C-130“大力神”（Hercules） 运输机是美国洛克西德-马丁公司设计生产的一款中型涡桨战术运输机，是美国战术空运力量的绝对主力。生产至今已有半个多世纪，目前已发展了60多种型别、产量超过2300架，总计70多个国家和地区在使用这款飞机，它是迄今为止最成功、最具特色、最受欢迎的中型运输机。它的设计应用了先进的设计理念及大量先进技术，引领了中型军用运输机的发展方向。因此，有必要对该型飞机的气动布局进行研究，旨在为国内中型运输机的研制提供参考。

1 总体布局

C-130飞机采用大展弦比、平直无后掠角、悬臂式上单翼，机翼翼吊4台涡轮螺旋桨发动机，后掠式垂直尾翼（简单垂尾）、正常式水平尾翼（简称平尾），机身前端为雷达舱、其后为驾驶舱、货舱、机身尾部布置大型货舱门，前三点式起落架、提升式主起落架在机身两侧，向上收藏在起落架鼓包内[1]，三面布局图如图1所示（单位为in，1in=25.4mm）。

C-130设计上最大的特点是其设计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。

图1 C-130飞机布局图Fig.1 C-130 aircraft layout

2 气动布局设计特点

2.1 机翼

采用悬臂式上单翼结构是C-130的一大特点，它引领了后续运输机上单翼布局的潮流，在此之前的大多数运输机（如著名的C-47飞机）大都采用下单翼布局。与下单翼相比较，上单翼布局具有如下的优点：（1）发动机/螺旋桨距地面的距离增大，适合于在前线野战机场、未铺砌道面上使用；（2）机翼离地面高，不与地面车辆相干扰，便于货物装卸；（3）上单翼布局气动干扰阻力较小，升阻比较大。

C-130飞机机翼按远程巡航飞行状态并结合短距起降要求进行设计。巡航状态的设计涉及到机翼展弦比、后掠角、梢根比等平面参数，同时要开展翼剖面的配置和结构之间的综合权衡。

2.1.1 平面参数

机翼展弦比的增大有利于降低诱导阻力、提高升阻比，但结构重量（质量）也随之增大[2]。图2给出了不同飞行马赫数（Ma）时飞机起飞重量随展弦比的变化曲线。从图中可以看到，在各种巡航马赫数情况下展弦比在8～11的范围内都比较平坦，趋势显示，较大的展弦比更适合于较低的速度，最小重量出现在展弦比10左右。C-130的巡航速度较低，展弦比取10。

图2 起飞重量随机翼展弦比变化曲线Fig.2 Takeoff weight variation curve with aspect ratio

机翼后掠的作用主要在于延缓压缩性效应，允许较高的巡航马赫数；缺点是后掠翼造成翼尖载荷增大和结构展长加长，这将引起结构重量的增加，而且后掠角引起的横向流动使边界层在翼尖堆积加厚，容易在翼尖处先发生分离并导致失速[3]。图3给出了起飞重量与机翼后掠角的关系曲线，高飞行马赫数时用较大后掠角有利，巡航速度低则用小后掠或平直机翼，C-130飞机的巡航马赫数为0.5，直机翼是比较好的选择。

图3 起飞重量随后掠角变化曲线Fig.3 Takeoff weight variation curve with sweep angle

梢根比是机翼平面形状的又一重要参数，通常由以下条件来决定：

（1） 机翼翼弦的分布应使展向升力/环量分布趋近椭圆分布，以降低诱导阻力，从而避免额外的几何或气动扭转。

（2） 机翼翼弦的分布应使剖面升力系数与剖面特性相兼容，避免可能导致抖振、阻力激增或流动分离的过高剖面升力系数。

（3） 应注意梢弦不应太短，因为热效应会引起剖面升力降低并提前分离失速。

（4） 梢根比越小，机翼结构重量越轻；在同等条件下梢根比小，可增大油箱容积。

C-130飞机通过综合权衡最终梢根比定为0.46。

2.1.2 翼型配置

C-130机翼翼根翼型采用NACA 64A318，翼尖翼型采用NACA 64A412，翼根相对厚度为18%，翼尖相对厚度为12%，最大相对厚度位于40%弦长处，相对弯度分别为3%和4%。这种NACA6系翼型具有层流流动特征，可明显减小摩擦阻力。图4给出了C-130飞机所用的翼型形状和上表面典型的压力分布形态，其前缘有较大范围的顺压梯度。

图4 C-130飞机NACA6系翼型Fig.4 C-130 aircraft NACA6 series airfoil

2.1.3 增升装置

高升力装置的设计是高升力要求与低阻力之间的匹配。C-130飞机机翼设计出色地解决了巡航与短距起降之间的矛盾，采用单缝富勒襟翼从而避免使用复杂的高升力装置。发动机失效起飞时，较小的阻力可以保持安全爬升率，特别是C-130飞机要求在很短的未铺砌跑道上起降使用，为此要求襟翼起飞偏角较小，为获得更高升力，需要伸长弦长以增大机翼面积。C-130采用富勒襟翼通过增加弦长从而增大机翼面积，襟翼起飞构型如图5所示。C-130飞机在无动力情况下升力系数为2.2，在有动力情况下升力系数可以达到3.4。

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