超越"大力神"：空客A400M运输机（三）

该发动机采用双通道全权限数字式发动机控制系统（FADEC），具备非常完善的发动机控制与动力管理功能，具有自动功率／自动油门、自动和手动的启动程序、自动再点火、内置式测试等各种状态监测与保护功能，以确保发动机能在各种恶劣条件下都能安全稳定的运行。在发动机进气道中配有加热除冰装置，进气道经过优化设计后，在最大限度地减少了气流畸变和压力损失的同时，还保留了良好的颗粒分隔能力，这对于A400M运输机在未铺砌或仅经过简单平整铺砌的前沿野战机场上起降尤为重要。发动机排气管采用热辐射抑制设计，将排出的热气与发动机吊舱的冷却空气混合，可减少红外辐射以提高战场生存概率。

A400M的设计巡航速度为0.68～0.72马赫，是西方国家飞行速度最快的大型涡轮螺旋桨飞机。要达到这么快的飞行速度，一个很大的难题就是螺旋桨转速过高导致桨尖速度过快而很容易失速，并会产生很严重的喘振和噪音。设计人员通过计算机模拟、风洞试验和飞行平台验证，从五种配置方案中选取最优化的桨叶叶型和螺旋桨直径，采用又薄又宽、前缘尖锐并带有后掠的大曲率先进三维后掠桨叶叶型。从剖面来看，这种叶型近似于典型的超音速机翼的剖面形状，其高亚音速性能非常出色，即使是在接近0.8马赫的最大飞行速度时仍有良好的推进效率，而此时的振动和噪音污染也完全符合以严格著称的欧洲适航认证标准。另外，设计人员从空气动力学角度对桨毅、发动机短舱和机翼进行一体化设计，使阻力和噪声达到最小。

A400M运输机所采用的FH386型螺旋桨由法国拉蒂埃·菲雅克公司负责制造，为单件金属毂心、8片碳纤维复合材料叶片结构，螺旋桨直径5.18米，巡航飞行时桨尖速度为198米/秒，起飞时桨尖速度为228.6米/秒。FH386型螺旋桨的桨叶由碳纤维梁和复合材料外壳结构组成，桨叶表面覆盖了一层聚亚氨脂膜敷层以防腐蚀。桨叶前缘装有电加热除冰装置，前缘外表面还有一个镍制防护罩，以保护桨叶不会因外来物的撞击而受伤，并起到防腐蚀作用。

特别值得一提的是，在过去各型涡轮螺旋桨飞机中，螺旋桨和发动机的控制系统各自都是独立的；而A400M将螺旋桨的控制系统也综合到全权限数字式发动机控制系统中，这在世界航空史上也是首次。该控制系统能自动控制桨叶的运行状态，使螺旋桨始终保持在一个恒定、最佳的效率速度，并具有过速保护、喘振监测和恢复、螺旋桨自动变距和自动顺桨功能。虽然这种大胆的设计可将发动机与螺旋桨的性能匹配发挥到最佳，但因为发动机控制系统软件包含了对螺旋桨的控制，其复杂程度甚至比A380发动机控制系统还要高出数倍。涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机在工作特性上有着很大不同，由于螺旋桨直径较大，转速比发动机涡轮低，还要有变距、反桨等控制功能，因此发动机控制系统和螺旋桨控制系统在控制率上完全不同。要想将这两个特性完全不同的控制系统综合为一个整体发挥出最佳效能，其难度可想而知。

因为技术难度过大，欧洲国际涡轮螺桨发动机公司没能按预定进度完成发动机控制系统的编写，结果原本定于2007年3月份将TP400-D6发动机装在C-130K空中试车台上开始进行的飞行测试被推迟。这一下就打乱了空客公司的进度安排，致使A400M的首飞日期被拖至2008年9月份，首架交付日期也将比计划推迟6个月，总延迟时间可能高达12个月。飞机延迟交付拖得越长，A400M项目的研发成本也随之涨得越高，将会给空客公司带来很严重的预算超支问题。这次延误迫使欧洲国际涡轮螺桨发动机公司高层管理人员改组，总经理何赛·马森被炒了鱿鱼，罗尔斯·罗伊斯公司防务分部负责军品及直升机的主管尼克·杜伦接任倒霉的何赛·马森留下来的职务。直到A400M正式下线的前16天，TP400- D6发动机才装上C-130K飞行试验台上进行了首次地面运转测试。

虽然发动机控制系统拖了进度的后腿，但从性能角度来看，A400M采用涡轮螺旋桨发动机还是受益良多。涡轮螺旋桨飞机在起降性能上“天生”就具有一定的优势：因为螺旋桨的高速滑流流过机翼上表面而产生的切洗作用，低速时可增大机翼升力，不必像涡扇运输机那样要设计动力增升装置：而在着陆时，涡桨发动机所具有的“反桨”能力可缩短着陆滑跑距离，也不需要设计发动机反推装置。凭借PT400-D6发动机强劲的功率和先进的气动设计，A400M的巡航速度几乎和涡扇运输机一样快。与涡扇运输机相比，在相同载荷情况下A400M的起飞重量要轻15%，油耗节省20%，起飞着陆性能却更出色。A400M在标准国际大气压＋15℃和914米海拔高度的条件下，以最大起飞重量起飞时起飞场长小于一公里，最大着陆重量时着益蓄陆场长小于600米，至在最大起飞重量时可在2％的坡度上向后倒退。A400M运送30吨重量货物时任务半径可达2450公里，从巴黎起飞可达欧洲全境以及非洲北部然后再返航；运送20吨货物时任务半径可达3550公里，从巴黎起飞可达中东、俄罗斯腹地以及非洲中部；在飞机空载的情况下，任务半径甚至可达4900公里远，相当于从德国法兰克福直飞中国乌鲁木齐然后再返航；作空载转场飞行时，航程高达9445公里，从巴黎起飞几乎可以达到世界上任何地点。完成上述飞行任务后，机上还有5％的剩余燃油。

为了能适应全球各地所有条件复杂的机场，A400M运输机的起落架设计为承载能力极强的多轮小车式前三点起落架。前起落架为并列双轮，主起落架则采用了三减震支柱小车式起落架，每个大行程摇臂式减震支柱布置并列双轮，左右共12个机轮。与之相比，就算是C-17这样“大家伙”的主起落架也仅仅采用了双减震，由此可见设计人员对于A400M在恶劣条件场地上起降能力的重视。主起落架上的刹车机构用了多达12个碳-碳刹车盘，这种刹车机构能作差动作动，协助飞机进行地面转弯。通过发动机差动反桨和主起落架的差动刹车，A400M运输机可在30米宽的跑道上作180°转向，并在60×60米的停机坪上运动而不会碰撞到其他飞机或障碍物。A400M宽达6.2米的主轮间距及低压轮胎，使得它可以直接在道面条件“恶劣”的前沿野战机场起降，甚至可在仅经过简单平整的硬土地面上起降。

驾驶舱／航电系统 得益于空客公司在大型民用客机设计经验上多年来的深厚积淀，A400M的驾驶舱和航电系统大量引用了空客A系列客机的先进技术和“人性化”设计概念。A400M驾驶舱为双层、双人制驾驶模式，内部空间设计得非常宽敞，机组乘员即使穿戴上“三防”防护服在驾驶舱内也不会感觉拥挤。上层舱为驾驶员驾驶舱，下层舱设有货运员座位，两层舱之间有楼梯相连。宽敞的上层驾驶舱内必要时还可以增加一名机组乘员，负责复杂战术任务时特定任务的操作，并为第四名机组乘员预留了空间。A400M驾驶舱的风挡也作了特别设计优化，拥有目前军用运输机中最宽广的视野。驾驶员透过风挡能看到所有4个螺旋桨和两侧翼尖，在急剧下降过程中有非常出色的向下和向前的视野，而且在地面机动过程中也大大提高了操作效率和安全性。空客公司是设计制造民航客机“出身”，对于如何才能使乘员在长途飞行时更舒适这方面颇有心得，在A400M的设计上充分体现了这点：除了在驾驶舱的后部设置有厨房设备和为长途飞行时驾驶员休息用的铺位外，空客的设计人员甚至还在下部舱内货运员位置的边上配置了两个男女性都适用的商用标准厕所，真可谓考虑得无微不至。

A400M的“玻璃”式驾驶舱设有六个全彩液晶大屏幕显示器，每个驾驶员座位的前上方各装有一个可向上折叠收起的平视显示器（HUO）。与一般军用运输机不同的是，平显是A400M的主飞行显示器，可显示飞行姿态、航向、航迹和高度等信息，并在着陆、空投、超低空飞行和空中加油等需要驾驶员高度集中精力时显示着陆引导标示、空投引导标示和威胁告警信息，可让驾驶员不必将视线移至他处就可对基本的飞行状态信息一目了然。六个尺寸相同的全彩液晶大屏幕显示器设置在仪表板上，各显示器的功能可互换。最外侧是主飞行显示器（PFD），显示的信息除与平显相同外，还显示自动驾驶仪系统的工作模态和一些辅助信息；稍内侧是导航和战术显示器（NTD)；中间左侧的显示器为发动机状态和告警显示器（EWD），主要向驾驶员显示发动机的运行参数和提示告警；中间右侧的是系统显示器，显示常规系统以及诸如自卫、货舱和空中加油等军用系统的相关提示信息。在中央操纵台上设有两套大尺寸全彩色多功能控制和显示装置(MCDU),并在操纵台后可为第三名机组乘员选装第三套相同的多功能控制和显示装置。驾驶员通过该装置来获取或修改自动飞行任务管理系统信息。座舱内还为驾驶员配备了能够增强夜间观察能力的先进驾驶员头盔，另外还配有机载摄像机，机组乘员可选择在任何一台显示器上查看机载摄像机的视频信息。特别值得一提的是，为避免驾驶员观察仪表板的视界受到影响，A400并没有采用过去大型运输机通常采用的驾驶盘，而是引用已在A320A340系列民航客机上的“侧杆式”驾驶杆设计。这样的设计可以彻底腾出驾驶员座席与仪表板之间的空间，做到真正的无遮挡。目前，只有A400M这一种大型军用飞机采用了“侧杆式”驾驶杆。

为了确保全天候执行任务，并在靠近作战地域进行空运和空投，A400M运输机采用了比较完善的通信、导航等电子设备。导航系统包括集成在GPS系统中的惯性参考系统（ISR），综合了风切变和地形跟踪能力的气象雷达，无线导航装置包括仪表着陆系统、甚高频全向信标(VOR）、测距仪（DME）、空中交通管制接收机（ATC）、自动定向仪（AOF）和战术空中导航系统（TAC安）。两台通信处理计算机与飞机的任务管理系统相联结，通过标准1553B和ARINC429数据总线来交换数据。数据传输能够通过加密的HF或V/HF波段实现，也可选装卫星通信设备。

A400M运输机采用四余度数字式电传飞控系统，使其在整个飞行包线内具有反应迅速、操纵灵活的特点。在作战空域中进行紧张的机动飞行时，电传飞控系统可防止飞机超出最大允许飞行速度、过载极限或失速迎角，从而减轻了驾驶员的工作负担，实现“无忧虑操纵”，即使在危险区域作3048米/钟的大角度急剧机动下降时也可以控制得更加安全。为了控制研制成本，该机所采用的电传飞控系统在空客公司民用A系列客机的基础上移植开发而来。另外，A400M运输机还配置了一套先进的自动飞行系统（AFS），与飞机的导航和控制系统相连接。该系统的核心是两台飞行管理导引和包线计算机（FMGEC），这两台计算机接收来自所有导航传感器、飞行和发动机控制系统以及专门的军事任务管理计算机（M-MMC）的信息，能根据输入的任务参数自动规划出最佳飞行航线等引导信息，并在巡航飞行、重型货物空投、超低空飞行和超低空空投等对飞行姿态控制有很高要求时提供高度精确控制的自动驾驶功能。

军用运输机进行重型装备空投和大量货物的连续空投时，都存在因为货物在机舱内快速移动导致重心变化过大而产生的剧烈震荡扰动问题，如果不能通过控制来使震荡收敛，飞机就会失控。连续空投虽然重心变化不如重物空投那么剧烈，但是整个过程持续较长的时间，这种长时间的连续扰动如果不能及时予以抑制，也会造成飞机失控。而超低空空投时，运输机的飞行速度接近失速速度，再加上仅有几米的贴地飞行高度，稍一失控就会坠机，所以对飞行姿态稳定控制的要求就更高。要想提高货物空投性能，除了大型飞机本身的惯性能够承受较大的瞬时扰动外，更重要的就是靠先进飞控系统的自动增稳作用。凭借先进的数字式电传飞控系统和自动飞行系统，A400M具有相当出色的空投性能，最大单件空投重量达18吨，能连投25件重1吨的货物并能在4.5米高度贴地飞行时连续空投总重为6.35吨的散货。除C-17和更大的运输机外，在所有军用运输机中A400M的空投性能仅次于安-70,而超低空空投性能目前没有任何一种军用运输机能与之相比。

生存性与可维护性 为了具备更好的生存能力，A400M运输机的关键系统和设备都采用了余度设计和隔离措施。机上留有安装各种防御设备的空间，每个国家可以根据各自需要进行选择。机载防御设备包括雷达告警器、导弹发射告警器、箔条／曳光弹散布器等，机冀下的多个外挂点可以用于安装电子对抗吊舱，进一步提高综合防御能力。此外，考虑到低空高速飞行条件下可能受到的地面威胁，A400M装备有地面防撞告警系统，并可安装专用装甲和防弹风挡玻璃来保护驾驶员，同时采用减少发动机红外辐射装置和在油箱中添入阻燃防爆的隋性气体来提高生存性能。

A400M除了具备优异的飞行性能和安全性之外，另一个很重要的优势就是具有非常低的全寿命使用成本和良好的维护性。对于A400M运输机而言，最大的挑战是无维护使用周期特性——即保证在为期15天的部署时间里，只需要机组人员对其进行最简单的保养而不需要进行维修。另外A400M只需携带随机零备件及工具，不需任何其他支援设备便可具备150天的“部署能力”或最短为500飞行小时的“定期维护间隔”。在12年的服役期内，计划性维修造成的停飞期不超过84天。

空客公司通过把先进的民机设计概念、标准和研制经验移植入研发过程，最大限度地提高A400M的可靠性和可维护性。A400M的机载综合监测和故障诊断系统（AIMDS）就是从A380客机上引用而来，这套系统能对飞机上每个监测设备进行中央控制，并用简单的英文描述系统故障监测信息，可完成发动机、辅助动力装置和其他飞机系统性能数据的采集、记录和说明，还可以选择记录飞机结构载荷，甚至包括过载、强行着陆和总的循环累计数，使得用户能跟踪飞机疲劳方面的真实使用情况。此外，地勤人员可以使用便携式多功能查询终端（PMAT）通过飞机内、外的接连点查询机载综合监测和故障诊断系统。便携式多功能查询终端能更深层次地对故障进行查询，然后将有关信息收人到电子文档中。便携式终端所查询到的信息数据可下载到A400M地面保障站的计算机里，以便于机群管理。A400M在执行任务之前，甚至可利用机载综合监测和故障诊断系统分析机上各系统、设备的状态趋势数据，预测出在未来的无维护使用周期（长达15天）内可能会出现的故障，提前将“故障隐患”消除掉。而且，即便是在使用周期内出现了一些故障，该机也可以“带故障”安全飞行，而将排故工作“推延”至该周期后再进行。

下线

目前，A400M最大的问题是项目进度一再拖延而导致研发成本节节攀高，单机价格也随之大幅度上涨，再加上美元和欧元近两年的汇率变化，更加重了这个问题。既便如此，A400M面对全球战术运输机这个大市场，在营销上仍有其独到一面——凡是订购该机的客户都可以参与到项目中来，成为整个研制生产流程的一员，而不是单纯的“你买我卖”的模式，这对潜在客户特别是第三世界国家有很大的吸引力。例如马来西亚在签订了4架A400M购买合同后，马来”亚复合材料技术研究公司（CTRM）就随之获得一个大订单，为空客公司军用飞机公司制造价值9.07亿林吉特（折合2.402亿美元）的复合材料部件。另外，其他国家购买的196架订单还将为马来西亚带来8亿林加特（折合2.118亿美元）的相关制造合同。美国C-30J虽然价格比A400M要便宜很多，但其设计于20世纪50年代的窄小机身结构已明显跟不上需求趋势。从实际投送能力和效费比来看，C-30J并不比A400M占优势。再加上因为意识形态问题对不少国家实施军售禁令，所以只能眼巴巴地看着A400M抢下南非和智利等第三世界国家的订单。既便是可以销售的国家，也基本上只能是美国卖他们买，不能引进生产或参与到生产流程中。真正在战术／技术性能和效费比上能与A400一较高低的是安-70，也正是这两种机型开创了战术运输机“宽体化”时代。相比而言，安-70的性能更为出色一些，价格也有明显优势。但是，安-70所采用的D-27桨扇发动机虽然先进，还不够成熟可靠，在原型机试飞阶段就曾发生52起飞行中发动机停车故障，也正是发动机停车的原因导致了2001年第二架原型机坠毁。此外，这种发动机还没有达到欧洲噪音标准，再加上严重的东西方政治意识形态冲突和俄乌两国之间的矛盾纠纷，显然安-70不太可能在国际市场上与A400M一争高下。

2008年6月26日，这是一个对于欧洲而言极其重要的日子——这一天，空客军用飞机公司在西班牙塞维利亚的总装线为首架A400M举杆下线庆典仪式，这个热闹非凡的庆典仪式甚至邀请西班牙国王胡安·卡洛斯出席。该也标志着从1982年开始，从“未来国际军用运输机”(FIMA）到“未来大型飞机”（FLA），一直到如今的A400M，历经长达26年的曲折坎坷，这个欧洲最大的武器联合研制项目终于从设计图变成现实，在世人面前正式亮相。