运输机

运输机是用于运输人员或货物的飞机，主要分为民用和军用两类。军用运输机分为战略运输机和战术运输机，主要用于运送兵员、武器装备并能空降伞兵和空投军事装备，还可以根据作战需要改型为各种特种飞机。民用运输机则分为客机和货机，主要用于客、货运输，可用于航班或包机，也可改型为专业飞机或设计成公务机。^[1][2]

一战前，民用航空飞行试验已经开始。一战期间，飞机的运载能力、飞行速度有了很大提高。一战后，民用运输机大都从战时的轰炸机改装起步，速度、载客量、载货量和航程都十分有限，航空客运只能靠补贴生存。1935年，美国道格拉斯公司成功试飞DC-3客机，该机投入航线后一举改变了航空公司亏损经营的局面。二战后不久，喷气发动机开始应用于民航客机领域，自20世纪50年代末开始，大型干线喷气客机经过了5代的发展，每一代的发展主要与发动机性能、载重与航程、经济性以及年代等有关，每10年左右更新一代。20世纪70年代，英国和法国合作研制的协和客机投入使用，但该机存在航程短、经济性差、噪音污染严重等缺点，于2003年永久退出航线，第一代超音速客机就此划上了句号。进入21世纪，以中国为代表的各国在民用客机研发方面更注重自行研制和具有自主知识产权。^[3][4][5]

最早的军用运输机是在民用运输机的基础上改装发展起来的。一战后，军用运输机发展水平不断提高，并在原有基础上不断地改进与完善。1940年，军用运输机在德军对挪威与荷兰的空降作战中展示出出色的效果，引起了世界的关注。二战后，各国竞相发展军用运输机，英、美、法等国相继研制出了新型军事运输机。自20世纪60年代后期，军用运输机开始采用涡轮风扇发动机，飞机的速度、运载量和航程获得进一步提高。20世纪90年代初，中型战术运输机和大型战略运输机已形成系列化发展和装备成熟的局面。进入21世纪，现代大型军用运输机大都具备强劲的发动机和良好的空气动力特性，其巡航速度是空、陆、海三种运输手段中最快捷的。其航程已达数千甚至上万千米，经过空中加油后，可实施全球性运输。^{[6][7][8][9][10]}

民用航空飞行试验始于一战前，但因一战爆发而被迫停止。各国的航空技术力量集中起来为战争服务，飞机的运载能力、飞行速度在短短4年中得以提高。一战结束后，军事需求的锐减迫使航空工业向民用方面寻找出路。到二战结束前，航空技术都以活塞动力为主。在民用航空发展的前10年，民用运输机大都是由战时的轰炸机改装的，飞机的速度、载客量、载货量和航程都十分有限，且不适于运送货物和乘客的需要，航空客运只能靠补贴生存。1935年，美国道格拉斯公司成功试飞DC-3客机。该机巡航时速290公里，航程2400公里，不但载客量大（32人）且飞行平稳，投入航线后一举改变了航空公司亏损经营的局面。此后，民用飞机开始采用全金属结构及发动机，明显地朝大型化方向发展。1953年，DC-7客机可载客110人，并使横越美国大陆的时间由原来的18-20小时缩短到10小时。^[3]

活塞式发动机有体积大、功率低、故障率高等许多缺陷，随着技术的发展，喷气式发动机应运而生。二战后不久，喷气发动机开始应用于民航客机领域。1949年7月27日，英国德·哈维兰公司研制的“彗星”号喷气客机进行了首次试飞，平均时速721千米，远超过活塞式客机。这表明喷气式客机飞行速度更快、乘坐更舒适以及还有航程更远、载客量更大等潜在的优势。1952年5月2日，该公司研制出了世界上第一种民用喷气客机——DH106"彗星号"喷气客机。然而由于设计者没有认识到颤振问题，这种客机多次在空中解体，机毁人亡。^[3][11]

美国波音公司汲取经验并采取措施，研制出性能更为优异的波音707喷气客机，原型机于1954年7月15日首飞，1958年交付使用^[注1]。波音707是世界上第一部取得商业成功的喷气民航客机，令美国波音公司一跃成为民航飞机领域的领航人，并确立了喷气客机的历史地位。20世纪60年代末，全球航空市场快速发展，促成了欧洲空中客车公司及其双发宽体客机A300的诞生。1967年，波音737首飞，737系列也成为民航历史上最成功的窄体客机系列之一。1969年，第三代喷气客机波音747问世。该机是世界上第一款宽体民用飞机，自1970年投入服务后，到空客A380投入服务之前，保持全世界载客量最高飞机的纪录长达37年。^{[3][11][12][13][14]}

1976年，英国和法国合作研制的协和客机投入使用。尽管协和飞机在技术上有许多重大突破，但在商业上却是失败者。该机主要有三大缺点：第一，经济性差。协和客机载客量只有波音747的1/4，但耗油量却是波音747的2倍，经济舱的票价比亚音速飞机的头等舱还贵20%；第二，航程短。协和客机的航程为6500公里，无法充分发挥速度优势，特别是在太平洋航线上无用武之地；第三，噪音污染严重。协和式客机噪音高，按规定不得在大陆上空进行超音速飞行。2003年，英、法两国同时决定协和客机永久退出航线。第一代超音速客机就此划上了句号。^[3]

1981年12月8日，中国自产大型喷气式客机——运-10运输机试飞成功，该机是中国自行设计、制造的第一架完全拥有自主知识产权的大型喷气客机。20世纪90年代早期，欧洲空中客车公司开始超大型客机的研发计划。1996年4月，该公司开始研制生产空中客车A380，该机于2005年4月27日首航，2007年10月25日第一次商业飞行。空中客车A380四引擎、555座级超大型远程宽体客机，航程15200公里，有“空中巨无霸”之称。1997年，空中客车公司开始两款加长型空中客车A340的研制计划，包括超长程型的-500型及高载客量的-600型。A340-600型于2001年3月23日首次亮相，2001年4月23日首飞，2002年7月开始交付使用。该机是航空史上航程最大的商用喷气机之一，可乘载旅客380人，航程达13900公里。^[14][15]

2002年4月，ARJ21新支线飞机项目经中国国务院批准立项。2015年11月29日，ARJ21-700飞机首架交付机交付给成都航空。该机是中国首次按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的中短程新型涡扇支线客机，座级78-97座，航程2225-3700公里。2007年2月，C919客机项目经中国国务院批准立项。该机于2017年5月在上海浦东机场完成首飞任务，于2023年5月28日完成全球首次商业载客飞行。C919客机是中国按照国际通行适航标准研制、具有完全自主知识产权的全球新一代单通道干线客机，其正式商用成为中国航空制造业发展的重要历史节点。^[4][5]

最早的军用运输机是在民用运输机的基础上发展起来的。一战结束后，军用运输机发展水平不断提高，并在原有基础上不断地改进与完善。1938年，美国开始将民航客机DC-3改装为C-47A军用运输机。当时，世界上知名的军用运输机，如德国的容克斯52和苏联的AHT-9等大都是从民用客机或轰炸机改装而来。^[6][7]

在二战中，军用运输机慢慢成熟并得到推广及大量使用，其被频繁用于空降、空运、空投行动，主要用来空运军用物资和空降伞兵，很快便显露出机动性强，能快速有效地部署兵力等优越性。1940年4月，德军对挪威发起了一场空中突击行动，500多架运输机为德军提供了“空中桥梁”，成为其顺利作战的重要保障。同年5月，德军再一次在黑夜的掩护下，对荷兰进行了一场超低空突袭。在这两场大规模空降作战中，军用运输机所显现出的巨大作用，引起了世界的关注。美国道格拉斯飞行器公司研发的C-47运输机，配装2台普惠公司的R-1830-90C活塞式发动机，起飞质量为11吨，这种轻型战术运输机是二战中的主要军用运输机。^[6][7][8]

二战结束后，军用运输机的发展已趋于完备，而自身的性能和承载重量也在不断提升和改进，飞机发动机的功率也有所提升。20世纪40至50年代，美军装备C-54运输机，采用的是4台普惠公司的R-2000-7活塞式发动机。随着发动机技术的变革，洛克希德·马丁公司在20世纪50年代研制出C-130中型多用途战术运输机，其动力采用涡桨发动机，代替当时使用活塞式发动机的中程运输机，提高了运输机的载荷及延长了运输机的使用寿命。中国在20世纪50年代发展了运-5小型军用运输机，其动力活塞5发动机仿制苏联AI-62NP型发动机。^[6][7]

20世纪60年代，中小涵道比涡扇发动机得到广泛应用。美国空军根据作战需求推出专用的C-141中型战术运输机，采用4台TF33-P-7中涵道比涡扇发动机。1962年，苏联开展了安-22大型战略运输机的研制，这是当时世界上最大的配装涡桨发动机的飞机。20世纪70年代，苏联的伊尔-76大型战略运输机交付使用，配装4台D-30KPⅡ涡扇发动机，该机作为军事空运主力机型，弥补了苏联军事空运能力的不足。之后经过多年的发展，形成了伊尔-76T、伊尔-76M等衍生型号。苏联还相继研制了安-124和安-225大型战略运输机，分别配装4台和6台D-18T三转子大涵道比涡扇发动机。美国同期的军用运输机典型机型则为C-5大型战略运输机，配装4台TF39-GE-1C大涵道比涡扇发动机，后发展出衍生型号C-5A/B/C。20世纪60至70年代，中国先后研制了运-7H军用运输机和运-8军用运输机，动力装置分别采用涡桨5和涡桨6发动机。其中运-8运输机是20世纪70年代以苏联安-12运输机为基础研制的中型运输机，该机在后续的发展历程中，衍生出了远距离支援干扰机、电子侦察机、反潜巡逻机、技术侦察机等。^[6]

20世纪80年代中期，苏联开始研制安-70运输机，配装4台D-27桨扇发动机。鉴于桨扇发动机介于涡桨发动机和涡扇发动机之间的特点，安-70运输机以最大巡航速度飞行时，其耗油率比使用传统涡扇发动机的运输机要低20-30%，而最大飞行速度达到800公里/小时，高于配装涡桨发动机的运输机。美国麦道公司研制的同期产品是于1993年开始服役的C-17运输机，配装4台F117-PW-100大涵道比涡扇发动机，该发动机是波音757使用的PW2040发动机的军用型。此时，中型战术运输机和大型战略运输机已形成系列化发展和装备成熟的局面。1993年，欧盟开始启动研制新一代A400M战术运输机，该机配装欧洲螺旋桨公司的4台TP400涡桨发动机，其主要优势在于速度快、能耗低。^[6]

进入21世纪，俄罗斯推出了多项军用运输机新装备研制计划，其中包括“运输航空兵未来航空系统”（PAK TA）研究计划。2016年7月6日，中国自主研发的首款大型军用运输机——运-20运输机正式在空军航空兵部队列装，自此成功跻身世界上少数几个能够自主研制200吨级大型运输机的国家之列。现代大型军用运输机大都具备强劲的发动机和良好的空气动力等特性，巡航速度一般为800-900公里/小时，是陆上运输速度的15倍、海上运输速度的25倍，是这三种运输手段中最快捷的。其航程已达数千甚至上万千米，可覆盖辽阔的疆土，经过空中加油后，可实施全球性运输。同时，大型军用运输机还可作为空中预警机、空中加油机、电子干扰机等支援机型的改装基础平台。^[6][10][16]

按照用途分类，运输机一般分为军用运输机和民用运输机两类。军用运输机分为战略运输机和战术运输机，而民用运输机则分为客机和货机。^[1][2]

按照最大起飞质量和有效载荷，运输机又可分为大、中、轻型三个类别。起飞质量大于150吨，有效载荷大于36吨的通常为大型运输机，最大起飞质量小于40吨、有效载荷小于9吨的为轻型运输机，介于两者中间的为中型运输机。^[6]

军用运输机是一种军用支援保障类飞机，主要承担实施兵力机动和后勤支援任务，可以快速将部队及其装备部署转移到目标区域，并为部署在前沿或前线作战的部队提供人员、装备和其他物资。人员包括武装人员、伞兵、伤员等，运送装备和物资包括军用装备和后勤支援物资，如武器、弹药、车辆、补给品、食品等。按照任务性质和能力的不同，军用运输机一般分为战略运输机和战术运输机两大类。此外，军用运输机还可以根据作战需要改型为各种特种飞机。^[1][6]

战略运输机是指主要承担远距离、大量人员、大中型装备运输任务及大规模空降任务的军用运输机，具有简易机场起降能力，部分配备自卫武器及电子干扰设备。战略运输机的特点为最大起飞重量200吨以上，有效载荷50吨以上（安-225可达250吨）；^[17]航程在5000公里以上，可以实现洲际运输；可以投送大型武器装备，即重装空投，指1吨以上的重型武器装备的空投。具有代表性的战略运输机有安-124运输机、安-225运输机、C-5运输机、C-17运输机等。^[6][18]

战术运输机是指主要在战区附近承担近距离运输兵员及物资任务的军用运输机。战术运输机一般是中小型飞机，起飞重量60-80吨，载重量20吨左右，航程3000-4000公里；大多安装涡桨发动机，巡航速度通常为500-700公里/小时。这类运输机多用于在前线战区从事近距离军事调动、后勤补给、空降伞兵、空投军用物资和运送伤员，其特点是载重量较小，主要在前线的中、小型机场起降，有较好的短距起降能力。具有代表性的战术运输机有C-27J运输机、安-70运输机、A400M运输机等。^[19]

货机指专门用于运送货物的飞机。大多数货机都被改装成具有货仓地板、大型货舱门及固定装置等用于装货和卸货。^[2]

A400M运输机是欧洲自行设计、研制和生产的新一代军用运输机，也是欧盟国家进行合作的最大的武器联合研制项目。该机开发计划自1993年开始启动，由设在马德里的空中客车军用机公司（现为空中客车防务与航天公司）负责设计，多家欧洲著名公司参与了研发工作，西班牙的塞维利亚总装厂负责总装。A400M运输机装有四台涡轮螺旋桨发动机，是一种具有战略能力的战术运输机，其设计用于取代老式的C-130运输机。该机在大小上介于C-130和波音C-17之间，可以携带比C-130更重的载荷，并且能够在更简陋的跑道上起降。除了担负运输任务外，A400M运输机还可以在配备适当设备的情况下遂行空中加油和医疗后送任务。^[30]

伊尔-76运输机是苏联设计制造的四发军民两用战略运输机，也是苏联与俄罗斯制造的最成功的运输机，被广泛应用于20多个国家。第一架伊尔-76运输机于1971年3月25日在莫斯科中央机场首次试飞，同年5月27日在第29届巴黎国际航空博览会上公开展出。1974年通过苏联空军航空运输司令部验收鉴定。试飞持续到1975年结束，尔后投入批量生产并交付部队和民航。伊尔-76运输机的产量在战略运输机中遥遥领先，超过了同类型其它运输机的产量总合，仍在不断改进升级中。^[30]

C-130运输机是由美国洛克希德公司（现洛克希德·马丁公司）在20世纪50年代研发的四发涡桨多用途战术运输机，绰号“大力神”。该机是全世界生产和装备数量最多的中型军用运输机之一，有70余个国家或地区使用，总生产数量超过2300架，各种任务改型近40种。C-130运输机采用上单翼、四发动机、尾部大型货舱门的机身布局，这一布局奠定了战后的中型运输机的设计“标准”。设计上最大的特点是其设计彻底的力求满足战术空运的实际要求，因此非常适合执行各种空运任务。^[30][31]

C-17运输机是由麦克唐纳·道格拉斯公司（现属波音）于20世纪80年代研制，采用大型运输机常规布局，安装了四具普惠的PW2040旋涡风扇发动机，发动机具有反向推力装置，这让C-17运输机具备一项地面操作功能，可以在27.4米宽的跑道上进行180度的回转。反向推力装置在飞机静止时也可以启动，不会有发动机过热的问题。该机同时具备战略和战术空运能力，它的货舱宽度为5.49米，长26.82米， 高4.11米。吉普车可3辆并列，也可装运3架AH-64武装直升机，各种被空运的车辆可直接开入舱内。其空投能力可空投27215千克物资，或空降102名伞兵，为了装载美国陆军最重的装备，即55吨重的Ｍ1主战坦克，该机货舱地板由铝含金纵梁加强，最高可承载60吨的重量。^[30]

运-20运输机是中国研究制造的新一代军用大型运输机，载重量60吨左右，属于中型准战略运输机，于2013年1月26日首飞成功。该机为大型多用途运输机，可在复杂气象条件下，执行各种物资和人员的长距离航空运输任务。运-20运输机研发参考俄罗斯伊尔-76运输机的气动外形和结构设计， 融含美国C-17运输机的部分特点。釆用常规布局，悬臂式上单翼、前缘后掠、无翼梢小翼，拥有高延伸性、高可靠性和安全性。^[30][32]

将运输机改造成轰炸机，推上正面战场主动出击，是最容易想到的一个改造方案。特别是在二战时期，因为当时轰炸机的主要技战术性能要求是大载弹量运输以及空投，这与运输机运载货物、空投物资的基本使用思路并无不同之处。而且二者在机型外观上也无太大区别，各类运输机型依据其不同载荷，加装相应火控和轰炸瞄准设备，改造设置载弹仓及投弹系统，就可初步实现轰炸机的基本功能。^[33]

如中国就曾在运-7运输机上进行过机腹垂直投弹改造；印军也利用从苏联引进的安-32运输机执行过尾舱门航弹投放任务；俄军在安-26、伊尔-76等运输机型的机翼下方都设置有航弹挂架，通过机翼挂载的方式携带并投射航弹，在完成运输任务的同时还能实现一定规模的轰炸打击能力；而美军C-130运输机平台上改造的轰炸机，更是经历了实战的考验，在越南、伊拉克、阿富汗战场上都有所运用，由C-130运输机投放的GBU-43B大型空爆弹（俗称“炸弹之母”），可有效地对地面坚固目标实施打击。^[33]

炮艇机的基本思路是在各型运输机的机身侧面加装侧射武器系统（即机枪或机炮等），使得飞机在围绕预定目标盘旋时，可通过侧向瞄准装置使用侧射火力对目标实施准确、连续的压制。相比传统的轴向射击飞机，侧向射击的炮艇机具有连续压制不丢失目标的优点，而且运输机+侧射武器系统的改造模式，是两种成熟武器平台的叠加，改造成本相对低廉，因此炮艇机的概念一经推出验证后，立即被广泛改造运用。^[33]

美军由C-47运输机平台加装7.62毫米加特林机枪改造而来的AC-47炮艇机，最早于越战期间就发挥了出色的打击威力。经过不断发展，由C-130运输机平台改造的AC-130系列空中炮艇，现在仍是美空军现役的重要特种攻击平台。该系列最新型AC-130J“幽灵骑士”配备了105毫米榴弹炮和30毫米机炮，可携带包括GBU系列制导炸弹、AGM-176“格里芬”激光制导导弹和AGM-114“地狱火”导弹在内的多种对地攻击弹药，并大幅升级了航电系统，可在高强度电子对抗中对目标实施精确定点清除。^[33]

电子战飞机是专门对敌方雷达、电子制导系统和无线电通信设备等电磁辐射源实施侦查、干扰和攻击的作战支援飞机。其电子战功能的实现，主要依靠机载的搜索雷达、通信系统、敌我识别系统、电磁干扰系统等网电设备，因此电子战飞机的基本设计思路，就是将此类设备加装到各类飞行器上，而运输机就是其中的重要平台。^[33]

预警机是装备有远距搜索雷达、数据处理、敌我识别以及通信导航、指挥控制、电子对抗等电磁设备，主要实施侦查、预警、指挥、控制、通信等任务的作战支援飞机。^[33]

心理战飞机主要通过干扰、截断敌方信号，插播己方舆论战电台广播、电视节目等，达到控制敌方舆论宣传、瓦解敌方作战意志等目的的作战支援飞机。早期心理战飞机的心战手段还包括布撒传单、投放宣传物品等，现在则脱胎于电子战飞机，凭借电磁领域的优势，除执行一般电子干扰任务外，还利用以广播电视发射系统为核心的机载电磁设备，在AM、FM、HF频段等全调频范围内对作战地域的舆论宣传实施全面控制。^[33]

反潜巡逻机是用于海上巡逻和反潜搜索、攻击的作战支援飞机。机载设备除装备搜索雷达外，核心是其装备的磁异探测设备、光电探测设备、声纳浮标、吊放式声纳、声信号处理系统等反潜探测装备。同时，它还携带反潜鱼雷、深水炸弹、空舰导弹、火箭弹等，发现确定目标位置、测算运动轨迹后可直接发起反潜攻击。^[33]

空中加油机是给飞行中的飞机补加燃料的飞机。其出现大大增加了作战飞机的航程和作战半径，在一定程度上摆脱了对地面补给场站的依赖，同时缓解了各类参战飞机载弹载荷的限制，提升了作战效能，也增强了故障、被袭受损飞机的生存几率，可以说在航空史上具有里程碑式的意义。^[33]

直接利用运输机改造衍生空中加油机，不失为简单便捷、经济有效的办法，也是目前世界各国通行的主要方案。利用运输机载油载荷大的特点，在机身内加装软管或硬管加油系统，在机身下后方抛出或伸出加油管，锁定受油机的燃油加注口后开始供油，即可实现空中加油的基本功能。利用运输机改造空中加油机，基础设备成熟稳定，供油技术要求相对不高，加油难度仅在于加油机和受油机飞行员之间的操作配合。^[33]

运输机改装空中加油机，机型获取渠道广泛，平台改动小，但存在油耗相对较高，有效加油航程相对较短的短板。俄军伊尔-78空中加油机衍生自伊尔-76运输机。中国除装备了轰油6空中加油机、俄制伊尔-78空中加油机外，也在运-20运输机基础上开始研制运-20U空中加油机。美军主力空中加油机KC-130和KC-135也是衍生于C-130和C-135运输机。此外，美国民用运输机产品线先进、产能充足，燃油效率高、航程远，因此美军还装备有DC-10民用运输机衍生而来的KC-10“补充者”空中加油机，它是截至2020年世界上最大的空中加油机，有效弥补了KC-135等机型加油能力的不足。^[33]

2022年6月，美国军方对外宣布，对已服役半个多世纪的C-130运输机进行升级改造，目标是拓展不同机型的通用程度，以更安全的方式进行低空渗透、空投、再补给和加油。MC-130J是C-130系列飞机中的最新型号，用来收集战场情报、感知目标并在需要时发动打击；号称“空中炮艇”的AC-130则是C-130系列飞机中火力最强的成员。MC-130J和AC-130J这两款机型，在升级改造后能够携带高能激光武器并进行两栖着陆和起飞，具备完全自主飞行的能力。^[31]

进入21世纪，美国波音公司根据当时的市场分析，认为高速民用飞机大有前景，推出了能够以接近声速飞行的“声速巡航机”概念。声速巡航机的很多技术特点被波音787飞机所继承，该机研发起源于航空业对更省油和更环保的飞机的需求，引入了革命性的复合材料机身，降低了维护成本，先进的系统和更高的燃油效率，树立了新的行业标准。波音787项目于2003年启动，在2009年完成首飞，2011年投入使用。^[34][35]

自进入21世纪以来，大型客机研制的发展趋势主要集中于研制中全球结构协同团队的重要性，全球知识库和数据库的有效集成与管理、打造全球数字化协同研制平台、大型结构件的制造技术等方面。北京航空航天大学范玉青教授认为，安全、舒适、经济和环保仍然是下一代大型客机发展的主要设计要求，也是客机的评价标准体系。^[36]