苏联金翅鸟——安东诺夫设计局运输机(1):开局王炸安-2运输机
1903年12月17日,莱特兄弟首次试飞了完全受控、依靠自身动力、机身比空气重、持续滞空不落地的飞机,也就是世界上第一架飞机“飞行者一号”。但最初的飞机只能体验飞行或飞机的性能,并不是为了达到从地到另一地交通的目的。1911年 2月20日,英国飞行员蒙斯·佩凯在印度驾机为邮政局运送了第一批邮件,同年7月初,英国飞行员霍雷肖·巴伯将一名女乘客从肖拉姆运送到亨登,并为通用电气公司将一纸箱 奥斯拉姆灯空运至霍夫。这是世界上第一次客货空运。这些最早的空中运输使用的是布莱里奥单翼机和 萨默型双翼机,虽然它们还不能被看作是现代运输机的起源。
1916年,英国的乔治·霍尔特·托马斯创建了飞机运输和旅游公司,这是世界上第一家飞机空运公司。1919年8月25日,飞机运输和旅游公司首次开辟了定期国际航班,航线客机(第一架金属材质的客机)试飞成功,可以容纳4名乘客,飞行速度为136千米/小时,是当时最先进的飞机。容克斯F13成功投产后,服务于德国内航线余架。与此同时德国福克制造的F-II和F─III为钢管机身结构、木质机翼和布质蒙皮。它们都是最早的专用运输机。
1933年美国波音公司总裁P.G.约翰逊(Phillip G. Johnson)、副总裁克莱尔和总工程师蒙提斯为了拓展新业务,经反复考虑,决定进行一次巨大赌博,在公司此前研制成功的B-9双发单翼轰炸机基础上发展新的全金属张臂式单翼快速运输机,公司代号波音247,该机于1933年2月8日首飞,随即轰动全球航空界。改进后的波音247D型运输机巡航时速为304公里,航程达1200公里。1933年7月1日,美利坚合众国道格拉斯公司DC-1型运输机首次飞行,后来改进定型为DC-2型,它可载客16人,巡航时速274公里,航程1900公里。波音247D和DC-2标志着现代运输机的诞生,它们的结构、性能、乘坐舒适性都较早期的运输机有显著的提高。1933 年于是成为运输机发展史上具备极其重大意义的一年。
1935年12月21日。一种时速接近160英里,可载21名乘客的新型客机“道格拉斯DC-3型”首次试航。该机在DC-2型客机的基础上,机身加大,增加了运载能力,打破了多种客机飞行速度和载货纪录。DC-3重新定义了运输机,成为有史以来最有影响的运输机。
二战时期,战争的推动使得运输机进入加快速度进行发展时期。德国的Ju 52运输机、Me323重型运输机;英国的AVRO-685约克运输机;日本的Ki-57运输机、发展自DC-3的L2D运输机;美国的C-46运输机、C-47运输机、C-69远程运输机、C-87重型运输机、C-119运输机等各国运输机在战争中发挥了举足轻重的作用。
作为二战主要参战国,且为战胜国的苏联,运输机却发展的不尽如人意。1942年春季,雅克夫列夫设计局受命研制一种双引擎通用飞机用来满足军队需求,这款飞机就是雅克-6,它被其他西方国家称为“婴儿床”,运输能力不值一提。苏联在战前就取得了DC-3客机的特许生产权,苏联的仿制型被命名为PS-84。苏德战争爆发后,PS-84的制造厂家被疏散到后方,以里-2的新编号恢复生产,作为苏联的主力军用运输机,但其产能不足以满足苏军的空运需求,因此苏联通过租借法案获得正宗版本的美制C-47,加强空运能力。
二战后,苏联痛定思痛。1946年,设计师奥列格·康斯坦丁诺维奇·安东诺夫,建立了安东诺夫设计局。虽然安东诺夫设计局成立较晚,但是它的发展却很快,在苏联的运输机设计方面取得了很大的成绩。
奥列格·康斯坦丁诺维奇·安东诺夫,1906年2月7日生于莫斯科附近特罗依兹村的建筑师家庭。他自小爱好工程技术,常常自己制作小玩意。后来他进入列宁格勒工学院,不久爱上了制造滑翔机,安东诺夫的航空生涯就从这里开始的。 早在1924年,他就制成了自己第一架滑翔机,名叫“鸽子”号,可是它一点也不会飞,只能沿着斜坡滑下。安东诺夫在列宁格勒工学院毕业后就成了滑翔机制造厂的主要设计师。
1938年起在А.С.雅科夫列夫设计室工作。伟大卫国战争初期设计了多种空降用滑翔机。1942年他设计的可运输T-60轻型坦克的滑翔机进行了试验。1943年初任А·С·雅科夫列夫的副手。1946年任安东诺夫设计局领导人。他的创造性思想,表现在飞机制造中,有着特别的生命力。苏联第五-九届最高苏维埃代表。1952年荣获苏联国家奖金,1962年荣获列宁奖金。获列宁勋章2枚,十月革命勋章、一级卫国战争勋章和劳动红旗勋章各1枚,奖章多枚。安东诺夫设计局也为苏联开启一棵伟大的科技树。
二战结束后,千疮百孔的苏联迫切地需要一种小型、多用途、低成本、容易维护、可以在糟糕地面短距离起降的飞机,用于伟大祖国的重建。安东诺夫设计局成立后,安东诺夫开始单独领导设计集体,从事民用飞机的研制。安东诺夫设计局甫一成立,苏联林业局便向其提出要求:研制一种中小型运输机,以取代老式波-2飞机,满足苏联林业和农业生产的需要。
按理说当时刚满40岁的安东诺夫应当拿出一种新锐进取的精神设计出他的设计局成立后的第一个作品。然而安东诺夫呈现出的设计思路却让人颇为吃惊。新设计出来的飞机采用气冷星型活塞发动机、4叶螺旋桨、上下双翼结构,前三点固定起落架……这些设计几乎完全和二战甚至战前的设计风格一样!
安-2飞机是按照苏联农林部的要求设计的,最初称为“农业经济1型”,后改称安-2。1947年首飞成功,1949年投入批量生产。安-2的基本型是小型运输机,可以从较小的简易跑道起降。还可当作载10-12人的简易旅客机,以及用作农业机、医疗救护机、联络机,还可以用作护林防火、地质勘探、跳伞员训练等。
安-2运输机是安东诺夫设计局的处女作,它是一款单发动机螺旋桨短程运输机,动力系统由一台Ash -62lr 活塞发动机提供动力,最大输出功率750千瓦。飞行速度258km每小时。实用升限4500米。航程845km。最大爬升率3.5米每秒。
安-2运输机机身采用全金属半硬壳结构,前机身的承力结构由高强度钢管焊接而成,而后机身则用预应力铝蒙皮加上纵横向构件构成。机翼由金属双梁骨架和布蒙皮组成,上下翼间用低阻撑杆加强。翼型采用Р-П-С14%,上反角2。48′,上下机翼后缘均装有全翼展襟翼,上机翼还装有前缘缝翼。良好的机翼气动性能,确保了飞机具备优秀能力的短距起落性能。安-2最大的特点是它可以在田野里起飞,滑行180公尺即可升空。
安-2还可进行五公尺的低空飞行。实际有最先进的无线是一架非常安全的飞机,因为它的双翼配置,它可以以低至每小时30英里的速度飞行而不会失速。事实上,如果在足够强的逆风中飞行,安-2几乎能在原地盘旋,还可以短暂地向后飞。这些低速特性使安-2具有几乎类似于直升机的能力,可以从短距离、非常崎岖、毫无准备的机场起飞或降落。但它却比直升机更便宜而且不需要大量的维护。
安-2采用双人制驾驶舱,为确保飞行员垂直向下的视界,驾驶舱的侧窗参考了早先Fi.156那样的鼓出状造型。近全机重心处的机身中段,是一个4.1×1.6×1.83立方米的货舱,能安装农药喷洒设备,药罐容积1400升。也可以很快地改装成货舱或客舱,可装载1500公斤的货物或运送10至14名旅客或伞兵。
由于农业占毛子经济和出口的很大比例,更加不用说它世界第一的国土面积了,因此安-2最大的功能是作为客运班机、空中救护车和农作物喷撒机——安-2 被昵称为 Kukuruznik(食玉米者),作为许多地方的农场或集体农庄的农药或种子喷洒机。
安-2也有很多有用的军事应用(北约代号为“柯尔特”), 从后勤到跳伞训练、炮兵观察和特种部队渗透。毛子开发了数十种专用变体,包括安-2V水上飞机,甚至用于北极作战的配备滑雪板的安-2PK。除此以外,安-2还为研究地面效应而进行了改装,这是能够理解的。前苏所覆盖的领土如此广大,所包含的地形又如此多样,诸如苔原,针叶林,草原、戈壁等。由于安-2坚固的机体结构能承受极端的温度和各种恶劣环境,人们给它装上雪橇或浮筒,另一些被改装成灭火飞机。
其他主要改型包括:客运型安-2Ⅱ、农用型安-2C和安-2M、带浮筒的水上飞机型安-2B。因安-2结构简单可靠,价格实惠公道,稳定性和低速性能好,滑跑距离短,能在简易机场起降,且使用起来更便捷,也能胜任地质勘查、探矿,医疗救护,民航客货运输,军队训练伞兵和跳伞运动等工作安-2也都在干,而且加装涡轮增压器后,还可以有效的进行高空飞行,用于探测高空大气和航空测量。由于皮实耐用,噪音也不小,为它赢得“空中拖拉机”的称谓。使用安-2的国家超过50个,遍布当年的社会主义阵营。各型累计生产超过10000架。波兰也进行了批量生产。
1947年,苏联提出了一个新的项目,计划将安-2改装成军用夜间侦察机/轻型轰炸机/炮火引导机,这就是安-2NAK。安-2NAK对安-2进行了大量改动,该机保留了原本的双翼结构,让它与安-2一样仍具备优秀的低速性能,机体的后半部分被重新设计,在这里设置了一个桁架导航室,总共安装了16块厚度为15毫米的防弹玻璃,这让领航员获得非常好的视野。飞机拥有一条细尾梁,机尾部分则将原来的单垂尾改成了双垂尾。该机采用2人机组,飞行员位于驾驶舱左侧,他的头顶获得一块12毫米厚的装甲板保护,左侧和地板则提供4毫米厚装甲板,正常飞行时领航员坐在飞行员右侧,作战时他转移到后部的导航室内,领航员的座椅在头部也有一块装甲板,靠背有另一块6毫米装甲板。
安-2NAK提供较强的火力,机头固定安装一门20毫米航炮,在导航室的上方安装另一座B-20自卫炮塔,炮塔内也安装一门20毫米航炮。作为轰炸机时该机可以携带1250千克炸弹,它有一个小小的内置弹仓,以及4个外置炸弹挂架,它只能挂载100公斤左右的航弹。
1950年初,这款飞机成功首飞却没能量产列装。因为在同期爆发的朝鲜战场上,前线部队更乐于使用更好的波-2或雅克-11。无论速度还是灵活性方面,都不是笨重的安2所能比拟。不过,苏联军方没有就此放弃武装化的研究。在1963-64之交,切卡洛夫斯基的机场又进行了总共7次飞行不过苏联空军错误判断了形势,认为未来是高速喷气式飞机的时代,如安-2NAK这种低速螺旋桨飞机在未来只能是靶子,因此项目被终止了。
安-2运输机的真正军事化,起始于越南战场。在1962年,他们就通过这一种飞机向老挝友军运输物资。为了压制敌军地面火力,特意安上舱门机枪,以及苏联版武装安2的同款武器--S5火箭弹。由于尝到甜头,北越空军很快把成功经验传授给海军。在一次夜袭中,安2用NURS火箭弹击沉了1艘警备艇,并打伤了1艘登陆舰。可惜,当他们打算依葫芦画瓢也给美国人也来一记闷棍时,忘了后者拥有较为先进雷达。结果遭到防空导弹的迎头痛击,至此只能找侦察船之类的软柿子下手。
1965年,北越方面为了拔除美国在老挝的“利马85”雷达据点。准备了4架魔改版安2运输机,在她们翼下挂载2具57毫米的12管航空火箭巢。机身内还装有20枚用120毫米迫击炮弹改装的炸弹,可通过简易改装的铰链装置投掷。这种96枚火箭弹+80枚炸弹的可怕组合,足以将利马85的山头削平。仅仅4天时间,可怕的魔改安2就打了观测点一个措手不及。不巧的是,有1架美国航司涂装的贝尔212直升机(军用型UH1)刚好飞临现场。由于装了弹药,那架安2飞机反而比对手要慢半拍,不幸沦为全世界第一架遭直升机击落的固定翼飞机。
有了越南人的大量实践参考,类似的魔改版安2也在全球遍地开花,堪称飞行的AK47和带翅膀的武装皮卡。例如1980年代初的桑地诺解放阵线公斤级炸弹,轰炸有CIA支持的敌对势力。
1990年代的前南斯拉夫地区,克罗地亚人正计划复活自己的空军力量,却苦于没任何正规军机。只能从农场航空队和跳伞俱乐部那里七拼八凑出几架安-2运输机进行魔改,用于给那些孤立无援的据点投送物资。据说,克族指挥官马尔科-日夫科维奇作为负责人,还非常贴心的安排了GPS导航仪,让空投精度极大的提升。随着第一支轰炸机队在奥西耶克成立,克罗地亚人用90毫米火箭发射器、炸药与金属片混装出“锅炉炸弹”,全都被安-2用来对塞族武装阵地甚至是难民车队发动空袭。此外,克罗地亚空军经常用安-2组成两机编队进行夜袭,并利用低红外特征躲避塞族的斯特雷拉-2М导弹。有一回,后者连续发射16枚导弹才击落1架安-2。
在2020年的纳卡地区冲突中,阿塞拜疆寄出无人版安-2运输机,可以携带4枚250公斤FAB-250炸弹袭击亚美尼亚阵地。但这批安-2还算不上完全无人化,需要靠飞行员驾驶其进入预定位置后跳伞脱离,再由无人驾驶系统引导其飞向目标区域。尽管被防空导弹与战斗机击落了12架,但这些老飞机还是很好的达成使命。不仅消耗掉亚美尼亚军队的弹药,还使其防空阵地的暴露位置,为后续的无人机空袭指明方向。
1954年中国开始进口安-2.当年空军进口5架,民航进口4架。1956年4月初步确定由320厂仿制安-2飞机,供部队和民航使用。1956年10月,国家决定正式试制安-2飞机,航空工业局正式通知南昌洪都机械厂(即320厂,现航空工业洪都)、株洲湘江机器厂(即331厂,现中国航发南方)试制生产安-2飞机及其发动机。
1957年1月底,苏联全套技术资料到场,2月初,全面开始仿制工作。10月初制成第一架飞机,11月完成全机静力试验,12月10日在南昌首飞成功,12月23日通过国家临时鉴定委员会的鉴定,当月开始装备空军部队。1958年3月完成定型工作并转入批生产。国产飞机最初称为“丰收”2号,1964年11月1日命名为运输-5型,并发展了农业机、5座和11座旅客机、领航轰炸教练机、专用跳伞机、水上机等多种改型。运5试制定型后,一年内就生产了90架。其后按多种用途进行了改装,大范围的使用在军、民用多个领域。先后有78架支援阿尔巴尼亚、朝鲜、越南、尼泊尔等国。
1970年8月24日,将兰州第10飞行大队的2架运-5改装成侦察机,并担负战备任务。空军到1994年共装备365架。70年代初,运5转产至石家庄红星机械厂(现为航空工业通飞华北公司)。1970年9月26日,不到5个月的时间,转厂后生产的第一架运5飞上蓝天。1986年,运5改进型——运5B立项,并于1987年12月28日首飞成功,一个老机型焕发出新活力。石家庄Y-5B-100飞机配备了现代航空电子设备、卫星导航系统、电子地图与障碍物警告系统,可在能见度差的条件下飞行。1996年12月25日,运5系列飞机第1000架在航空工业通飞华北公司诞生。截至2016年我国共生产了1193架运5系列飞机,是我们国家生产批量最大、生产时间最长、飞行作业时间最多的通用航空机种,在军民领域均得到普遍应用,包括运输、跳伞训练、空中救护、农药喷洒、森林灭火等多种用途。
运5在我国航空史上创造了多项“第一”:是我国制造的第一种运输机;是早期开辟国内短途航线执飞的航线条、航线千米;一机多用、用途广泛“第一”;使用中安全性能超群,迄今在中国生产的近1200架运5飞机中,没发生过因飞机的设计缺欠或制造质量原因而导致的等级事故。
在20世纪90年代初,建造一架Y-5双翼飞机的成本约为300万元。在21世纪,中国Y-5B的产量下降,每年生产20-25架飞机。在2018年11月举行的珠海中国航展2018航空航天展览会上,新的改装型号,被称为Y-5BG,装备了1,300马力的美国Honeywell TPE331-12UAN涡桨发动机和Garmin G100TXI数字航空电子设备复合体。2019年10月中旬在石家庄举行的国际通用航空展览会上,俄罗斯图波列夫公司和中国航空工业集团公司签署了初步协议,向俄罗斯联邦乌拉尔地区一家匿名运营商供应10架Y-5B轻型多用途飞机(可能是升级版的Y-5BG)。
中国已经基于Y-5开发了多种用途的无人机。此外,在开发了作战资源之后,早期系列的双翼飞机被改造成无线电控制目标,用于防空部队的战斗训练。最著名的无人机是FH-98(Feihong 98),由载人Y-5B改装而成。这款由中国航天科技集团开发的无人机于2018年首次试飞。随后,多架20世纪90年代下半叶建造的大型飞机被改造成遥控飞机。
除了民用以外,目前我国空军在训练伞兵跳伞的初级阶段中,也会使用一定的运-5飞机进行训练,这在空降兵的纪录片中也能清楚看到,而目前我国正在慢慢地开放通用机场建设,相信未来在通用机场体系构造完成以后,会有更多的运-5飞机进入通用航空领域,继续发挥余热。
1964年初苏联民航部第一次提出后继型号项目,命名为安-2M,但因性能不够理想而没有投产。60年代末苏联与波兰合作拿出M-15方案,代号“贝尔菲戈尔”农用飞机,但因为维护人员要求高且喷气式农业飞机在执行任务所需的速度下耗油率很高,最终M-15只生产了175架。80年代初换装TVD-20发动机的安-3具有载荷更大、效率更加高的优势,但因经济困难而无法大量替换安-2。后续还有在老安-2上翻新升级的安-3T、客货两用的安-3TK、森林消防型安-3P、医疗型安-3S、军用运输型安-3D等,均没有大量生产。致使安-3在试飞16年之后仍没有线“贝尔菲戈尔” 农用飞机
安-2的用途也十分广泛,除运载货物和人员,还能用于教练,观光,航测,跳伞,杀虫等等。由于皮实耐用,噪音也不小,为它赢得“空中拖拉机”的称谓。使用安-2的国家超过50个,遍布当年的社会主义阵营。目前各国在使用的安-2数量仍超过千架。装上雪橇,安-2就能在雪地上起降。装上浮筒,安-2又能在水面起降。该型号为安-2V,在基辅工厂生产的安-2V又被称作安-4。安-2还能投放水弹从事森林灭火工作,虽然投放量不算很大,但对于森林火警初发阶段还是有用的,该型号为安-2VA。安-2的型号林林总总将近40个。
当第一架安-2飞机在1947年8月飞行的时候,没有人预测到他会成为二战后最热销的飞机。在苏联时代,安-2飞机生产了18000架,其中早期的5000架是在苏联基辅473厂和多尔戈普鲁德内464厂生产的,1960年以后,按华沙条约国家分工,波兰负责生产通用航空飞机,安-2主要由波兰梅莱茨公司生产,到1991年共生产了约13000架。随后用库存零件装配少量飞机和维护修理工作持续到2001年。安-2曾经是世界上生产周期最长(45年)的飞机,这项纪录直到近年才被美国的C-130“大力神”四发涡轮螺桨运输机打破,该机1954年投产,至今还在生产中。
进入新世纪,安-2再度焕发新机。安-2/TVS-2MS,是西伯利亚航空研究所(SibNIA)的改型,采用五叶涡桨发动机,2011年9月首飞,2014年开始交付用户。2013年7月,采用涡桨发动机,三叶螺旋桨的安-2-100面世。这是乌克兰的改型,乌克兰也接到了不少把旧款安-2升级为安-2-100标准的订单。安-2/TVS-2DTS,也是由西伯利亚航空研究所(SibNIA)改进,采用新的复合材料机翼和机身,2017年7月首飞。
2020年7月31日,全新的改进型安-2运输机在新西伯利亚市叶利佐夫卡机场进行了首次试飞。新飞机安装一台1200马力的加拿大普惠PT6A-67B自由涡轮双轴螺旋桨发动机,采用了TBC-2МС复合材料套件和现代化玻璃座舱,但保留了安-2飞机的主要特征,比如双翼。改进型安-2运输机载重2吨,飞行距离2500公里,可在简易跑道或泥地上起降。据介绍,这架飞机将提供给蒙古国。
目前俄罗斯正在开发一款替代型号,被称为:LMS-901,代号:贝加尔,从技术上说,LMS-901为取代An-2研制的新款飞机,机长为12.2米,高度为3.7米,翼展为16.5米。最大起飞重量4.8吨,最大时速为300公里,最大飞行距离为3000公里。根据模块化方案创建的,允许将其转换为货物或乘客版本。LMS-901的设计源于在2019年夏季,工业和贸易部宣布了一项竞争,要求开发一款轻型多功能飞机,供9名乘客使用,以取代传奇的安-2。
LMS-901 “贝加尔湖”将以1:1替换现有老旧安-2飞机,俄工业和贸易部预计该机获得认证后5年内产量就将达到220-230架,但这个想法很好想要实现却是很难。SibNIA失败的TVS-2项目已经证明研制安-2后继机是一项十分艰难的任务,困难不在于技术而在于成本,“贝加尔湖”能否获得成功的关键就是能不能在采购、维护和操作接近安-2。
安-2飞机是一种历史悠远长久、功能多样、稳定性很高的飞机,它在苏联和中国等国家的航空事业发展中发挥了重要的作用,也为世界各地的用户更好的提供了便利和服务。 安-2设计师奥列格·康斯坦丁诺维奇·安东诺夫曾表示表示:“安-2是我最大的成就”。它是一种名副其实的“空中拖拉机”,能够在各种复杂的环境和条件下完成各种任务。它也是一种具有创造性和灵活性的飞机,可以有效的进行多种改型和改装,以适应不一样的需求和场合。它是一种值得尊敬和纪念的飞机,它展示了苏联和中国等国家的航空工业水平和创新能力。
1台AⅢ-62NP气冷单排星形9缸活塞发动机,配B509A-Ⅱ7或Ⅱ9A型4桨叶液压变距螺旋桨,1000马力