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[高端制造] 基于民用飞机的中国下一代预警机保障技术分析

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暴力英雄 发表于 2012-8-31 05:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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北京航空航天大学 鹿轩 章文晋
摘 要:预警机作为新时代空军的宠儿,世界各国军队已大幅列装。在我国推出空警2000和空警200基础上,设想了我国下一代预警机,以民用飞机ARJ21作为预警机母体进行可行性分析,列出其优点。探讨一机多型,通用化,军民结合的保障方式。指出研制阶段注重装备优生,为提高装备经济可承受性奠定了基础。
关键词:ARJ21;预警机;保障分析;配置;经济可承受性
引言
       自预警机问世以来,历次局部战争都证明了其在空战中的决定作用。各国空军都普遍装备预警机,其可大幅提高空战效率。我国在预警机领域的技术处在国际前列,空军列装了空警-2000 大型预警机和空警-200 中型预警机,实现了预警机的从无到有。目前,世界很多国家的预警机往往都是采用民用飞机作为母体,以下从国外民用飞机成功改装的例子,分析探讨我国以ARJ21 飞机改装预警机,其可优化我国空军的保障体系。
1 以色列G550 预警机
       面对价格不菲的大型预警机,大多数国家因预算有限而难以承担。因此在高性能的小型载机平台上加装先进雷达和电子设备的设计方案开始受到青睐。以色列IAI 公司率先在国际预警机市场推出了价廉物美的G550紧凑型预警机(CAEW),并逐渐显示出良好的发展前景(如图1)。该机是由“湾流”G550 公务喷气机基础上改装而成(如图2)。湾流G550 公务机是国际顶级远程喷气式公务机代表机型之一,航程为11686公里,最大起飞重量33,521公斤。相比G550 公务机,G550紧凑型预警机的机身有所加长,飞行速度可以达到马赫数0.885,巡航高度达到15000 米以上,飞机还将具有空中加油能力而且具有较高的可靠性和较低的使用成本。

                               
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图1 以色列G550预警机

                               
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图2 湾流 G550 公务机
中国预警机
       目前我国空军列装了两款预警机,分别是大型预警机空警-2000 和中型预警机空警-200。作为第一代中型预警机空警200,被我国军队大量采用。下面我们讨论一下以ARJ21 飞机作为我国下一代预警机母体的可能性。
2.1 空警-200预警机
      空警-200 是中国自主研制的一种预警机被称为“平衡木”,载机是国产运8(如图3)。运8 最大起飞重量61 吨,最大着陆重量58 吨,空机重量35.488 吨,最大平飞速度为每小时662千米每小时,最大升限10400 米,巡航速度为每小时550 千米每小时,最大载油量约23 吨。运-8 运输机改装的平衡木中型预警机安装的条状雷达天线使人联想到了瑞典研制的“爱立眼”预警雷达(如图4)。该预警雷达是瑞典爱立信集团微波系统公司于20 世纪80 年代研制成功的主动相控阵雷达,它采用平衡木式的双面侧视电子扫描相控阵天线。雷达天线长8.6 米,宽600毫米。天线罩长9.75米,宽780 毫米,重约900千克。罩内装192个固态发射/接收(T/R)模块和大约4000 个天线单元。

                               
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图3 空警-200

                               
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图 4 “爱立眼” 预警机
2.2 ARJ-21飞机技术性能
       ARJ21 支线飞机是一种九十座级、以涡扇发动机为动力,满座航程为二千海里的中短程支线飞机(如图5)。ARJ21-700STD 最大起飞重量 40,500公斤,使用空机重量 24,955公斤;ARJ21-900STD最大起飞重量 43,616 公斤,使用空机重量26,270 公斤。与国外同类支线飞机相比。该款飞机有极强的适应性,是以中国西部高原高温机场起降和复杂航路越障为目标进行设计的。
       ARJ21 是世界上第一架完全按照中国自己的自然环境来建立设计标准的飞机,我国西部地区具有相对简陋的机场条件和航线上障碍物很多的特点,这既要求飞机有过硬的起飞和爬升性能,在不减载的情况下能在较短的距离内起落,又要保证飞机能在较为恶劣的气候环境中运营,并对飞机性能如单发升限等提出了很高的要求。ARJ21是新研制飞机,从飞机的开始设计就对飞机的全寿命成本(LCC)进行严格控制。通过采用长寿命结构设计,注重高可靠性、维修性设计,使飞机的可靠性和安全性得以提高,从而降低维护成本;采用低油耗先进涡扇发动机,提高了飞机的使用经济性;运用以IT技术为代表的先进研发手段及和国际接轨的生产管理和质保体系,在很大程度上降低研制和生产成本。
2.3 ARJ-21飞机技术优势
       第一,使用客机改装预警机安全系数要高一些。因为载人客机在设计时,其实际指标相比较货机安全系数要大一些,设计要求更高一些,因此安全性能较好。
       第二,ARJ-21 客机的飞行高度、巡航时间、航程、载重量、稳定盘旋角和水平转弯半径等指标,都使得该型飞机为目前最佳的国产预警机的母机。该机载重虽轻于运8,但是要比湾流G550 载重大,随着国产电子设备的小型化,空警200上的雷达电子设备可安置其上。
       第三,我们已经在运8 飞机上试验了自己研制的“平衡木”式雷达,可以说,我们的这项技术已经成熟,如果转用在ARJ21 飞机上,即可不用改变ARJ21 飞机的主要外形,也不用大幅增加飞机的外载量,反而能大幅提高飞机的实际载油量,使得飞机的巡航距离大大增加。由于这型雷达是直接背负在ARJ-21飞机的背面,其总重量大约在900公斤左右,雷达本身又是扁的长方体,基本对飞机的飞行性能影响不大。
       第四,ARJ21飞机拥有极佳的西部高原机场适应性,尤其适合在青藏高原地区执行任务。
3.保障分析
3.1保障资源
       目前,我军的武器装备技术保障仍为单一的部队自我保障模式,保障能力有限、经费使用效益低,已不能适应高新技术武器装备保障的需要,需待改革。随着现代科学技术的快速发展,高新技术成果使军用和民用的界限日益缩小,军民技术的双向交流越来越强。民技军用是实现科技强军的重要途径,是适应世界新军事变革、加速我军信息化建设的需要,有利于促进军工部门建立“寓军于民”新体制。
       保障资源分为民用资源和军用资源。民用保障资源追求的是经济价值,军用保障资源具有目标性,首要目标是满足军队的保障需求,是国防消费活动,在实现军事效益的前提下,也要尽量追求经济效益,实现经济效益与军事效益的统一。
       民用资源讲究合理库存,不提倡大量库存,以免增加企业成本。而军用保障资源是满足军队平时和战时需要的。民用保障资源讲究通用性,才能提高经济效益,装备保障资源讲究流体专用性。民用物资资源的发展与国民经济的发展密切相关,受市场影响较大,一般情况下比较平稳、近乎线性,很少出现大起大落的现象。而战争的突发性,所需的保障资源便会急剧增加,尤其是战争初期,保障的不可预知性,则要求更大范围的保障,而且要求保障资源在短时间内高效、快速、有序运行,必要时动员社会力量,运用地方可用的物流资源,以保证参战部队的需要。
       使用ARJ21 飞机作为预警机载体可以解决武器装备供应体系复杂。民用飞机的生产份额远远大于军用飞机,尤其是预警机,这就保障了其配件的供应量,保障设备可以通用化,既减少了研发使用成本,又便于部队快速形成战斗力。非战时,备件的存贮使用,可以维持在一定的水平。战时,民用飞机的备件可以作为预警机部分备用,减小了库存和增加了配件批次行。
3.2 保障系统配置
       收集使用部门(军方)的现有保障组织信息建立组织树,统计FMEA、RCMA 分析结果作为活动树,归纳民用飞机使用保障信息建立资源树,进而通过O&MTA,LORA 等模拟确定最后的配置方案。(如图6)
未命名.JPG
3.3 经济可承受性
       美国的经验表明, 坚持在设计中贯彻标准化、通用化和模块化的原则。标准化有利于保证产品质量和降低全寿命费用;通用化可实现“一机多型”、“一车多型”、或“一弹多用”的构想,减少武器装备系统的品种,从而减少研制费、采购费和使用保障费;模块化在设计中考虑可更换或增添不同功能的模块组件,使武器装备系统具有不同的作战能力或提高其作战效能。
       武器装备研制、开发、生产尽可能融入社会科技进步和发展之中,充分合理地使用社会保障资源,做到关键技术资源“共研”,基础资源“共用”,信息资源“共享”。统筹协调军品和民品的科技创新。
       通过对ARJ21飞机一机多型的运用,降低了保障费用。尽管民用飞机和军用飞机的适航取证有所不同,但由于其民转军的特殊性,其适航资料可以作为其日后改型时的参考。
       实现航空装备建设经济可承受性的措施,追求航空装备的高可靠性和维护性。高可靠性和维护性能够显著降低航空装备的持有费用。高可靠性使航空装备更加安全, 从而有利于减少采办量。重视航空装备的通用性实现航空装备零部件的标准化、模块化和通用化,不仅可以降低维护费用, 还能提高装备的快速反应能力。在航空装备研制生产中利用规模经济效益,产量低是造成现代高技术航空装备价格过高的重要原因。因此, 减少航空装备的品种而相对增加产量以分摊巨额研制和生产费用是降低航空装备单价, 实现规模经济效益的有效手段。
结论
本文讨论了对我国新一代预警机的构想,ARJ21 飞机改装预警机的技术可行性分析,通过民用物流保障与军用物流保障相结合的方式,寓军于民,探讨保障资源。建立数据库对比民用飞机和军用飞机数据,选择配置方案。一机多型,使用民用飞机ARJ21 作为预警机载体,可以使军民两用飞机的配件资源,保障设备资源,部分人力培训等方面得到通用,减少了日常保障维护成本,战时增加了零件的来源贮存,经济可承受性大幅提高。
武安君二世 发表于 2012-9-1 07:20 | 显示全部楼层
如果MD把发动机卡了怎么办?
saggi 发表于 2012-9-2 00:40 | 显示全部楼层
言而无物,内容空洞,文不对题。这种文章只是发出来应付学位答辩的,完全没有转载的必要。
蘑菇炖豆腐 发表于 2012-9-2 06:21 | 显示全部楼层
发错区了吧,有航空区啊
 楼主| 暴力英雄 发表于 2012-9-2 11:50 | 显示全部楼层
蘑菇炖豆腐 发表于 2012-9-2 06:21
发错区了吧,有航空区啊

航空航天技术保障不属于工程技术类属于什么?本来航空航天港就是侧重AEROSPACE,各个版块之间界限比较模糊,侧重不同而已.
hxgs 发表于 2012-10-1 20:39 | 显示全部楼层
使用共形阵?
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