【軍事博評】William:由AN-225說起-前蘇聯超重型特種運輸機之路(下)

2020-05-04 11:59:12
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

永遠無法實現的夢-掛載MAKS進行發射任務的AN-225母機。(網絡圖片)

 

在更進一步的向「怪獸」邁進之前,要先解釋一下蘇聯超重型特種運輸機出現的另一個原因:布里茲尼夫時代早期,由於石油價格大升,蘇聯靠出口石油賺取到大量外匯,除用於軍事科研發展,還投資大筆資金於西伯利亞的進一步開發。計劃是以安加拉河Boguchany水壩與阿爾泰山哈屯河的水利工程(後取消)為核心而展開的。由於西伯利亞地形及氣候複雜,若要在中 / 東西伯利亞實行發展,鐵路需要很長時間才能營建,唯一可以向這些地區的工業設施運去大批或體積巨大的物資(例如更大型的開採設備或鍋爐 / 小型反應堆等),只有一個方法,就是發展可以外掛大型貨物的超重型運輸機。由於有同樣強勁的民用需求,所以發展到蘇聯末年,你會發現原本只有米亞西舍夫在搞的獨市生意,會引來其他設計局(如安東洛夫及閃電設計局)競爭。

美蘇兩國過去設計特殊的直升機,似乎都成為米亞西舍夫的參考對像,圖左為CH-54,中圖為MI-10,載荷基本都是掛載在機底下的特別空間內。(網絡圖片)

 

M-52A/B-掛載之王?

必須指出的是,VM-T在搭載能力上仍有不足,例如暴風雪號不連燃油的機身空重最終還是固定在62噸的水平,VM-T原型已經沒法搭載;設計中的VM-T的雙身聯翼版本也比同樣載重噸位的單機身版本重至少20噸,而原型在氣動特性方面也不太好,無論是背馱還是搭載一定貨物上都有限制,再者裝卸貨物均需專用的裝卸設施,而這不是大部分機場所能裝備的;另外,蘇聯在70年代開始進一步開發西伯利亞,需在鐵路尚未完善的西伯利亞地區運輸大型機械甚至開採、發電設施(如鍋爐或小型反應堆)之類,在航天與大型工程器械運輸的需求上,仍需要新的超重運輸機,有研究指這類飛機蘇聯至少需要50架。

這是搭載MAKS的M-52A/ B型運輸機。要留意的是A(以及A1與A2)與B是不同設計階段時的機型,基本架構一樣,但垂尾數量及機首外形有異。另外這型號所示的MAKS,垂尾可放進後機身的空間,而燃料算上有兩台不算大的固體助推火箭。B型較膨脹的機首有助改善裝載載荷後的機身氣動特性。(網絡圖片)

 

這計劃又是米亞舍夫設計局率先投入研發。他們開展了代號M-52A/B的工程計劃,以3M 野牛式轟炸機為基礎,設計一個長73米左右的機身,配搭全新設計大升力機翼及8個重型引擎(應該是D-18T型),從而規劃出一種更激進的運輸機方案:他們參考了MI-10及CH-54直升機的高起落架掛載設計,設計出一種高起落架、機首與地面間有達6米高空間的掛載位置,且掛載空間達到完全模組化的超重型運輸機。

貨運 / 軍用運輸機型。留意可脫離及移動貨艙的結構。照片中的分別是A-1型及A型。另有指這貨艙可改成一個可坐600-1000名乘客的氣密客艙。(網絡圖片)

 

這運輸機不但可以直接搭載完整的能量號主芯級構件,也有足夠高度搭載小型穿梭機及其火箭燃料箱,且更有一個別出心裁的設計:該機配備一個有10-14組機輪、可脫離且在機場移動的巨型貨物集裝箱,總載貨量可達400噸!而且這集裝箱可以自力行駛到運輸機下方並與掛點連結,從而變成一架常規運輸機!另外由於機身設計獨特,具有非常大的翼展且使用大涵道比渦扇,本機重載航程仍然可保持4000公里。

搭載巨型特殊貨櫃或能量號的火箭本體的M-52B型。(網絡圖片)

 

只有兩架的AN-22PZ特種運輸機,任務是為安東洛夫廠馱運機翼及機身設備等物資。留意為強化空氣穩定性,除延長機尾並加裝一個小垂尾外,還在機翼與機身接合點加以整形,以求改善飛行性能。由此可見安東洛夫廠也具備馱運式運輸機的設計能力。(網絡圖片)

AN-225最終勝出夠簡單

誠然,M-52A/B是更具野心的設計,且基礎源自VM-T運輸機,但等AN-124完成後才開始設計的AN-225還是更吸引蘇聯國防部,並在M-52A/B還在細部設計階段時就把它「拍死」了。無他,AN-225雖然在搭載性能上較M-52A/B弱,但外掛能力(有指接近300噸,而不是一般所講的250噸)及貨艙體積已完全滿足國防部提出的要求,而且就只是在AN-124的設計上加以改造而已,幾乎肯定更省時省錢,氣動控制上也較簡單,只要稍為修改原有的線傳飛控系統即可。

之前有中文媒體報道指同溫層發射者已經超越AN-225成為全球最大的飛機。誠然,翼展的確比AN-225闊,而載重量相當,但該機機身較輕、機身更短、機內沒有貨艙且只能掛載、航程不足,且翼面面積及體積也少於AN-225甚多(而且結構似乎也較脆弱),和AN-225仍有相當大差距。(網絡圖片)

 

AN-225完成時已是世界最大及載重能力最強的噴氣運輸機(且到今天仍是),不但可滿足原有運輸需求,且可以完全滿足MAKS小型穿梭機(註1)的空中發射需要。當然,由於機身更大更重,最重載時離著陸距離都分別增加500米與100米,很多機場都未必有足夠跑道讓它起飛,這算是一個比較嚴重的缺點。

AN-225機背的兩個凸起其實是接合空中貨櫃及MAKS穿梭機燃料箱的固定架的整流罩,掛載暴風雪號時是用不上的。發射MAKS時,為了避免MAKS軌道飛行器空中發射時火箭尾焰灼傷AN-225載機,安-225需要馱著MAKS系統爬升到高空然後進行動力俯衝,加速到0.8馬赫之後然後快速拉起,MAKS系統在安-225拉起過程中分離然後點火發射,這樣就不會燒到AN-225了。(網絡圖片)

 

事實上,由於只作為馱運穿梭機與能量號火箭零件的母機,其雖然有250噸以上的馱運量,但貨艙由於並未相應進行強化,故並未有相等的搭載量;另有一點要留意,和美國747穿梭機運載機不一樣,本機沒有也不需要具備空投暴風雪號的能力,因為暴風雪號的OK-GLI試驗機本來就裝備噴射引擎,可自力起飛然後進行滑翔訓練與試驗。

靜靜地躺在機庫的AN-225二號機機身組件。旁邊是一架AN-148短程客機。(網絡圖片)

 

至蘇聯解體,無論是能量號、暴風雪號還是MAKS,計劃都被取消了,AN-225也沒有存在價值,俄烏分家時被歸為烏克蘭財產,之後一直丟在安東洛夫的廠房封存,至1999年安東洛夫公司原本的AN-124大體積貨物運輸生意具進一步發展潛力,故對本機航電、艙內設施進行現代化,並加強地板承載結構,成為一架貨艙運力大約220噸的超重型運輸機。本機事實上還有二號機存在且已造出大部分機身,只是蘇聯解體後已停止建造。2000年時安局曾想將其續建並投入運輸行列,不過基於資金不濟,計劃一直停滯,前幾年甚至傳出有中國公司想出資修復,結果還是什麼動靜都沒有……

搭載MAKS系列不同構型載具的AN-225。T型是無人的18噸載荷貨櫃飛船,而M型則是燃料箱一體化的可返回式太空梭,請構形已接近單機入軌的及返回的先進型號。(網絡圖片)

 

AN-325型,是在225的基礎上進一步改良,主要是加了兩個引擎,令其可搭載更重的英國Hotol單級入軌穿梭機直接飛入宇宙中,同時可為波音和空客運輸大型零件用(圖4),不過由於西方國家沒有大興趣,英國最後也放棄了單級入軌穿梭機的發展,計劃最終不了了之。(網絡圖片)

需要使用大型龍門吊架來吊裝貨物,不但緩慢且有危險性,這也可能是80年代蘇聯特種運輸機計劃大都採用雙身聯翼設計的原因:對飛行器垂尾高度限制低,且也不需要龍門架,飛機直接駛到裝機位置,用抬升器慢慢升起貨物裝上機翼即可。(網絡圖片)

 

後續發展沒有最強只有更強

安局的AN-225正式勝出後,並未代表米亞局競爭:事實上,米亞局仍然看好超大型空運這個行列,而且也看出背馱式運輸機需要特殊裝卸裝置的最大缺點(即需要以龍門式吊架進行掛載)仍沒有解決,旋即參考M-52A/B的設計,展開雙身聯翼運輸機的研究工作。本機設計代號M-90,設計概念更激進,本質上仍是一種雙身聯翼設計,全機只餘下機翼、引擎、支架、起卸系統與駕駛艙的設計,「機身」蛻變成視任務而定的模組艙,甚至可視要求直接掛載超大型貨物或作為穿梭機 / 空射運載火箭的母機!而更重要的是,相對於AN系巨型運輸機對跑道長度及貨運設施要求很高,M-90的特色更適合一般二級機場的操作,甚至連上落客貨,本體都不需進入空橋。本機比較大的問題是,在部分載荷形態中,飛行高度與速度會受限制。

M-90計劃,有些人稱之為「空中渡輪」,其早期設計更像是一架以吊運巨型貨櫃或客貨艙的機翼加枝架及駕駛艙。由於要適應西伯利亞地區機場缺乏龍門吊架,此機的概念有點像讓自己也變成「龍門吊架」,在機器輔助下直接吊運貨物並裝到固定點。由於都使用直線機翼,飛機速度大約只有660公里 / 時左右,載重約240至400噸(八引擎版),不過重載升空距離大約只需AN-225的2/3,大部分中型機場都能受。和M-52一樣,有可自行移動的客 / 貨艙(最高可載1462人)。最右為計劃停止時的最後定稿,氣動性雖大有改善,但還是給人很「支架」的感覺。(綢絡圖片)

 

裝備了10台引擎的M-90模型。由於TU OOS可能有400至700噸重(機重到最後仍未確定),而這模型機明顯是M-90系列,加上掛在圖上的正好是OOS,可知這機應是M-90型的進一步改良型。(網絡圖片)

 

這型號運輸機似乎也針對圖波列夫設計局已開始針對2000年後太空任務而開發的OOS穿梭機(註2)。OOS最大特色就是「單級入軌」,即在不需助推火箭支援下,以自身動力直接進入低軌道,完成任務後自行降落機場。基於由機場直接起飛入軌仍然太困難,故仍需巨型運輸機托運至適當高度然後發射。

安東洛夫的AKS可說是前蘇聯末期眾多特種運輸機設計中最「腦洞大開」的:全重達1760噸,是飛機發展史上最大最重的飛行器,配備18個引擎或以上,,可掛載700噸貨物,並可進行圓波列夫OOS穿梭機發射工作。(網絡圖片)

 

這個計劃似乎也引來另外兩家競爭者(註3),無獨有偶的也是採用雙身聯翼設計,其中安東洛夫提出的AKS計劃是直接讓AN-225雙機身化並「堆疊引擎」,搞成一隻空中怪物;後來甚至連只搞火箭的閃電設計局也來參一腳,搞出閃電-1000型計劃來「搶飯吃」……當然,這堆怪獸「競食」的結局大家都知道,當蘇聯解體後,航天計劃也跟著停擺,然後就沒有然後了……

閃電設計局的閃電1000型,載重同樣是450噸,可載運最長45公尺的貨櫃,另外起降性能也比AN-225強。(網絡圖片)

 

後記:

和西方相當,冷戰時期前蘇聯的「空中巨怪」無一不與冷戰時代航天計劃有關。除此以外,「巨怪」的發展也加入了西伯利亞大開發的因素,若沒有這些計劃,「怪獸們」根本不會出現。現在各國航天計劃也似有停滯不的問題,俄國開發西伯利亞的戰略也是以有一定交通能力的「節點」城鎮呈擴散輻射發展,空中交通需求不如蘇聯當年的計劃,似乎有生之年,我們也很難再見到新的「空中巨怪」的風彩了。對航空及航天迷而言,這莫不也是一種憾事……

 

 

註1:MAKS穿梭機簡介

本體只有27噸、由閃電設計局建造的MAKS在蘇聯日常太空任務上可能比暴風雪號更重要,因為其體積及複雜度易於建造,容易發射(可依靠火箭或AN-225發射母機),而且維修較簡單,載荷艙又可由人員艙變成補給艙、衛星貨艙或者工作艙,必要時甚至可以有武器艙,適合各類型的軍事、民用航天與太空站補給任務。本機成員最多可達6人,或搭載8.3噸貨物,並可自帶可拋式燃料箱(右上圖)由母機直接發射上太空。只是,由於蘇聯解體,剛開始建造的機身(右下圖)及已經完成建造的燃料箱(右上圖)就此打住,直到今天再也沒法恢復了。左下大圖是其發射及返回步驟。(網絡圖片)

註2:

圖波列夫的OOS(Одноступенчатого Орбитального Самолета,即單級入軌)大小接近美國太空穿梭機,但機身內大部分都裝燃料,可在高高度直接打開液燃引擎,在不用其他火箭輔助下直接離開大氣層。本機大約能載10噸貨,單級入軌穿梭機當時一般被視為2000年後最重要的航天工具。由於細部設計未完成,本機全重較難計算,可能由400至675噸不等。(網絡圖片)

 

註3:

除安東洛夫、閃電與米亞西舍夫外,相當長一段時間都是搞水上飛機的別里耶夫設計局,推出Be-1200及Be-2500超大型水上飛機,這兩種飛機氣動外形很相似,只是大小不同,載重量分別為500噸及1000噸。Be-2500使用翼地效應起降,但飛機本身有足夠推力及升力上升至10000公尺高空,而且這高度仍能保持700噸載荷,剛好是TU-OOS穿梭機的設計重量上限,故也很有可能可以執行OOS的發射任務。自冷戰以後,別里耶夫就一直宣傳這機並尋找潛在出資者,當然,至令仍無所獲。(網絡圖片)

 

 

附註:前蘇聯70-80年代,西伯利亞大發展不單刺激運輸機發展,連直升機的設計局都被刺激了。米里設計局因應當時可能出現的大型貨物吊運需求,開始設計MI-32型吊裝運輸直升機。其具備六台AI-136渦軸引擎(或者形像點說,三組MI-26的動力組合),吊運能力達史無前例的60噸。可惜的是,當時還有其他計劃的米爾設計局打算到80年代後期才開始全力發展本機,但到80年代後期,設計局的財力與需求已經不容許了,結果我們只能在動畫中看到其風彩。圖為《福音戰士新劇場版:序》中出現、MI-32吊運超大型陽電子砲的片段。(網絡圖片)

發佈於 軍事博評
By 2020-05-04

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