一個時代的結(jié)束 C—17停產(chǎn)與美國未來戰(zhàn)略運輸機

鄭進

2015年11月29日，第279架、也是最后一架C-17“環(huán)球霸王”Ⅲ戰(zhàn)略運輸機從位于加利福尼亞長灘的工廠起飛，前往波音公司位于圣安東尼奧的維護改裝中心，這架飛機將在2016年初正式交付卡塔爾。數(shù)以百計的波音公司員工參加了交付儀式，中午12點15分，隨著人們的歡呼，這架深灰色涂著卡塔爾空軍標志的C-17滑上跑道，15分鐘后，這架飛機起飛了，然后在跑道上空盤旋了幾圈，向這個生養(yǎng)了她的母巢致敬，在人們熱烈的掌聲中，這架四發(fā)動機的大型飛機緩緩爬升，消失在天空中。

跟隨她消失的，還有延續(xù)C-17生產(chǎn)的希望。隨后，波音公司正式宣布結(jié)束在長灘總裝廠的生產(chǎn)工作，這標志著已經(jīng)持續(xù)了20多年的C-17的生產(chǎn)最終結(jié)束，也終結(jié)了加利福尼亞州生產(chǎn)大型飛機的歷史。

事實上，早在1993年底，C-17開始批量生產(chǎn)后不久，因為性能未達到原設計要求，而成本大幅度上升，美國國防部就提出過停止C-17采購的威脅，這次危機最終因美國空軍降低了對C-17的性能要求得到了解決，而負責C-17研制的麥克唐納·道格拉斯公司，也在不久后因為包括C-17在內(nèi)的重重危機打擊，在1996年被老對頭波音公司吞并。

波音公司接手C-17項目之后，危機仍未消除，由于冷戰(zhàn)結(jié)束，美國空軍原規(guī)劃的大規(guī)模運輸機隊裝備計劃被認為是超出必要的需求，運輸機采購量大幅度縮減，導致C-17的生產(chǎn)線非但一直未能達到滿負荷運行，連維持生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)的最低經(jīng)濟產(chǎn)量也沒能達到。到2007年時，波音公司發(fā)布聲明，宣稱如果未得到足夠訂單支持，將在2009年關(guān)閉C-17生產(chǎn)線。在此之后，經(jīng)過激烈的政治角力，美國空軍終于提供了部分訂單，并放松了C-17的出口限制，波音公司隨后在出口市場上也取得了一部分訂單，這才使得C-17的生產(chǎn)線維持運轉(zhuǎn)到了2015年底。

由于生產(chǎn)線關(guān)閉之后，工人將被遣散，設備將挪作他用，廠房也將出售，再次重啟生產(chǎn)線的成本將會變得極其高昂，為了盡量榨取生產(chǎn)線的剩余價值，波音公司還生產(chǎn)了10架“白尾”C-17（即沒有客戶訂單的產(chǎn)品）。波音公司的這次機靈取得了回報，目前“白尾”C-17已經(jīng)大部分售出，但這對于繼續(xù)維持生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)是于事無補的，C-17的生產(chǎn)歷程終于在2015年11月29日走到了終點。

波音公司副總裁、C-17項目經(jīng)理努安·伯查德的發(fā)言為這個日子做了最終總結(jié)：“這確實是一個時代的結(jié)束，這是悲傷的一天。但是，這也是為這種偉大的飛機工作的波音員工和供應商們?yōu)橹院赖娜兆印！?/p>

美國空軍的中堅力量

強大的運輸機部隊在二戰(zhàn)中（例如著名的駝峰空運）和戰(zhàn)后初期的柏林大空運中證實了其價值，使得美國空軍在戰(zhàn)后繼續(xù)保持、發(fā)展了噸位齊全的系列運輸機，并在上世紀70年代形成了C-5戰(zhàn)略運輸機、C-141戰(zhàn)略運輸機和C-130戰(zhàn)術(shù)運輸機的裝備序列。按照規(guī)劃，C-5和C-141主要依托戰(zhàn)區(qū)的大型基地和航空樞紐，用于輸送重型裝備，而C-130則借助噸位較小、短距起降能力好的優(yōu)勢，將物資裝備直接運送到戰(zhàn)區(qū)前線的小型機場（包括臨時開辟的野戰(zhàn)機場）。

C-141被認為是一款失敗的運輸機。

然而，在1973年底爆發(fā)的第四次中東戰(zhàn)爭中，這個裝備序列的可行性遭到?jīng)_擊。為了給損失慘重的以色列軍隊補充裝備，在五美分救援行動（Operation Nickel Grass）中，美國空軍用C-5和C-141在短時間內(nèi)向以色列運送了大量的武器彈藥，其中包括大量C-130根本無法運送的坦克，這使得以色列人得以從最初的敗局中堅持下來，并進入了最后的反攻。很顯然，以色列人的運氣完全是因為其國土狹小，從戰(zhàn)略運輸機上卸載的裝備能夠迅速投入前線作戰(zhàn)，而在北約和華約對峙的未來歐洲戰(zhàn)場上，美軍顯然不能指望有這種運氣，在面對蘇聯(lián)紅軍的鐵甲洪流時，不能及時補充前線的重型裝備將會導致災難性的結(jié)果。為此，美國空軍開始尋求既可以運輸坦克等重型裝備、又能夠在野戰(zhàn)機場起降的新型運輸機，經(jīng)過YC-14和YC-15高升力短距起降技術(shù)驗證機的探索之后，1980年10月，美國空軍正式發(fā)出新型戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)運輸機C-X的招標，參與競標的有波音公司、麥道公司和洛克希德公司。最終，麥道公司憑借在YC-15驗證機上的成功經(jīng)驗中選，成為了C-X計劃（隨后正式編號定為C-17）的勝利者。

在選定麥道公司之后，美國空軍出于與蘇聯(lián)對抗的需要，迫切希望快速增加空運能力，提出到20世紀末達到空運量6 600萬噸公里/日的能力，試圖通過其他途徑、而不是被動等待新運輸機研制成功來解決問題。為此，美國空軍又采購了50架C-5B戰(zhàn)略運輸機，并將其KC-10運輸機增加到60架，因此美國空軍決定推遲C-17研制計劃。當時沒有人會想到，正是美國空軍這次急功近利的采購，在不經(jīng)意間埋下了C-17未來采購量不足、被迫提前停產(chǎn)的伏筆。

然而，新型運輸機的優(yōu)勢是無法取代的，它將具有與C-5相當?shù)闹匦脱b備運輸能力，而又具有類似于C-130的野戰(zhàn)機場部署能力，這使得原來復雜耗時的二次轉(zhuǎn)運模式可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮嗡偷值闹边_模式。經(jīng)過近兩年時間的拖延之后，C-17計劃在1982年7月終于正式啟動，到1985年底才簽訂了3架C-17原型機的合同。按照計劃，C-17將取代C-141，并在某種程度上可以取代部分C-130，成為美國空軍運輸機部隊的中堅力量。

C-17在設計之初，美國空軍史無前例地與其他各軍種進行了緊密合作，對未來運輸機的性能指標進行了詳細分析，特別是跟陸軍的合作，因為事實上陸軍才是運輸機的最大用戶。在C-17之前，由于缺乏與陸軍的溝通聯(lián)系，C-141已經(jīng)在實際運用中被證明為一個失敗的設計，雖然從飛行性能等空軍最關(guān)注的方面來看并無不妥，但其過小的貨艙空間導致了經(jīng)常無法滿載足夠重量的貨物，并最終導致了延長機身的大型改裝項目，不僅使得成本上升，而且改裝效果仍然不夠理想。

在C-17設計要求中，飛機的許多戰(zhàn)術(shù)指標都是由陸軍提出的。同時，麥道還邀請有經(jīng)驗的飛行員和貨物裝卸員對設計逐一審查，以便讓飛機具有最大限度的使用靈活性和機場適應性。此外麥道還組建了一個專門的研究和分析小組，其四分之三成員有陸軍服役背景。根據(jù)空軍提出的任務需求，這個小組設計了被認為是最佳的貨艙設計方案，以滿足裝載傘兵、機動車輛、貨物貨盤、貨橋、空投空降和醫(yī)療救護設備等任務的要求。

最終的結(jié)果是，C-17具備了幾乎可以與C-5運輸機相比擬的大直徑機身，同時其低矮的貨艙甲板和尾艙門使其裝卸的便利性直追C-130，而在最大尺度上，C-17與C-141相當。

實戰(zhàn)證明了C-17的優(yōu)異性能，尤其是21世紀之后發(fā)生在中東的幾次戰(zhàn)爭中，C-17都起到了非常重要的作用。特別是在阿富汗的行動中，C-17在凹凸不平，撒滿碎石瓦礫的阿富汗機場展示了強大的實力。

盡管性能優(yōu)越，但C-17仍無法逃脫停產(chǎn)的命運，其高昂的價格是其中一個方面。根據(jù)測算，美國空軍訂購的單價是1.5億美元，澳大利亞是1.9億美元，英國是2.2億美元，而印度的訂單達到了創(chuàng)紀錄的5.8億美元。另外，美國空軍正在采購KC-46多用途加油機本身具備運輸機的功能，C-17停產(chǎn)也顯得順理成章。

更省油的運輸機

雖然C-17的停產(chǎn)已經(jīng)成為現(xiàn)實，但美國空軍仍在為未來的先進戰(zhàn)略運輸機持續(xù)投入。下一代戰(zhàn)略運輸機計劃起源于美國空軍研究實驗室自2009年起實施的RCEE（革命性節(jié)能布局）研究計劃，初衷是大幅度降低大型軍用飛機、特別是軍用運輸機的油耗。根據(jù)統(tǒng)計，在2010年度，美國空軍的燃料費用是97億美元，而其中的40%是用于運輸機部隊，在此之中，又有四分之一的燃料是被C-17消耗掉的，雖然C-17機隊的年平均飛行時間達到了1 000小時，比C-5A的平均300小時和C-5B的平均600小時都高，但由于C-17的氣動效率比C-5低約26%，使得其總的燃油消耗量顯著較高。這是因為C-17在設計上以貨艙效率和短距起降能力為著眼點，在氣動設計上做出了一定的妥協(xié)。

新一代運輸機的設想是介于C-5和C-17之間，兼具他們的優(yōu)點，就像C-17曾經(jīng)兼具了C-141和C-130的優(yōu)點一樣。但最重要的一點，就是氣動效率更高，更節(jié)省燃油。目前，波音公司和洛馬公司都進行了初步的方案規(guī)劃。其中波音公司的BWB方案采用了翼身融合的純飛翼設計，雖然氣動效率高，但由于純飛翼構(gòu)型具有俯仰配平困難的致命缺陷，對于要執(zhí)行大重量載荷空投任務的軍用運輸機來講，重心迅速變化導致的配平難度偏大，不被看好。而洛馬公司的HWB（混合翼身布局）方案明顯成熟得多，風險也較低，被選為下一代戰(zhàn)略運輸機的可能性較大。

洛馬HWB運輸機方案。

HWB的布局很有特色，乍一看就像是在飛翼上接了一個傳統(tǒng)運輸機的尾巴，同樣具有高大的T形尾翼。HWB的翼身融合的前機身和機翼保證了良好的氣動效率，并提供了巨大的有效載荷空間，而向后延伸的機尾和尾翼則提供了足夠大的俯仰操縱力矩，并使得偏航操縱更加簡單有效。根據(jù)洛馬公司的估計，HWB的氣動效率將比C-17提高65%以上，而結(jié)構(gòu)重量比常規(guī)構(gòu)型降低18%，結(jié)合新型低油耗發(fā)動機，其耗油率將比C-17降低70%，如果未來運輸機全部采用該方案，總耗油量將比目前減少90%！

為了實現(xiàn)良好的短距起降能力，HWB同樣采用了動力增升技術(shù)，與C-17不同的是，其更接近于當年YC-14驗證機的動力增升方案。HWB的發(fā)動機布置于機翼后緣，這是參考了日本本田公司在設計其首款商務機Honda Jet時發(fā)明的布局，當發(fā)動機位于機翼后上方某一特定位置時，反而會使得阻力減小，氣動效率可比傳統(tǒng)翼下發(fā)動機布局提高5%。而先進的大流量發(fā)動機在工作時，會從機翼上表面大量抽吸空氣，使得機翼上表面的氣流速度增加、壓力下降，從而產(chǎn)生了增升作用。由于HWB的前機身是翼身融合體結(jié)構(gòu)，這意味著發(fā)動機在工作時，會一直獲得顯著的增升效果。同時風洞試驗也證明，HWB的翼身融合體對機翼后緣的發(fā)動機起到了有效的進氣整流作用，當飛行攻角改變時，發(fā)動機的進氣氣流攻角并沒有明顯變化，這使得發(fā)動機的工作更加平穩(wěn)有效，起降時飛機可以采用較大的攻角以提高升力。

為了保證機體強度，HWB的機體結(jié)構(gòu)實際上是基于一個圓筒形的增壓機艙，這使得其結(jié)構(gòu)設計上與傳統(tǒng)飛機差別不大，在翼身融合部分的兩側(cè)，還布置有非增壓的貨艙，以增加載荷空間。由于有傳統(tǒng)的機尾段，HWB可以像C-17一樣執(zhí)行空投任務，同時尾翼保證了在重心變化的時候，飛機的俯仰穩(wěn)定。

然而，HWB方案繼續(xù)發(fā)展最大的障礙，并不是來自于技術(shù)難關(guān)，而是其巨大的翼展。按照其載重約100噸的方案設計估算，其翼展將達到約80～90米，遠遠超出了目前正規(guī)機場能夠容許的運行范圍。按照國際民航組織的規(guī)范，民航E級機場允許的最大運行翼展為65米，F(xiàn)級為80米，而目前世界上的機場中，一般只有航空樞紐級機場達到E級要求，少數(shù)能達到F級要求，絕大多數(shù)軍用機場均不能達到E級要求，遑論臨時開辟的野戰(zhàn)機場了。

實際上，翼展過大、超出機場限制的問題早在波音777研制之初就曾被提出過，并考慮過采用折疊翼尖來滿足現(xiàn)有停機位的限制。但是，在空客A380服役之后，人們發(fā)現(xiàn)，單純的折疊機翼僅能解決停放問題，而大翼展帶來的問題，是全方位全天候的，不僅僅限于停機這一個小節(jié)。例如，大翼展帶來的氣流作用，會使得原設計為小翼展飛機使用的跑道助降設備遭到損毀;原設計的跑道和滑行道因不匹配而導致調(diào)度困難;原設計的雙跑道因為安全距離不夠而必須限制使用等等。由于飛翼構(gòu)型必然是大展弦比的，大型化的飛翼必然會導致大翼展，在這種情況下，HWB能夠采用何種手段應對，仍有待觀察。

某種程度上，C-17的停產(chǎn)標志著傳統(tǒng)構(gòu)型運輸機發(fā)展的終點，要在傳統(tǒng)構(gòu)型上超越C-17的設計，是非常困難的事情。無論是歐洲A400M還是中國的運-20，從總體來看，并沒有明顯優(yōu)于C-17的優(yōu)勢。而在面向未來的構(gòu)型中，HWB無疑是很有前途的一個方案，如果能妥善處理好飛翼布局帶來的缺陷，未來的新構(gòu)型運輸機還將有著巨大的進步空間。

責任編輯：王鑫邦