货物。目前，俄罗斯正在研制米－46重型运输直升机。美国、欧洲也在加速研发步伐，2004年5月，欧洲直升机公司就开始研究重型运输直升机方案，新项目称作“重型运输直升机”(HTH)，计划2020年前面世。研制建造重型运输直升机，除了需攻克大载重、远航程动力技术外，主要是纵列式双旋翼重型运输直升机，由于其后旋翼在前旋翼的尾涡中工作，振动、交变载荷、功率损失较大，因此，重难点技术在于旋翼/旋翼、旋翼/短翼、旋翼/机身的气动干扰分析以及飞行控制技术等。(3)大型飞艇货运技术。大型飞艇具有载质量大、飞行距离远、油耗小、研发成本低、对起降场地要求低等独特优势，可满足主战坦克、大型医疗设备和工程机械等重型武器装备的快速投送需要。美军研制的“塘鹅”巨型飞艇，大量吸收先进技术，自重16t、载重66t，与C－17战略运输机执行跨洲飞行时载重能力相当。德国齐柏林公司设计的CL－160巨型飞艇，最大飞行时速140km/h，最大有效载荷高达160t。大型飞艇的技术难点在于超压囊体强度与密封性设计、储能电池技术、飞行航迹控制技术等［2］。比如，飞艇飞行时其囊体将长时间处于较大载荷的工作状态、较大的工作压差载荷、囊体的巨大体积以及高空恶劣的辐射环境之中，使得囊体强度和密封性成为大型飞艇的设计难点，也是限制大型飞艇发展的重要技术难题。(4)倾转旋翼运输机技术。倾转旋翼飞机兼具固定翼飞机与直升机优点，既有直升机垂直起降和空中悬停功能，又有固定翼飞机高速巡航飞行能力，比普通运输直升机速度更快、装载能力更强、飞行距离更远，特别适于登陆作战、岛屿攻防作战中执行兵员和物资装备紧急投送、后勤支援和医疗后送任务。美国的“鱼鹰”倾转旋翼多用途飞机已投入使用，我国已启动四旋翼倾转旋翼机的研制工作。由于倾转旋翼运输机既有旋翼，又有机翼，旋翼还要在垂直和水平位置间反复倾转，因此其在结构、气动、控制技术方面比一般直升机要复杂得多。关键技术主要在于旋翼翼型设计，其性能好坏直接决定了旋翼的气动效率和机动能力，必须具备高气动效率、高机动能力的先进旋翼翼型设计能力与技术;再就是倾转旋翼运输机的动力学问题，倾转旋翼的桨叶舞动/摆振耦合、桨叶间通过桨毂的相互动力、动力耦合等，难以用传统的直升机旋翼动力学进行分析。(5)货运无人机技术。无人机具有用途广泛、快捷高效、隐蔽性强、经济性好的突出优点。目前我国已初步掌握货运无人机技术，如我国自主研制的AT200大型货运无人机，续航时间8h，航程2183km，实用升限6000m，最大起飞重量3．4t，有效载重达1．5t，满载货物情况下可在200m以内完成起飞与着陆，能够在土坡、草地上起降运行，具有货运载荷大、续航时间长、起降能力强等特点。无人机用于货物投送和伤病员后送，重点是解决载质量受限问题。无人机要飞得远，就必须减少载质量，这对货运无人机来说是一大技术瓶颈，同时在军事应用上也将会受到较大限制。(6)高超声速运输机技术。高超声速技术主要指研制高超声速(Ma＞5)飞行器所需的相关技术，主要用于运输、攻击、临近空间飞行器、空天飞机的发展等。虽然采用火箭技术可以使飞行器达到很高速度，但其有效载荷小、飞行成本高、时间短，且一般不能重复使用。而采用吸气式等新型航空发动机的高速飞行器，有效载荷大、飞行成本低、安全性好，且可长时间重复使用。发展高超声速运输机，需突破高超声速动力技术，目前以超燃冲压及其组合循环发动机为主流的高超动力系统技术仍未完全实用化，新概念动力还包括等离子推进、场推进、反重力推进技术等，在超声速推进与燃烧理论与方法方面还需进行深入的基础研究。美国进行了X－51和HTV系列高超声速试验项目之后，又在研制SR－72实用化高超声速无人机，预计2020年美国可掌握高超声速导弹技术，2030年可掌握有限用途和使用次数的高超声速飞机技术，2040年可掌握多次、长时间使用的高超声速技术。近年来我国也进行了多次高超声速飞行器试验。(7)超高速直升机技术。高速直升机指保留直升机的飞行特征，巡航时速达400～500km/h的直升机，其运输效率和机动性优越。目前直升机的巡航速度一般为200～300km/h。美国从20世纪五六十年代就开始探索高速直升机，西欧一些国家及俄罗斯也在积极推进。目前值得关注的有百科斯基、贝尔直升机公司以及极光公司的高速直升机技术方案。如贝尔直升机公司公布的V－280方案，采用倾转旋翼设计，时速达380kn/h，航程800nmile，有效载荷为12000lb(约5443kg)。(8)变体运输机技术。变体运输机即变形运输机，是指飞行器在飞行过程中通过自主感知速度、压力等环境参数，可按指令弯曲、扭转形成不同的结构形状，以主动改变外形来适合不同飞行条件下的性能要求，从而完成各种使命任务。2015年5月，美国柔性系统公司的分布式柔性变形机翼技术取得重大进展，这种技术的变形襟翼在“湾流Ⅲ”飞机上的偏转角(固定设置)达到30°。可变体飞行器涉及众多技术领域，如变形体空气动力学、微流体力学、智能流动控制等，需要研究解决气动原理和性能预测、变形过程中飞行稳定性与操纵性、轻质高强度高疲劳的结构/功能一体化、气动弹性问题等一系列技术难题。(9)扑翼自由飞与仿生飞行器技术。人类迄今研制的飞行器的飞行原理与扑翼飞全然不同。固定翼飞机的升力来自相对于空气前行时机翼上下表面的气压差———类似于风筝;旋翼飞行器的升力主要来自当翼面受到驱动在空气中环行时，空气对其产生的不间断反作用力［3］。人类要实现扑翼飞面临的重大技术难题主要包括:一是利用非定常气流产生的高升力机理问题研究;二是在时间和空间对称情况下的节律运动控制律研究;三是仿生飞行器设计与工程实现的科学问题与基础技术。人类在仿生飞行学方面的研究还十分单薄，进入21世纪以来，随着高性能计算机、微机电、仿真、新材料和新结构技术的进步，基于仿生飞行器气动原理、轻质柔性结构材料与结构制造、新型传感器等方面将会不断取得突破，仿生飞行器将有可能在本世纪变为现实。

2航空投送装备前沿技术发展路径

促进航空投送装备前沿技术的突破与发展，技术路径主要有自主研发、引进借鉴、开展国际合作等。(1)自主研发。加速与航空投送装备密切相关的关键技术、基础技术发展和理论研究，开展高科技、新概念、新构型飞行原理、操纵机理、动力传动、气动布局的探索研究，提高自主创新能力，形成较为先进完善的航空投送装备技术研发体系。比如，我国攻克了ARJ21喷气式支线飞机超临界机翼整体壁板喷丸成形技术，使我国成为世界上第3个掌握该技术的国家，从而掌握了民机研制和生产的重大关键及核心技术，通过技术突破，为国产大飞机的研制奠定了坚实可靠的技术基础。(2)引进借鉴。即引进消化吸收再创新，就是对引进国外产品、技术、原理、数据进行进一步分析研究，再应用到同类产品或其他产品上，做到发展新产品、新技术，其技术水平与引进技术相当或稍有提高。科学技术发展规律告诉我们:任何创新都是在前人创新的基础上，通过广泛学习借鉴他人的创新成果，再加上自身艰苦的创新实践得来的。没有借鉴就没有创新，在科学技术日益全球化、国际化的今天，应通过借鉴学习，提升我国航空投送装备核心技术创新发展的速度。借鉴方式主要有3种:一是直接或间接了解和学习，然后把相关知识和技术运用到自己的创新中;二是向有关国家、军队购买整机或相关技术;三是引进技术后通过消化吸收，促进我国航空投送装备技术的再创新。(3)国际合作。2008年10月，中国航空技术进出口总公司与俄罗斯直升机公司签署了联合研制重型直升机的意向性议定书［4］，这是我国与国外首次联合研制的重型民用直升机，填补了我国重型直升机研发的空白。近20年来欧洲的运输机、直升机技术得到较大发展，有些技术与美国不相上下，俄罗斯在大飞机、直升机某些领域也具有世界先进水平。可与有关国家或地区通过转包生产、项目合作、技术合作等国际合作方式，充分利用国际资源提高技术、管理水平、技术创新能力，实现我国航空投送装备技术的快速发展。根据本文提出的航空投送装备前沿技术，结合我国航空工业技术现状及未来发展，研究提出如下发展路线图:一是对于重型战略运输机、大型飞艇、货运无人机。我国已掌握运－20、货运无人机、飞艇研发相关技术，在此基础上，主要通过自主研发方式自行设计制造，掌握大型运输机发动机设计制造技术、高可靠性结构设计技术、大型结构件制造装配技术、高推重比技术、机载装卸系固技术、大型货运无人机动力技术、大型飞艇结构设计等技术。2025年前攻克与掌握上述相关技术，具备研制生产大型货运无人机、大型飞艇能力;2030年前具备研制大型重型战略运输机能力。二是对于重型运输直升机，主要通过与俄罗斯、乌克兰等国合作方式，消化吸收大载重、远航程动力装置、辅助动力系统、旋翼结构等关键技术，并具备自主研发能力，2025年前具备研制重型运输直升机能力。三是对于倾转旋翼运输机，在引进消化吸收的基础上，开展自主研发与设计，2030年前生产第一架样机。四是对于高超声速运输机、超高速运输直升机、变体运输机、扑翼自由飞行器，主要是通过国际合作方式，攻克与突破高超声速动力、等离子推进、场推进、反重力推进技术、变翼机型设计技术、轻质柔性结构材料与结构制造、新型传感器技术等。2025年前，加强变形体空气动力学、微流体力学、智能流动控制、高升力机理等理论研究，在相关基础理论研究方面取得突破;2030年前，高超声速技术、变翼机型设计技术、轻质柔性结构材料与结构制造、新型传感器技术取得重大进展;2035年前，高超声速动力、反重力推进技术取得重大突破，掌握形成战略性技术储备。

3应采取的配套措施

(1)加强自主创新。强调指出:重大科技创新成果是国之重器，必须牢牢掌握在自己手中，必须依靠自力更生、自主创新。2018年5月28日，在两院院士大会上强调指出:要坚持走中国特色自主创新道路，坚持创新是第一动力，坚持抓创新就是抓发展、谋创新就是谋未来，明确我国科技创新主攻方向和突破口，努力实现优势领域、关键技术重大突破。我们已从国家层面认识到重大基础理论研究、前沿引领技术自主创新的重要性。航空战略投送能力是新质战斗力的重要构成，航空投送装备技术是我国未来科技创新的重点领域和主攻方向之一，国家、军队应制定出台激励自主创新的政策制度，持续加大航空投送装备技术研发上的投入，包括资金投入、人才投入等，不断提升我国航空投送装备技术自主创新能力与水平。(2)加强技术引领。航空投送装备前沿技术研发是一项涉及多学科、多技术的复杂系统工程，原创性很强，技术难度极大。我国航空工业作为一种战略性新兴产业，在航空、航天技术领域取得了可喜突破，研发成功C9型客机、运－20大型货机，且正在加快追赶国际先进水平;货运无人机、大型飞艇技术已具备较好基础，重型运输直升机、倾转旋翼飞机装备研发工作已经启动，起到了很好的引领作用。我国应集合具备研发实力的军内外科研院所和生产厂家，走军民融合式发展路子，通过引进、消化、吸收或国际合作等不同方式，加大技术研发、技术引领和储备力度，通过前沿技术的引领示范，推动整个航空投送装备技术的全面、快速发展。(3)加强技术评价。技术评价是对技术方案能否实现预定的功能、技战术指标、技术路线及实施的可行性进行的分析评估。航空投送装备研发、前沿技术研究存在诸多潜在风险，避免颠覆技术上的风险、投入上的浪费，需要及时对航空投送装备前沿技术进行科学评价。应尽快研究制定涵盖军事、技术、经济和社会价值的评价体系，形成“科研、生产、管理、使用、评价”五位一体的论证、评估、决策机制，采取专家评估、综合评价等多种评价方法，通过科学合理的技术评价，确定航空投送领域基础性、前沿性和战略性技术发展领域、方向与重点，以确保航空投送装备前沿技术向前稳定发展。(4)完善创新机制。目前，我国我军科技管理和人才发展体制机制还不尽完善，激发人才创新创造活力的激励机制还不够健全，航空投送装备技术领域的顶尖人才、领军人物和科研创新团队还比较缺乏。在深化国防与军队体制机制改革的新时代，推动航空投送装备前沿技术发展，必须根除一切制约科技创新的思想障碍和制度藩篱，破除科技创新链条上的体制机制关卡，消除科技成果转化不力、不顺的梗阻与痼疾，制定出台实用管用的激励创新的政策制度，切实形成航空投送装备前沿技术发展的创新机制。

4结语

未来新型航空投送装备呈现出大型化、高速化、智能化与无人化等特点，涉及一系列航空领域的前沿技术、先导技术和颠覆性技术。本文结合我国国情与军情、航空工业技术现状，提出开展自主研发、引进借鉴、国际合作等技术发展路径，设计我军航空投送装备前沿技术发展路线图，并提出促进航空投送装备前沿技术发展应采取的配套措施，可为实现我军未来航空投送装备技术的新发展新突破，加强航空投送领域战略性技术储备提供借鉴参考。

参考文献:

［1］王琦．悄然兴起的军用重型运输直升机［J］．世界空军装备，2010(6):24-25．

［2］赵达，刘东旭，孙康文，等．平流层飞艇研制现状、技术难点与发展趋势［J］．航空学报，2016，37(1):47-48．

［3］张聚恩．前沿技术促进航空工业发展［J］．国际航空，2014(11):41-42．

［4］曹孟谊，孙满红，谢琪．直升机跨国联合研制状况及对我军的启示［J］．陆军航空兵学院学报，2014，13(5):68-69．

作者:海军 王景涛 王瑞 单位:陆军军事交通学院