美國C-5運輸機

美國C-5運輸機

美國C-5運輸機“銀河”(Galaxy)是美國洛克希德•馬丁公司研製的亞音速遠程軍用運輸機。1963年開始研製,1968年6月原型機首飛,1970年開始裝備。美國C-5運輸機是美軍載重量最大的軍用運輸機,能夠將美陸空軍和海軍陸戰隊各種重型武器裝備運送到全球各地,例如M1A2主戰坦克和MH-53直升機等。在海灣戰爭等多次局部戰爭中,C-5在戰略兵力投送上發揮了重要作用。美國C-5運輸機的研製背景為美國“全球戰略”確立,加強“靈活性反應能力”和“戰略空中機動”的需求非常緊迫。1960年初,美國空軍提出“特種作戰要求”(SOR-214),按照這種作戰要求,各大飛機製造公司開始設計,參加投標的公司有洛克希德、波音和道格拉斯等。1965年9月,空軍選中洛克希德GL-500-13-7設計方案,即C-5A。

布局設計

美國C-5運輸機美國C-5運輸機
美國C-5運輸機的基本設計採用了懸臂式上單翼,由破損安全盒形結構由多梁機加擠壓蒙皮壁板組成。後來C-5A機翼大梁出現裂紋,所以C-5B採用新的7175-T73511高強度耐腐蝕鋁合金。20%翼展處翼型為NACA0012(修形),43.7%和70%處則為NACA0011(修形)。1/4弦線後掠角25°,下反角5°30′,翼根安裝角3°30′。靜平衡鋁合金副翼。經過改進的富勒式鋁合金後緣襟翼。襟翼前面有簡單鉸接的鋁合金擾流片。無配平調整片。機翼前緣內段為密封式襟翼,外段為有縫襟翼。副翼和後緣襟翼由液壓伺服作動器驅動。富勒後緣襟翼和前緣縫翼由球式螺鏇制動器和扭矩管驅動。懸臂式全金屬結構的T型尾翼,由整塊金屬蒙皮壁板組成單室盒形構件。平尾稍有下反角,水平安定面的安裝角由液壓螺鏇作動器驅動。方向舵升降舵由液壓伺服作動器驅動。升降舵共分4段,方向舵分為兩段。無調整片。

機身是由蒙皮長桁隔框組成的半硬殼式破損安全結構,截面呈“8”字形。貨艙為頭尾直通式,其地板高度與運貨卡車斗高度相適應。既可空投貨物,也可空降傘兵。地面靜態機尾上翹角10°,採用的高強度鋁合金包括7049-T73,7050-T736,7050-T73,7475等。採用液壓收放五支柱式起落架。前起落架靠液壓傳動的滾珠絲槓向後收起,主起落架由液壓操縱轉動90°後向內側收起。前、主起落架支柱都有雙腔油-氣減震器。起落架共有28個機輪:前起落架有4個機輪,4個主起落架每一側兩個並列在機身底部,每個主起落架有6個機輪,兩兩排列呈三角形。全部輪胎尺寸均為49×17-20,前輪胎壓9.45×105帕(9.64千克/厘米2),主輪胎壓7.65×105帕(7.80千克/厘米2)。有防滑裝置。飛機地面轉彎是靠主起落架後面腳輪轉動進行協助。

駕駛艙下面的機頭罩可向上打開,能從前後貨艙門同時裝卸貨物。尾部貨橋兩側機身壁板可向外打開,以加大地面裝卸貨物時尾艙口尺寸。機上有貨物空投和傘兵空降設備。機身前左側下部有一機務人員艙門,機身尾部左右兩側下部各有一客艙門。駕駛艙和全部貨艙、客艙均為空調和增壓。地板裝有可拆卸的滾輪導軌及貨物固定部件。由於美軍最近10年戰略戰術上的改變,越來越注重高機動的火力投送,C-5的快速戰略運輸能力也越發顯得重要了。其中一次運送兩輛M1坦克的能力在美軍中是絕無僅有的。

美國C-5運輸機每一個飛行小時大約需要進行16小時的地面維護工作。C-5A在使用中曾發現機翼後梁出現裂紋,1978年美國空軍決定為所有在服役的77架C-5A更換新機翼,新機翼使用壽命增加到30000飛行小時,相當於服役20年,此項工作於1987年中全部完成。1982年夏天,美國國會批准了洛克希德•馬丁公司研製新型C-5B的計畫,C-5B的氣動外形和內部布局與C-5A相同,採用推力更大的發動機,載荷能力增加,1985年9月10日首飛,1986年1月8日開始交付。此外,目前還有一種C-5D,它應美國空軍的要求,換裝了新動力裝置和數字式電子設備。
C-5裝有美軍標準通信和導航設備,本迪克斯公司的彩色顯示氣象雷達,3台德爾科公司的慣性導航設備,以及特種設備包括最新多功能電子探測及其分析和記錄子系統,它可同時掃描和分析800多個測試點,以及飛行中故障分析、檢修和記錄系統。

美國C-5運輸機的動力採用4台通用動力公司(GE)的TF39-GE-1C渦扇發動機。單台推力為191.2千牛。駕駛艙內有正、副駕駛員隨機工程師和2名貨物裝卸員共5名機組人員。上層艙前部有可供15個工作人員休息的艙間,從中央翼之後到機尾的上層艙可載運75名士兵,下層主貨艙可載運270名士兵,美國現役陸軍師所配備各類武器中97%都可運輸。

此外,洛克希德•馬丁公司於同年5月29日發布C-5運輸機首套Block1.1版本的綜合操作型飛行軟體(OFP)的工程試驗版本。該軟體是C-5航空電子現代化計畫(AMP)的一部分,是形成C-5AMP的全軟體系統綜合和試驗的基礎。Block1.1隻是整套軟體系統四部分的第一部分,其它一部分由霍尼韋爾公司的航空電子防禦分部研製,用於自動飛行控制系統和飛行管理系統。另一部分由洛克希德•馬丁公司的系統綜合分部完成,用於通信、導航和監視。作為美國空軍C-5現代化改進的第一步,價值4.54億美元的AMP契約將綜合先進的飛行控制、通信/導航系統,以及新的儀表顯示系統。C-5現代化改進的第二步,將對發動機電子設備液壓裝置起落裝置進行改造,增加機隊作戰性能,降低使用成本。2001年12月美國空軍授予洛克希德•馬丁公司對C-5進行升級的契約,預計2008年6月完成契約。升級計畫完成以後C-5的可靠性預計將從目前的60%提高到80%,服役年限將擴展到2040年。

作戰性能

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美國C-5運輸機運輸機在2002年將升級電子設備,美空軍稱之為一個相對低風險、低成本的現代化項目。項目始於1999財年,將保持C-5B與全球航空運輸管理要求的一致性。C-5B將裝備新的數字式自動飛行控制系統、新的液晶平板顯示器以及新的導航/通信系統,還將安裝交通告警與防撞系統以及地形感知與預警系統。目前計畫中將有124架C-5進行升級,估計耗資3.7億美元。預計該項目將於2005年完成。

2002年11月,洛克希德•馬丁航空公司完成了為所有美國空軍機隊的C-5安裝了交通防撞和告警系統(TCAS)的工作。安裝TCAS是C-5航空電子現代化改進計畫的一個組成部分。TCAS能識別鄰近的飛機,並向駕駛員顯示避免碰撞的方案,從而大大降低了發生空中交通事故的可能性。最近,一架裝有TCAS的C-5在多佛空軍基地上空時,當地的空中交通管制系統突然失靈。這時TCAS警告機組人員有一架輕型機接近C-5的飛行路線,於是C-5改變方向,保證了飛機和機組人員的安全。

美國C-5運輸機空中加油,對比大型的KC-135加油機,可見C-5是如何巨大。C-5在較短的跑道以大載重量狀態起飛時,往往少裝燃油,因此起飛後不久就需要進行空中加油,有時需要花十幾分鐘才能完成對接,輸油時間長達15分鐘,飛行員必須具備極高的駕駛技巧。

2003年11月,從美國空軍退役的第一架C-5移交給位於戴維斯-蒙森空軍基地的航宇維護與再生中心。這架飛機進行處理後,將轉為長期貯存。C-5開始退役,標誌著美軍空中機動的未來的發展動向,即由少量的現代化改進的C-5和嶄新的C-17替代服役多年的C-5運輸機。
美國C-5運輸機執行過的最刺激的任務,莫過於空中發射“民兵”戰略彈道飛彈了。這是冷戰時期美空軍的試驗計畫,由C-5空投“民兵”彈道飛彈,待降落傘使飛彈豎直穩定後,“民兵”點火發射。後計畫因過於複雜,缺乏實用性,而被取消。

2004年1月,一架美國空軍C-5運輸機在巴格達國際機場起飛後,被伊拉克武裝分子發射的攜帶型地空飛彈擊中右機翼外側發動機,該機隨即緊急返回巴格達機場著陸。機上63人安然無恙。可見攜帶型地空飛彈較小的戰鬥部,對運輸機的毀傷能力確實不足。

2004年2月,美國媒體披露了C-5運輸機航空電子現代化遇到的問題。媒體指出,美國空軍C-5運輸機的現代化被證明是一個複雜課題,是一個需要重新使用各種商用計畫的技術和很多公司的綜合套用軟體的複雜課題。但是,該機裝備全球空中交通管理(GATM)航空電子設備,將可在不斷變化的空中交通管制環境中遊刃有餘。這些關鍵的全球空中交通管理航空電子設備包括:
•未來空中導航系統(FANS)數據鏈;
•航空使用通信(AOC)數據鏈;
•甚高頻通信,8.33-KHz間隔;
•多工作狀態接收機(MMR),有受保護的儀表著陸系統、伏爾導航系統、微波著陸系統和指點信標;
•雙嵌入慣性導航系統/全球定位系統;
•敵我識別/S模式應答機;
•交通告警防撞系統Ⅱ(TCASⅡ)7型(加更早的);
•增強型近地警告系統(EGPWS);
•備用空中交通管制數據鏈印表機;
•通用綜合航空電子(VIA)系統,具有6種主要“分區”或套用,例如飛行管理、通信/導航/監視/識別(CNSI)、通信管理、顯示服務和全天候飛行控制。

發展前景

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2004年10月,美國空軍C-5飛機換髮項目的主契約商已經交付了首架飛機。10月3日,洛克希德•馬丁公司瑪麗埃塔工廠接收了該C-5B運輸機。2001年,洛克希德•馬丁公司授命負責該機可靠性增強及換髮項目(RERP)的系統發展和驗證階段(SDD)工作。實施RERP項目的目的是使C-5飛機的使用壽命延長到2040年。預計,該RERP飛機的首飛將在2005年10月進行,RERP的試驗將持續到2007年結束。GE公司的CF6-80C2發動機將用於該項目。9月16日,GE公司宣布,該發動機已經獲得FAA合格證。該RERP項目還包括改進C-5飛機的電子、燃油、液壓、飛行控制和環境控制系統,以及改進飛機的結構和起落架。目前,美國空軍沒有透露其112架C-5飛機中有多少架將實施RERP項目。一個空軍調查小組最近得出結論,如果改進得當,C-5系列飛機中最老的C-5A飛機可再安全飛行25年。但是,空軍也表示,空軍能否承受這些改進費用還是一個問題。C-5A飛機實施RERP項目加上C-5航空電子現代化項目(AMP)的總費用估計將達到30億美元。該C-5B飛機交付給洛克希德•馬丁公司瑪麗埃塔工廠在Dover空軍基地進行AMP。AMP項目的主承包商洛克希德•馬丁公司將用數字顯示設備取代模擬座艙設備,並改進通信和導航電子設備。洛克希德•馬丁公司預測,所有112架C-5飛機都將實施AMP項目。而空軍說,進行AMP的C-5飛機數量還沒有確定。

2005年9月,首台CF6-80C2發動機安裝在可靠性增強和換髮計畫(RERP)的試驗飛機上,標誌著洛克希德•馬丁公司的C-5"銀河"飛機現代化項目達到一個關鍵里程碑。該RERP是兩階段C-5飛機現代化計畫的第二階段,對飛機的改進超過70%,包括採用新的發動機。C-5A和C-5B試驗飛機都是該現代化試驗工作的一部分,C-5飛機現代化計畫將改進該飛機的可靠性,並以最高的成本效益增加其長期的任務能力。目前,美國空軍採辦計畫要求對使用中的112架C-5飛機實施現代化。洛克希德•馬丁公司C-5現代化項目副總裁喬治•舒爾茨說:"C-5確實是不可替代的國家資產。美國現在還沒有另一種飛機能完成C-5飛機的任務,C-5飛機的現代化是至關重要的事情。採用新電子設備和發動機的新型C-5M飛機將在全球軍力部署和供給方面為美國帶來無以倫比的能力。C-5經現代化後將可服役到2040年。"C-5飛機安裝了由古德里奇公司設計和生產的新發動機吊架,今年年底將安裝新的發動機。C-5RERP安裝了經實踐驗證的、目前在民用飛機上(包括著名的空軍1號飛機)得到廣泛套用的CF6-80C2發動機。CF6-80C2發動機的推力超過22250daN,可使C-5飛機攜帶122.58噸的負載,起飛距離1520米。新C-5飛機的發動機推力提高了22%,起飛距離進一步縮短30%,爬升速度提高58%,可使目前採用TF39發動機的飛機的可靠性和維護性提高10倍。CF6發動機的離港可靠性為99.98%。C-5現代化的第一階段是航空電子現代化計畫(AMP)。AMP採用電子全天候飛行控制系統、自動駕駛儀、導航和安全特性更好的設備取代了模擬座艙設備和系統。全面改進的C-5飛機將在2006年春季首飛,屆時將更名為C-5M。

改進階段

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美國C-5運輸機飛機的改進包括兩個階段:第一階段通過實施“航空電子設備現代化計畫(AMP)”為該機提供一套數字式骨幹網路,第二階段通過實施“增強可靠性和更換髮動機計畫(REEP)”大幅提升該機的可靠性、可維護性和實用性。目前C-5飛機已經完成了AMP階段的改進,裝備新型航電系統的飛機累計飛行時間已超過10000小時,其中很大一部分用於支持美軍在伊拉克的作戰行動。本次簽署的初始契約啟動了C-5改進的第二階段。此階段(RERP)改進的核心是為該機換裝通用電氣公司研製的CF6-80C2商用發動機,該發動機目前已經擁有用戶(包括商用和軍用)230家,總飛行時間超過3億小時。與C-5原有發動機相比,CF6-80C2發動機的推力增加22%,可使飛機的起飛滑跑距離縮短30%,爬升速度提高58%。目前有3架C-5M“超級銀河”(分別由2架C-5B和1架C-5A改進而來)參加試飛,累計試飛時間達到260小時。

基本數據

美國C-5運輸機美國C-5運輸機
機長75.54米
機高19.85米
翼展67.88米
機翼面積576.0平方米
後掠角 25度(1/4弦線處)
前上艙長度 11.99米
後上艙長度 18.20米
下艙36.91米×5.79米×4.09米(長×寬×高)
容積985.29立方米
空重169643千克
最大商載118387千克
最大燃油重量150815千克
最大起飛重量3779657千克
最大著陸重量288415千克
最大平飛速度919千米/小時
最大巡航速度908千米/小時
經濟巡航速度833千米/小時
海平面最大爬升率8.75米/秒
實用升限10895米
起飛滑跑距離2530米
著陸滑跑距離725米
最大載重航程5526千米(5%余油)

世界上主要的軍用運輸機

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