飛機(jī)數(shù)據(jù)中的春秋筆法——你又中計(jì)了嗎?
近日,一個(gè)新的照片的登場讓我們所有的軍迷為之一振。這張流傳在網(wǎng)絡(luò)上的圖片似乎在向我們表達(dá)一個(gè)事實(shí):中國的運(yùn)20飛機(jī)正在更換新的發(fā)動(dòng)機(jī),而且這次是攜帶4臺全新的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測試,標(biāo)志著我國的運(yùn)-20進(jìn)入了新的階段。這時(shí)候一個(gè)老的疑問又傳來了,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)公布的數(shù)據(jù),運(yùn)20最大起飛重量可達(dá)220噸,但我國某次空軍節(jié)展出運(yùn)-20時(shí),展板上卻是顯示為179噸。那么,這巨大的40噸差異出在哪了?

有人說,220噸其實(shí)是“完整版運(yùn)-20”,但我們知道,飛機(jī)更換發(fā)動(dòng)機(jī)意味著相當(dāng)一部分結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計(jì),尤其是更換推力差20-30%的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),整個(gè)機(jī)體都需要重新計(jì)算應(yīng)力系數(shù),調(diào)整飛控軟件,重新調(diào)整燃料管線和增壓系統(tǒng),工程量相當(dāng)大,那么顯然是不可能的。
而且更值得一提的是,由于中國運(yùn)20的數(shù)據(jù)仍然屬于機(jī)密,任何網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)都是不可信任的。如維基百科提供的數(shù)據(jù)是空載100噸,滿載約220噸,最大運(yùn)輸能力66噸,但是技術(shù)更加老舊的伊爾76MD飛機(jī)的空重只有92噸,在發(fā)動(dòng)機(jī)相同,整體尺寸接近,大量使用復(fù)合材料和3D打印技術(shù)的情況下,運(yùn)-20空載重量比伊爾76多出10%,但最大起飛重量又超過了換發(fā)的伊爾76-TD90,那顯然是數(shù)據(jù)出現(xiàn)了嚴(yán)重誤差。所以,在官方公布數(shù)據(jù)之前,任何主觀推測都是毫無意義的。
無論如何,我們今天就來看看“最大起飛重量”這個(gè)春秋筆法吧。

運(yùn)輸機(jī)的最大起飛重量
對于一般不了解飛機(jī)的軍迷來說,往往以為最大起飛重量是運(yùn)輸機(jī)最大載油量,最大貨運(yùn)量同時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)的重量,并且在這個(gè)階段能夠?qū)崿F(xiàn)最大航程。但是,對飛機(jī)熟悉的朋友會知道,飛機(jī)其實(shí)裝的越多,自身的重力越大,飛機(jī)需要產(chǎn)生的升力也越多,這導(dǎo)致耗油量也會增加。因此,并不是所有的飛機(jī)運(yùn)載能力最大值和燃油最大值和航程最大值都是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
下面開始舉例:
安-124魯斯蘭運(yùn)輸機(jī)被譽(yù)為如今世界上運(yùn)力最大的量產(chǎn)運(yùn)輸機(jī),可以攜帶高達(dá)150噸貨物,僅次于世界上獨(dú)一無二的安225運(yùn)輸機(jī)。

下面是維基百科直接引用的數(shù)據(jù):
Empty weight:?181,000?kg (399,037?lb) 空載181噸
?maximum fuel weight???213,000?kg (471,789?lb)?燃料213噸
Max takeoff weight:?402,000?kg (886,258?lb) 最大起飛402噸
Maximum landing weight:?330,000?kg (727,525?lb)最大著陸重量330噸
Fuel capacity:?348,740?l (92,130?US?gal; 76,710?imp?gal)油箱容量348740升
Powerplant:?4 ×?Progress D-18T?high-bypass turbofan engines, 229?kN (51,000?lbf) thrust each 四臺進(jìn)步D-18T大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī),單臺229KN
Range:?3,700?km (2,299?mi; 1,998?nmi) with max payload(最大負(fù)載下3700公里航程)
11,500?km (7,100?mi; 6,200?nmi) with 40,000?kg (88,185?lb) payload(40噸負(fù)載下11500公里航程)
? 8,400?km (5,200?mi; 4,500?nmi) with 80,000?kg (176,370?lb) payload(80噸負(fù)載下8400公里航程)
Ferry range:?14,000?km (8,699?mi; 7,559?nmi) with max fuel and minimum payload
(轉(zhuǎn)場半徑14000公里,只帶燃料)
在這里大家會看到有意思的數(shù)據(jù):安124空載181噸,滿載燃料是213噸,可以負(fù)載150噸貨物,那最大的燃油和最大的貨運(yùn)量合計(jì)有544噸啊,遠(yuǎn)超過402噸?。科鋵?shí),這里就體現(xiàn)出來,“最大負(fù)載量“、最大起飛重量”和“實(shí)際最大起飛重量”并不是一樣的東西。正常來說,根據(jù)飛機(jī)的推力、阻力、翼型和升力系數(shù),設(shè)計(jì)師們能夠在圖紙上計(jì)算出一架飛機(jī)理論上的最大起飛重量。但是,由于實(shí)際中飛機(jī)是一個(gè)巨大的結(jié)構(gòu)體,其機(jī)身大梁、貨艙地板所能夠允許的重量和重量分布是有限的,換句話說,一架安124的150噸起飛重量并不能夠容許它在機(jī)艙里攜帶2*2*2m(8立方米)的黃金(約150噸沉),而必須把這些黃金均勻分布下來才能搬運(yùn)。

同時(shí),由于飛機(jī)有時(shí)候需要帶著數(shù)量較少的貨物飛行更遠(yuǎn)距離,所以大型飛機(jī)往往預(yù)留了足夠的燃料滿足遠(yuǎn)程任務(wù),這時(shí)候就意味著需要給機(jī)翼油箱裝滿燃料。通常來說,一般飛機(jī)的油箱是能夠在最大起飛重量時(shí)裝滿的,如AN-124最大理論載油量可達(dá)213噸,所以現(xiàn)實(shí)中,安124并不會同時(shí)處于滿油和滿載的狀態(tài)。在攜帶150噸貨物時(shí),就只能加70噸油了,自然航程會比較短。
我們再來看另一款比肩安124的戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī):C-5M銀河。同樣是直接引用維基百科數(shù)據(jù):

C-5M 超級銀河運(yùn)輸機(jī)
Empty?weight:?380,000?lb?(172,365?kg)?空重172.37噸
??Gross?weight:?840,000?lb?(381,018?kg)正常起飛重量 381噸
??Max?takeoff?weight:?920,000?lb?(417,305?kg)最大起飛重量 417.3噸
??Fuel?capacity:?51,150?US?gal?(42,590?imp?gal;?193,600?l)燃油裝載量 193600升,約151噸
??Powerplant:?4?×?General?Electric?CF6-80C2?turbofan?engines,?51,000?lbf?(230?kN)?thrust?each?Range:?4,800?nmi?(5,500?mi,?8,900?km)?with?a?120,000?lb?(54,431?kg)?payload.(54噸下續(xù)航力是8900公里)?2,300?nmi?(4,260?km;?2,647?mi)?with?maximum?cargo?capacity(129噸滿載下是4260公里.)
??Ferry?range:?7,000?nmi?(8,100?mi,?13,000?km)?with?no?cargo?on?board.(無貨物滿載燃油是13000公里)
由此可見,C-5運(yùn)輸機(jī)的載油量151噸,滿載油料的情況下還有100噸的負(fù)載空間,但要是按照129噸的最大裝載量看,那么就只能裝117噸燃料了。

戰(zhàn)斗機(jī)的最大起飛重量:
由于尺寸較小,戰(zhàn)斗機(jī)的最大起飛重量往往不像運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)那么極端。通常來說,戰(zhàn)斗機(jī)的最大起飛重量就是最大燃料和最大彈藥的總和。但是,現(xiàn)實(shí)中卻有很大一部分戰(zhàn)斗機(jī)是無法達(dá)到自己的最大起飛重量的。
首先請出我們的老朋友——蘇27SK戰(zhàn)斗機(jī)。由于該機(jī)出口量大,數(shù)據(jù)基本上屬于公開狀態(tài)(但維基百科和百度百科數(shù)據(jù)仍有偏差,這里暫且寫維基百科的)。

Empty weight:?16,380?kg (36,100 lb)
Loaded weight:?23,430?kg (51,650 lb)
Max. takeoff weight:?30,450 kg (67,100 lb)
Powerplant:?2 ×?Saturn/Lyulka AL-31F?turbofans
Dry thrust:?7,670 kgf (75.22 kN, 16,910 lbf) each
Thrust with afterburner:?12,500 kgf (122.6 kN, 27,560 lbf) each
蘇27戰(zhàn)斗機(jī)共有10個(gè)武器外掛點(diǎn),機(jī)翼尖2個(gè)、主翼下4個(gè)、進(jìn)氣道下2個(gè)、機(jī)腹中線2個(gè)。其中翼尖2個(gè)只能掛載100千克級的近距格斗導(dǎo)彈(現(xiàn)實(shí)中主要掛干擾吊艙),不能攜帶副油箱,內(nèi)部最大可加油9噸。這樣一來,一架空重16.4噸的蘇27S在加滿油9噸后,還余下5噸武器可以選擇。但是,蘇27的結(jié)構(gòu)掛點(diǎn)卻帶來了麻煩。

雖然從理論上,蘇27可以用內(nèi)部掛點(diǎn)攜帶高達(dá)9噸彈藥(如圖示中多達(dá)36枚FAB-250自由落體炸彈),但是現(xiàn)實(shí)中,蘇27S是純粹的空中優(yōu)勢戰(zhàn)斗機(jī),并非是一架合格的多用途戰(zhàn)斗機(jī)。因此,我們真實(shí)情況下看到的蘇27往往是掛滿了空對空彈藥,而且為了腹部保持流暢的空中升力體氣動(dòng)布局,蘇27很少利用中軸線的重載掛點(diǎn),只是利用機(jī)翼下的掛點(diǎn)掛重型空對空導(dǎo)彈。通常的任務(wù)配置是4枚R27和2枚R73,有時(shí)候中間掛點(diǎn)可以一前一后帶2枚R27,一共6枚R27。根據(jù)數(shù)據(jù),一枚R27導(dǎo)彈為350千克,一枚R73導(dǎo)彈為115千克,這樣合計(jì)掛載只有2330千克,遠(yuǎn)低于9噸的理論最大掛載,而且在滿油情況下,也只有27.7噸掛載,低于30噸理論最大起飛重量。

不過,鑒于中央升力體氣動(dòng)布局相當(dāng)適合攜帶大量炸彈,蘇27之后的衍生型,如蘇30,蘇34,殲16都充分利用了重載掛點(diǎn)的數(shù)量,加固了機(jī)體,可以充分發(fā)揮它的最大起飛重量優(yōu)勢,如蘇34通過加寬機(jī)身,加固結(jié)構(gòu),使得蘇34在發(fā)動(dòng)機(jī)沒有本質(zhì)變化情況下,最大起飛重量竟然達(dá)到了45噸,可以對敵人一次性投射大量彈藥。

另一個(gè)段子來自于著名的蘇33艦載機(jī)。有很多網(wǎng)絡(luò)流言說:蘇33只能在滑越甲板實(shí)現(xiàn)約26噸的起飛重量,只能攜帶60%的燃料和空對空武器,所以以其開發(fā)的殲15戰(zhàn)斗機(jī)起飛重量和戰(zhàn)斗力還不如F-18EF超級大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)(最大起飛重量約29噸)。

但現(xiàn)實(shí)確實(shí)是這樣嗎?實(shí)際上,蘇33只有26噸滑躍起飛重量,是徹頭徹尾的謊言罷了。讓我們看看當(dāng)年普加喬夫(即普加喬夫眼鏡蛇的發(fā)明人)多次駕駛蘇27K(蘇33的驗(yàn)證機(jī))的數(shù)據(jù)(援引超級大本營):
1、89年的試驗(yàn)記錄:航速7節(jié),海況4-5級(如果五級海況,風(fēng)力是六級,風(fēng)速10.8-13.8米,再加上7節(jié)航速,這樣算下來最大甲板風(fēng)是33.83節(jié)),105米跑道最大起飛重量29.9噸,這個(gè)不單是普加喬夫飛出來的,還有另外蘇聯(lián)空軍的試飛員謝姆金。
2、在庫艦最低航速12節(jié)情況下,33以最大掛載狀態(tài)約31噸的起飛重量可從三號起飛點(diǎn)195米跑道起飛;從一號和二號起飛點(diǎn),在最低航速六節(jié)情況下,可以正常起飛重量起飛(燃油和掛載重量各50%)。(以上兩種情況下最低甲板風(fēng)是10到15米/秒)
3、1994年11月,普加喬夫在33無外掛、20%燃油、庫艦在??看a頭的情況下,直接起飛。
4、庫艦在俄羅斯北方海域訓(xùn)練時(shí)發(fā)生過的情況,33在發(fā)動(dòng)機(jī)不開加力、而是在最大狀態(tài)下起飛,脫離滑躍甲板邊緣時(shí)的速度是108公里/小時(shí)。
由此可見,蘇33艦載機(jī)在正常情況下,是絕對可以在105米跑道攜帶正??諔?zhàn)彈藥實(shí)現(xiàn)滿油滿彈起飛的(雖然有可能飛機(jī)離開甲板時(shí)下墜,但普加喬夫還是順利拉起飛機(jī)),195米則能夠?qū)崿F(xiàn)31噸最大起飛重量。同時(shí),由于蘇33當(dāng)年受制于結(jié)構(gòu)重量過大,雷達(dá)重量過大,空載重量就突破了18.4噸,比起蘇27S的16.4噸多出了整整兩噸之多,而如今殲15在使用新技術(shù),先進(jìn)輕型雷達(dá)情況下,按照殲11B比蘇27SK節(jié)約了1噸多的經(jīng)驗(yàn)看,至少也能在殲15下節(jié)約一噸重量,那么在發(fā)動(dòng)機(jī)基本一致的情況下,殲15在滿載9噸燃料下(此時(shí)26噸)仍有3.5噸負(fù)載空間,可以攜帶4枚800千克的鷹擊83K和2枚自衛(wèi)導(dǎo)彈順利起飛,如果想追求起飛絕對安全也可采用195米長跑道起飛,絕不存在“殲15在遼寧艦上無法滿油滿彈起飛”的謠言。
進(jìn)入四代機(jī)時(shí)代后,由于四代機(jī)追求武器內(nèi)部掛載,最大起飛重量和實(shí)際應(yīng)用起飛重量差距更大。讓我們請出第一架四代機(jī)——F-22。

維基百科上的F-22數(shù)據(jù)(估計(jì)值,真實(shí)數(shù)據(jù)也是保密):
Empty weight:14514?kg(YF-22數(shù)據(jù),14.5噸,F(xiàn)-22據(jù)稱增加了至少2噸以上,約17噸)
Loaded weight:?24947?kg
Max takeoff weight:38,000?kg
Powerplant:?2× Pratt & Whitney F119-PW-100 Pitch Thrust vectoring turbofans
Dry thrust:?23,500?lb[?(116?kN) each
Thrust with afterburner:?Classified estimated 35,000+ lb (156+ kN) each
Fuel capacity:?18,000?lb (8,200?kg) internally,or 26,000?lb (11,900?kg) with two external fuel tanks
Guns:?1× 20?mm (0.787?in)?M61A2 Vulcan?gatling gun in starboard wing root, 480 rounds
Air to air loadout:
6×?AIM-120 AMRAAM
2×?AIM-9 Sidewinder
Air to ground loadout:
2× 1,000?lb (450?kg) JDAM?or
8× 250?lb (110?kg)?GBU-39?Small Diameter Bombs
2×?AIM-120 AMRAAM?and
2×?AIM-9 Sidewinder?for self-protection, and one of the following:
Hardpoints:?4× under-wing pylon stations can be fitted to carry 600 US gallon drop tanks?or?weapons, each with a capacity of 5,000?lb (2,268?kg).(該段存疑,因從未見過F-22攜帶過4個(gè)副油箱,上圖最大燃料也是按2個(gè)副油箱計(jì)算)
這樣我們就能估算出F-22實(shí)際上可用的最大起飛重量:
17噸空重+11.9噸燃料+2*454千克炸彈+2*90千克AIM-9X導(dǎo)彈+2*150千克AIM120導(dǎo)彈=30.28噸,外加480發(fā)20mm機(jī)關(guān)炮彈約1噸,合計(jì)僅有31.3噸,遠(yuǎn)低于38噸的“賬面最大起飛重量”,僅僅和蘇33的理論最大起飛重量相同。由此可見,四代機(jī)因?yàn)檫^于追求彈藥內(nèi)掛,現(xiàn)實(shí)中的可用負(fù)載并不理想,這也能夠解釋為何美國選擇對現(xiàn)存的F-16C飛機(jī)改裝APG-83雷達(dá),并延遲F-15E戰(zhàn)斗轟炸機(jī)的退役時(shí)間了。

結(jié)語?
飛機(jī)作為“寸土寸金”的高價(jià)值武器,任何一寸空間和任何一克重量都是需要精打細(xì)算的,因此最大起飛重量作為衡量飛機(jī)的重要數(shù)據(jù),一直受到各路人士重點(diǎn)關(guān)照。但是,正因?yàn)樵摂?shù)據(jù)如此重要,大部分現(xiàn)役飛機(jī)都會對這種數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理,如F-22的數(shù)據(jù)和實(shí)際偏差很大,就是因?yàn)楸C芏鴮?dǎo)致數(shù)據(jù)失真。因此,盲目依賴“公開數(shù)據(jù)”研判飛機(jī)性能,顯然是非常不正確的。