NASA的下一代軍/民用運(yùn)輸機(jī)方案。

　　盡管美國(guó)空軍的戰(zhàn)斗機(jī)總能成為公眾關(guān)注的明星，但真正能夠讓美國(guó)三軍部隊(duì)全球部署，并適應(yīng)多種任務(wù)的還是大型支援飛機(jī)，這是真正的戰(zhàn)略進(jìn)攻型力量。其中的一些任務(wù)包括攻擊、轟炸、運(yùn)輸、空中加油和其他特種任務(wù)。研制并部署這些新型的大飛機(jī)平臺(tái)造價(jià)十分昂貴，如果根據(jù)每一種任務(wù)要求，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)一種大飛機(jī)，軍方將無(wú)法負(fù)擔(dān)。所以，大型支援飛機(jī)平臺(tái)的項(xiàng)目不能僅僅針對(duì)一種任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而需要具備足夠的任務(wù)彈性以適應(yīng)各種不同的任務(wù)。就像C-130和C-135平臺(tái)在幾十年的服役生涯中被改進(jìn)成AC-130“炮艇”和RC-135“鉚釘接頭”，以及其他多種任務(wù)改型。

　　當(dāng)然，下一代大型支援飛機(jī)的要求要苛刻得多。正因如此，這種飛機(jī)基本的概念是：設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)的基本平臺(tái)，它的載重、航程、內(nèi)部空間和其他品質(zhì)都恰到好處，在使用和生產(chǎn)過程中，只需要經(jīng)過一定的改進(jìn)改型就可以滿足各種任務(wù)需要，而不用設(shè)計(jì)全新的機(jī)身平臺(tái)。在當(dāng)前階段，根據(jù)不同的任務(wù)需求確定出合適的品質(zhì)就顯得十分重要。

　　任務(wù)的類型及特點(diǎn)

　　大型支援平臺(tái)具有廣泛的任務(wù)適應(yīng)性，但是其他的一些以多用途為目的而設(shè)計(jì)的平臺(tái)卻不那么成功了。這是因?yàn)樵趯?shí)際使用過程中，任務(wù)的轉(zhuǎn)換及未曾始料的需求都可能超出平臺(tái)的能力。由此可見，在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究每種可能的任務(wù)究竟需要怎樣的能力，這樣才能制定出切實(shí)合理的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　前線攻擊：此項(xiàng)任務(wù)目前主要由AC-130炮艇部隊(duì)承擔(dān)。盡管AC-130威力強(qiáng)大，但是其作戰(zhàn)使用至少還受兩個(gè)條件限制：一是天候，在夜間和能見度不良條件下，作戰(zhàn)效能會(huì)大打折扣；二是飛行高度，但是為了避免便攜式地空導(dǎo)彈、小口徑防空炮火等其他小型武器的威脅，AC-130必須在安全高度上飛行。

　　新一代的炮艇武器平臺(tái)應(yīng)該具有與現(xiàn)代空中炮艇相同的續(xù)航能力，但生存能力必須要更好。新平臺(tái)的巡航速度也應(yīng)當(dāng)比AC-130快。在執(zhí)行運(yùn)輸能力時(shí)，可以使用民航飛機(jī)航線（現(xiàn)有的C-130在巡航時(shí)，高度低于民航客機(jī)，所以不能用其航線）。此外，新平臺(tái)可根據(jù)需要攻擊任意一側(cè)的目標(biāo)，相應(yīng)的傳感器也高度集成。

　　轟炸：此項(xiàng)任務(wù)目前由B-52、B-1和B-2重型轟炸機(jī)部隊(duì)以及F-15E戰(zhàn)斗攻擊機(jī)部隊(duì)承擔(dān)。雖然B-2的效能出眾，但高昂的價(jià)格也極大地限制了機(jī)隊(duì)的數(shù)量。而B-52、B-1、F-15E則由于信號(hào)特征顯著造成突防能力相對(duì)低下，很難進(jìn)入嚴(yán)密防范的目標(biāo)區(qū)。美國(guó)空軍的武器庫(kù)中需要一種航程遠(yuǎn)、突防能力強(qiáng)、能夠投放大型武器的作戰(zhàn)機(jī)型。這種需求由來已久，但卻難度很高。新機(jī)型未必要成為所謂的“B-3”，但要綜合B-2和B-52的特點(diǎn)，同時(shí)要填補(bǔ)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗轟炸機(jī)和高端戰(zhàn)略轟炸機(jī)之間的巨大空缺。

　　運(yùn)輸：當(dāng)前，戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)主要依賴C-130完成，戰(zhàn)略空運(yùn)則由C-5和C-17承擔(dān)。陸軍未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)FCS的內(nèi)涵包括未經(jīng)鋪設(shè)短跑道的部署能力。盡管當(dāng)前的C-130具備良好的起降能力，但卻無(wú)法容納FCS戰(zhàn)車。另外，C-130的巡航速度低、生存能力不佳，也限制了它的多用途性能。新一代平臺(tái)應(yīng)當(dāng)同時(shí)具備大貨艙容積和短距起降性能，以滿足陸軍戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)的需求。從這個(gè)角度看來，新機(jī)型或許和C-17有些重疊。但事實(shí)上，C-17在戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力方面的不足之處需要得到彌補(bǔ)，總體而言，C-17太大太高端，而且仍未脫離傳統(tǒng)大型運(yùn)輸機(jī)的桎梏。

　　空中加油：KC-135和KC-10是為固定翼飛機(jī)加油的主力機(jī)型；KC-130則主要為旋翼機(jī)加油。時(shí)間和技術(shù)的進(jìn)展同樣讓這些可靠的機(jī)型開始落伍。新空中加油機(jī)應(yīng)當(dāng)具備一定的隱身性能，這樣，它就可以在離目標(biāo)區(qū)更近的區(qū)域?yàn)殡[身飛機(jī)加油而不被發(fā)現(xiàn)。

　　特種任務(wù)：這有可能是要求最苛刻的任務(wù)類型；替代MC-130“戰(zhàn)斗魔爪”的機(jī)型必須能夠在不被探測(cè)到的情況下深入敵后，著陸在未經(jīng)鋪設(shè)、沒有輔助的短跑道上，投放并回收特種部隊(duì)及其車輛，然后起飛并悄悄地撤出敵空域。而且高空和低空突防都必須考慮到。

　　合并需求

　　以上的有些任務(wù)具有某些共性，因而可以歸納為某種通用系統(tǒng)。

　　特種任務(wù)要求和運(yùn)輸任務(wù)在一些方面有相通之處：短距起降、機(jī)場(chǎng)適應(yīng)性，以及快速的貨物/車輛裝卸能力。不過，前者在戰(zhàn)場(chǎng)生存能力方面要求更苛刻。此外，如果特種任務(wù)飛機(jī)要求垂直起降的話，就很難與其他任務(wù)機(jī)型整合為一種設(shè)計(jì)。

　　在研究過程中，除了對(duì)任務(wù)進(jìn)行分類，對(duì)大小的分類也經(jīng)過了研究。大小分為三級(jí)：

　　戰(zhàn)斗/轟炸尺寸（起飛質(zhì)量45噸），適合轟炸/炮艇任務(wù)，尤其是無(wú)人方案。此外還適合作為前沿投放的小型運(yùn)輸機(jī)。作為特種用途飛機(jī)也非常合適，在這一重量級(jí)別，甚至可以考慮用升力風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)垂直起降。但這一重量級(jí)別可能不適合空中加油和運(yùn)輸?shù)臋C(jī)型。

　　中型運(yùn)輸機(jī)尺寸（起飛質(zhì)量68~160噸），當(dāng)前，執(zhí)行各種任務(wù)的機(jī)型如C-130、C-135、B-2都屬于這一區(qū)域。未來適應(yīng)多種任務(wù)的支援機(jī)型平臺(tái)很可能也在這一范疇。

　　大型運(yùn)輸機(jī)尺寸（起飛質(zhì)量大于200噸），這一適合運(yùn)輸和空中加油機(jī)的區(qū)域可能也適合轟炸型號(hào)，甚至可以發(fā)展出一種武庫(kù)機(jī)。由于在面對(duì)嚴(yán)密防御空域時(shí)，武庫(kù)機(jī)突防風(fēng)險(xiǎn)太高，不得不采用防區(qū)外發(fā)射的遠(yuǎn)程空地武器，它可能更適用于低威脅的地區(qū)，就像B-2在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上執(zhí)行近距空中支援任務(wù)。

　　方案設(shè)想

　　單機(jī)型方案

　　最終，需要由一種機(jī)型來執(zhí)行上述的五種任務(wù)。為了達(dá)到這個(gè)目的，最佳的選擇方案是一種中型運(yùn)輸機(jī)尺寸的飛機(jī)，并需要具備低可探測(cè)性、短距起降性和巨大的貨艙容積。其中，首要照顧的是運(yùn)輸任務(wù)，因?yàn)檫\(yùn)輸機(jī)型的產(chǎn)量可能是最多的，而且這可以使得其他任務(wù)也較容易得到滿足。只需要減小運(yùn)輸機(jī)的載荷，就可以增加航程或留空時(shí)間。

　　這種飛機(jī)的航程必須滿足不經(jīng)過空中加油的部署需求。在確定了載重量和航程后，就可以得到飛機(jī)大致的起飛質(zhì)量范圍。通過對(duì)起飛質(zhì)量和滑跑距離的關(guān)系綜合分析，確定半載時(shí)，跑道長(zhǎng)度在大約610米。而生存能力主要依靠低RCS的隱身-氣動(dòng)一體化設(shè)計(jì)和機(jī)載電子戰(zhàn)設(shè)備保證。

　　在設(shè)計(jì)特點(diǎn)上，該方案采用上單翼布局，四臺(tái)中等涵道比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)埋在翼根內(nèi)。機(jī)尾艙門類似C-141運(yùn)輸機(jī)，具有較低的氣動(dòng)阻力。根據(jù)設(shè)想，各個(gè)任務(wù)型號(hào)的機(jī)身都很相似，因而可以在基本型機(jī)身上做出不可恢復(fù)的改動(dòng)，以滿足特定任務(wù)需要。

　　通用性雖然降低了費(fèi)用，但也有明顯的性能代價(jià)。對(duì)于有些任務(wù)而言至關(guān)緊要的一些性能和部件，對(duì)于另外一些任務(wù)而言可能就成了累贅。

　　由于基本型是運(yùn)輸機(jī)，它所具備的短距起降性能對(duì)于炮艇攻擊機(jī)而言就顯得多余。比如在機(jī)翼面積和發(fā)動(dòng)機(jī)推力方面，炮艇攻擊機(jī)都不需要那么大。而炮艇攻擊機(jī)、轟炸機(jī)和特種任務(wù)飛機(jī)在低可探測(cè)性外形、中等涵道比半埋式發(fā)動(dòng)機(jī)方面付出的重量和結(jié)構(gòu)代價(jià)對(duì)于運(yùn)輸機(jī)和空中加油機(jī)而言，也顯得有些得不償失。

　　運(yùn)輸機(jī)的貨艙地板需要設(shè)置貨物通道，但這卻妨礙了轟炸型和攻擊型從底部投放武器，因?yàn)樨浳锿ǖ赖慕Y(jié)構(gòu)占用了布置武器艙的空間。解決的辦法是從飛機(jī)機(jī)身后部的貨艙門向后投放武器。

　　雙機(jī)型方案

　　不難發(fā)現(xiàn)，單機(jī)型方案存在巨大的挑戰(zhàn)性，所以發(fā)展兩種不同的改型方案或許是一種明智之舉。具備隱身特征的方案可以用作轟炸和攻擊機(jī)型；能夠短距起降但非隱身的方案用作運(yùn)輸機(jī)和空中加油機(jī)。而特種任務(wù)飛機(jī)需要考慮究竟如何在隱身和短距起降之間做出取舍，或者另辟蹊徑。

　　當(dāng)設(shè)計(jì)要求為運(yùn)載約30噸載荷飛行4820千米航程時(shí)，隱身的機(jī)型將比非隱身的機(jī)型重，空重增加約12.5%，起飛重量增加約16.5%。如果增加航程或者載荷要求，空重和起飛重量的增加幅度會(huì)更加顯著。

　　一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，起飛重量的增幅比空重的大，主要是因?yàn)殡[身機(jī)型無(wú)法采用大涵道比的發(fā)動(dòng)機(jī)，犧牲了一定的巡航效率，要達(dá)到同等航程必須攜帶更多的燃料。但如果有辦法把高涵道比的發(fā)動(dòng)機(jī)隱蔽地埋到機(jī)艙或機(jī)翼內(nèi)，起飛重量的增幅將會(huì)得到控制。

　　模塊化方案

　　模塊化方案的基本思想是讓大尺度部件基本保持一致，維持通用性，但具體布局和結(jié)構(gòu)有所不同，以適應(yīng)不同的任務(wù)類型�；�于這樣的思想，飛機(jī)都采用相同的機(jī)翼，V形尾翼布局都布置于尾撐末端，而發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)身則各不相同。這就使得飛機(jī)可以最大限度地適應(yīng)所執(zhí)行的任務(wù)類型，而不必同時(shí)裝著為其他任務(wù)而準(zhǔn)備的設(shè)備和結(jié)構(gòu)，減輕了不必要的重量。

　　對(duì)于運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)和特種飛機(jī)而言，都采用大涵道比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，雖然犧牲了隱身性，但獲得了最緊迫的大航程/續(xù)航時(shí)間。其中，運(yùn)輸機(jī)和特種飛機(jī)都采用4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上置布局，這可以充分地利用康達(dá)效應(yīng)（Coanda Effect），改善飛機(jī)的短距起降性能，同時(shí)還可及減小跑道異物損傷發(fā)動(dòng)機(jī)的危險(xiǎn)。而對(duì)于不要求短距起降的空中加油機(jī)，則采用兩臺(tái)下吊發(fā)動(dòng)機(jī)艙設(shè)計(jì)，能夠保持良好的巡航效率。攻擊型和轟炸型都采用中等涵道比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，埋在翼根內(nèi)，以減小雷達(dá)信號(hào)特征，提高突防能力。

　　運(yùn)輸機(jī)的機(jī)身最為肥大，有足夠的空間來裝載所要求的重型裝備，同時(shí)，機(jī)頭有降低雷達(dá)信號(hào)特征的棱條處理。特種任務(wù)型和空中加油型的飛機(jī)機(jī)身稍小，因?yàn)檫@樣就已經(jīng)能夠滿足機(jī)艙空間的要求了，較細(xì)長(zhǎng)的機(jī)身有助于減小巡航阻力。所不同的是，后者由于對(duì)隱身的要求最低，所以機(jī)頭仍采用傳統(tǒng)的橢圓截面設(shè)計(jì)。炮艇攻擊機(jī)和轟炸機(jī)的機(jī)身最為細(xì)小，外形完全按照折射雷達(dá)波的隱身外形標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其中，轟炸機(jī)的機(jī)頭最為細(xì)長(zhǎng)，因?yàn)樗鼘?duì)巡航速度的要求更甚于攻擊機(jī)，細(xì)長(zhǎng)的機(jī)頭有助于提高阻力發(fā)散馬赫數(shù)。

　　大小搭配方案

　　把飛機(jī)按大小區(qū)分開也可以有效地提高飛機(jī)的作戰(zhàn)性能。但無(wú)疑需要研制兩種完全不同的飛機(jī)以滿足需要，成本方面的代價(jià)會(huì)比較大。

　　小型方案空重30噸，起飛重量47噸；長(zhǎng)17米、翼展33.83米，具備良好的隱身性能，尤其適合作為轟炸型和攻擊型，但載重量?jī)H和“飛豹”差不多，略顯小，但航程可達(dá)5130千米以上。特種任務(wù)型具備良好的滲透能力，裝備升力風(fēng)扇或升力發(fā)動(dòng)機(jī)甚至可以垂直起降。

　　超大型方案空重150~162噸，起飛重量386~476噸；翼展75.3米。這種飛機(jī)可以作為C-5的替代型和C-17的補(bǔ)充型服役；空中加油型號(hào)能夠同時(shí)為兩架戰(zhàn)斗機(jī)提供硬管式加油（現(xiàn)有的加油機(jī)只能同時(shí)為一架飛機(jī)進(jìn)行硬管式加油）；它還可以被改裝成龐大的武庫(kù)機(jī)，攜帶數(shù)量巨大的防區(qū)外發(fā)射武器，快速而持續(xù)地進(jìn)行遠(yuǎn)程打擊。在研制時(shí)，超大型方案可以作為民航客機(jī)投產(chǎn)，以減小政府支出。