C-5运输机 （美国空军现役最大的战略运输机）

简介

C-5运输机旨在取代C-133“货运霸王”（Cargomaster），与C-141“运输星”（Starlifter）形成搭配，最早是一种六发版本的C-141运输机改进型，但性能未能满足美国空军的需求。1965年美国空军通过招标决定由洛克希德公司新设计一款大型运输机，新运输机必须能够运载主战坦克等重型装备，且具备较好的续航力和燃油经济性。1967年6月，洛克希德完成初期设计并由美国空军审定，1968年初开始制造首架原型机，1968年6月30日，首架运输机成功首飞，1970年12月，首架量产型C-5运输机交付美国空军。

C-5运输机采用四发、上单翼、高平“T”形尾翼设计，空重达170吨，最大载荷122吨，最大起飞重量达381吨，货舱为前后贯通式，机头和机尾都可以打开，能够容纳2辆M1主战坦克或6辆M2步兵战斗车或6架AH-64武装直升机，几乎能够将美国所有的主战装备从美国运输到全球任何位置。

C-5运输机只在美军中服役，总制造数量131架，截至2018年在役约52架。

发展沿革

研制背景

上世纪60年代初，美国空军战略航空运输的主力是1950年服役的道格拉斯C-124“环球霸王Ⅱ”和1956年首飞的道格拉斯的C-133“货运霸王”（Cargomaster）四发涡轮螺旋桨运输机，在越南战争中，它们发挥了重要的作用，二者是当时美国远程重型空运的唯一倚仗。但由于他们采用的是涡桨发动机，飞行速度慢，货舱设计也不尽人意，影响空运效率。美国空军在1960年5月临时采购了50架波音公司在波音367-80喷气式客机的基础上改装的C-135“同温层运输机”作为补充，但C-135并非源自专业的货运机型，虽然速度变快但货舱只有侧装门，美国空军仍然需要一款专业的新型运输机。

在临时采购C-135的同时，1961年，美国空军与洛克希德公司签约设计一款专业的军用新型远程运输机，其最初就是作为军用喷气式运输机设计，配备四发动机、上单翼、高平“T”形尾翼和有尾门的长通式货舱。1963年12月，新运输机首飞，被命名为C-141“运输星”。但随着时代的快速发展，美国陆军评估C-141运输机认为虽然其在航速和运载效率上已经大大提高，但货运能力仍然不能满足需求，仅约3米的货舱宽度不仅不能运输美国陆军未来的新型主战坦克，很多装甲车辆也难以运输，这种缺陷随着陆军采用更多重型装备而加剧，而且自60年代开始美国的战略重心自纯粹核大战转移到有限度的传统战争，对战略运输的需求大大增加，要求美国国防部军事航空运输服务处（MATS）重新开展评估。

研制历程

1964年12月12日，时任美国国防部长罗伯特·麦克纳马拉批准启动更大的新型战略运输机研制项目（CX-HLS），要求新运输机基于C-141的四发动机、上单翼和高平“T”形尾翼等特性，载重量是C-141的2倍，达到100吨，必须能够运输主战坦克或重型装甲车辆等重型装备，改变以往只能通过海运运输它们的历史。波音、洛克希德、道格拉斯、马丁·玛丽埃塔和通用动力康维尔公司参与竞标并提交的设计草案，由于军方的要求已经很详尽，因此各个公司的设计草案区别不大，其中波音公司的设计性能最好，但洛克希德公司的成本报价最低，经评估，1965年5月，美国空军决定选中洛克希德公司作为新运输机的承包商。

新运输机的发动机单独进行招标，想要使用四发布局推动这种更大的新运输机，单机推力必须从C-141的90KN提高到200KN，美国普惠、通用电气和柯蒂斯莱特公司参加了新发动机的招标，虽然普惠是C-141的TF33涡轮风扇发动机的生产商，但普惠公司的提案仍然落败，最终由通用电气得标，通用电气将全新开发一款高功率、高涵道比发动机。

根据美国空军提出的要求，新运输机的空重必须控制在139吨之内，如果超过这个重量，承包商将会被扣减资金。但洛克希德公司难以在保证机体强度质量的情况下维持这一标准，被迫过度的进行了减重。1968年3月2日，首架新运输机的原型机在洛克希德玛丽埃塔工厂下线，被命名为“C-5”，1968年6月30日，该机在乔治亚州多宾斯空军基地成功首飞。它很快在各种试飞和评估中展示出强大飞行运输能力。1969年6月，1架C-5运输机以300吨重量降落，创下20世纪70年代的纪录，降落后滑行距离不过450多米。在一次试飞中，它以380吨重量起飞，成为当时起飞最重的飞机。

生产历程

1969年12月，第一架C-5A生产型原型机交付俄克拉荷马州阿尔特斯空军基地进行验收测试，并于1970年6月在南卡罗来纳州查尔斯顿空军基地的第437空运联队接收入役了第一架C-5。但在初期服役飞行过程中，C-5此前因为过度减重暴露出的结构强度不足的问题被发现，机翼最大载荷只有核定的128%，低于标准的150%，机体材料疲劳寿命也低于标准，并且在测试过程中发现了翼根处出现裂纹。1973年，美国暂停接收C-5，已接收的81架C-5运输机在使用过程中载荷量不得超过核定的80%，要求洛克希德公司进行整改。整改工作造成C-5项目超支严重，洛克希德公司财务状况陷入困难，美国军方不得已协调贷款维持洛克希德公司的运营。同时伊朗王国在1974年提出希望引进C-5运输机的需求，并向洛克希德公司提供了1.6亿美元的支持。但在1976年，经评估如果将C-5运输机完成整改，需要耗资15亿美元。

罗纳德·里根总统上台后，美国进一步加强了战略空运的建设工作，但此时C-17运输机还未完成研发，C-133运输机已经不堪使用，C-141也开始出现疲态，美国战略空运缺口突显。1982年7月，国会批准进一步资助洛克希德公司完成C-5运输机的整改，并进行现代化改造，之后生产的新型号C-5称之为C-5B型，1986年1月开始交付，到1989年生产停止，共交付了50架。

总体设计

气动设计

C-5运输机采用了单机身、上单翼和高平“T”形尾翼的结构。机身采用由蒙皮、长桁和隔框组成的半硬壳式结构，截面呈“8”字形，机尾呈上翘角度10°；机翼采用三根翼梁构建，翼面积非常大，达576平方米，超过了同时期的波音747客机，同时为了获得良好的低速性能，机翼后掠角约25度，同时还设有副翼、后缘襟翼和前缘缝翼，由液压伺服作动器或扭矩管驱动；尾翼采用悬臂式全金属的T型结构，由整块金属蒙皮壁板组成单室盒形构件，平尾略带下反角，安装于垂尾顶部。

起落架

C-5运输机的起落架共有28个机轮，前起落架有4个机轮，主起落架的每一侧有6个机轮，并列排列成三角形，主起落架后面的脚轮转动可以协助飞机在地面上转弯，同时在侧风降落时，也可调整到相应角度以抵抗侧移。起落架采用液压收放五支柱式，前起落架靠液压传动的滚珠丝杠向后收起，主起落架由液压操纵转动90°后向内侧收起。前、主起落架支柱都有双腔油气减震器，在飞机静止时可以调整高度使得机头或机尾下斜，便于装卸货物。

动力设计

C-5运输机的发动机为翼下悬挂式安装的4台通用电气公司（GE）的TF39型高涵道比涡轮风扇发动机，其长度约8.2米，空气进气口直径约2.6米，单机重约3600千克，单机额定推力为41,000至43,000磅力（182-191kN）。TF39风扇转子固定在外部旁通部分的进气导叶上，核心增压级位于风扇转子的前面，较为独特，涵道比为8:1，压缩比为25:1，推重比约5.4，并采用当时非常先进的强制风冷涡轮机设计，可将涡轮机温度提高至1,370摄氏度。TF39至今仍是世界上涵道比最大的涡扇发动机之一，提高涵道比可以提高亚音速飞行中的燃油效率，燃油消耗率约8.9g/kN⋅s（0.313lb/lbf-hr），同时期波音747的P&W JT9D发动机涵道比约为5:1，燃油消耗率约9.5g/kN⋅s（0.37lb/lbf-hr）。C-5运输机在整个机翼前、后梁内部设有共12个整体油箱，最大燃油容积194,370升，约166吨，相当于2架KC-135加油机或6个美规铁路油罐车的最大容量。

TF39在成功装备C-5运输机后，通用电气继续对其进行改进，在其基础上开发出了商用版本的CF6型发动机，CF6的基础型CF6-6涵道比约为5.72:1，最大推力185.05kN，1971年随着麦道DC-10宽体客机的服役而投入使用。此后CF6的改进型性能越来越好，装备在了部分波音747客机、波音E-4空中指挥机、波音767客机、空客A310客机、空客A330客机等飞机上，性能已经超过了原版TF39发动机。在C-5于90年代的改装升级过程中，CF6的80-C2型又被用于C-5运输机替换老旧的TF39。

航电系统

C-5运输机的航电系统较为简单，机上电力由四具60kVA恒速驱动发电机提供，主要航电设备由通信系统、1具本迪克斯彩色显示气象雷达、3台德尔科三重惯性导航系统（INS）以及故障检测分析和记录系统（MADAR）组成，MADAR是专门为C-5研制的，可在飞行过程中持续监控飞机各个子系统中的800多个预设监测点，监测点的数据通过磁带存储，一旦监测点的压力、温度、流速等情况超过预设值，数字计算机便开始报警并分析可能的原因。通信系统和惯性导航系统可以确保C-5在不依赖地面导航设备的情况下飞行。90年代后C-5开始安装AN/AAR-47导弹预警系统。2002年后C-5运输机开始进行了包括新的数字式自动飞行控制系统、新的液晶平板显示器以及新的导航/通信系统以及新型交通告警与防撞系统以及地形感知与预警系统的电子设备升级工作。

货舱设计

C-5运输机的内部分为驾驶舱、客舱和货舱，其中货舱为五边形，长39.1米，宽5.79米，高4.11米，每平米承载能力为1,460千克，总容积1200立方米。机头和机尾均可打开，机头打开的方式类似于头盔遮阳板的打开方式，通过机身两侧的两个固定点上翻，这样可以让驾驶室固定，不跟着机头一起上翻。机尾舱门比较复杂，采取三片开口式，中间一片向上滑动贴在机尾，左右两片侧向开启。C-5驾驶舱空间较大，能够容纳两名飞行员、两名飞行工程师和三名货运辅助人员在内的七人，并设有小桌子。客舱与驾驶舱处于同一甲板上，位于驾驶舱后方货舱上方的空间，设有73个简易的座椅，座椅朝后且没有设置窗户，客舱与驾驶舱甲板不与货舱甲板共用增压设备，单独加压。

C-5运输机的货舱可容纳36个463升标准拖盘或两辆M1A1坦克，甚至是1辆重达67吨AVLB装甲架桥车，几乎能够囊括美国陆军战斗师的绝大部分武器装备类型。按照“飞行领域”（TheAviationZone）网站的计算，C-5运输机的货舱容纳力如果换算成常见物品，可以是25,844,746个乒乓球或2,419,558个高尔夫球或100辆大众Polo轿车或6辆美式灰狗长途客车等。

基本数据

衍生型号

C-5A

原始生产型号，1969年至1973年交付81架，在初期服役过程中美国空军发现该型机因过度减重，导致机翼和翼身接合处存在质量问题，容易出现裂纹且疲劳寿命低于预期，美国空军遂停飞部分C-5并将C-5的运载量限定在额定的80%以下。1981年至1987年，洛克希德公司开始对C-5A进行整改，更换机翼，重新设计了机翼和翼神接合处结构，优化框架强度，使用了新型铝合金材料。共有77架C-5A接受了机翼更换。2017年9月17日，最后一架C-5A型退役。

C-5B

C-5A进行机翼整改之后的新生产型，1986年至1989年交付50架，汲取了C-5A暴露出来的问题教训，加强了机翼结构，升级了起落架设计、将发动机升级为更现代化的TF-39-GE-1C型。

C-5C

C-5A的特种货物运输型，用于美国国防部航天署或NASA运输卫星等贵重超大型货物。C-5C只有两架（68-0213和68-0216），而且这两架是在美国空军中曾经发生过事故返厂维修的C-5A，在维修过程中被改装成了C-5C。主要改装内容包括将上层甲板后舱拆除，腾出空间扩大货舱高度，拆除货舱中各类运输散件货物的辅助工具，尽可能扩大货舱容积等。这两架C-5后来被改装为5M。

C-5D

90年代初期未成的C-5现代化升级型号，作为C-5A的替代者，使用更新型的通用电气F138-GE-100（CF6-80C2）发动机取代TF39发动机，升级航电设备、进一步优化结构和维护便利性。经过评估后美国空军认为C-5D的成本仍然较高，转而采购更多的C-17运输机，该型号遂被取消。

C-5M“超级银河”

基于在役C-5的延寿升级型号。90年代末，美国空军评估认为现役C-5机队存在超负荷运行的情况，寿命衰减较快，决定对C-5展开分为两个阶段的延寿升级，1998年第一阶段将C-5的“航空电子设备进行现代化”（AMP），换装符合新一代全球空中交通管理标准的航空电子设备，改进通信设备和自动驾驶设备，将驾驶舱安装新的平面显示器等，2002年12月21日首架AMPC-5首飞。2006年开展第二阶段“重新设计增强可靠性”（RERP），采取了C-5D的部分设计理念，使用更新型的通用电气F138-GE-100（CF6-80C2）发动机取代TF39发动机并对发动机挂架和辅助动力单元进行升级，对飞机的框架、蒙皮、起落架等结构进行检查维护和翻新。升级后的C-5起飞准备时间缩短30%，爬升率提高38%，航程和载荷都有所提高。首架RERPC-5于2010年9月19日首飞，共有52架C-5完成了两个阶段的升级。经过这两个阶段升级完的C-5被称为C-5M“超级银河”。

L-500民用型

70年代未成的民用型C-5。分为客运和货运两个版本，客运型最多能够容纳1000名乘客，货运型则提供和军用型相似的运载力。经过推销后被航空公司评估认为L-500的整体运营成本无法和波音747型相竞争。洛克希德因L-500和L-1011“三星”客机与波音的竞争失败造成的亏损是其在70年代财务危机的重要原因。

C-5SCA航天运载型

70年代未成的航天飞机运载型C-5，用于运输美国的航天飞机，洛克希德公司采取了超前的双机身式设计，最终因成本和可靠性问题被波音747取代。

服役动态

机队情况

美国空军是C-5的唯一装备单位，以高峰时的2004年为例，共有125架C-5运输机分配于以下部队：

• 第97空中机动联队第56空运大队（驻地俄克拉荷马州阿尔特斯空军基地，2016年重组为空中加油大队，改换装KC-46加油机）；

• 第436空运联队第3、第9、第326、第709空运大队（驻地特拉华州多佛空军基地，第3和第326大队2007年起换装C-17）；

• 第164空运联队第155空运大队（驻地田纳西州孟菲斯国际机场，2007年起换装C-17）；

• 第105空运联队第137空运大队（驻地纽约斯图尔特空军国民警卫队基地，2015年起换装C-17）；

• 第60空中机动联队第21、第22、第30空运大队（驻地加州特拉维斯空军基地，第21和第30大队2006年起换装C-17）；

• 第439空运联队第33空运大队（驻地马萨诸塞州韦斯托弗空军基地）。

从2004年美国空军决定将C-5运输机开始批量退役后，部分部队开始换装C-17运输机。到2018年，C-5的装备部队缩减到8个，总数缩减到52架。美军计划在2040年前退役全部C-5运输机。

重大事件

越南战争

C-5自服役以来几乎参与了美国历次对外军事行动的空运任务。在越南战争，服役伊始的C-5运输机立即在1971年8月投入到越南战场的战略空运行动中，跨越太平洋运输设备、弹药和部队。此时越南战争已处于后期，但C-5仍然运量极大，有时甚至采取了发动机不停车的方式连续执行飞行任务，例如1975年春季攻势期间，1架C-5运输机在9天里运送了3,000名南越军人和1,600吨货物。顺化-岘港战役时，1架C-5运输机紧急空运坦克和直升机至岘港机场，10次飞行共运送825吨货物。

空射弹道导弹

1974年10月，美国使用C-5运输机进行了空射LGM-30“民兵”洲际弹道导弹的实验，一架C-5运输机将一枚只保留第一推进级的“民兵”导弹从6100米的高空扔下，通过降落伞减速后导弹点火发射成功。该实验证明了空射弹道导弹的可行性，为战略导弹投送提供了多样化的解决方案，但由于美苏限制战略武器SALT协议的签署，为了保留更具备操作性的战略武器，美国中止了空射弹道导弹的进一步发展。

科卢韦齐战役

法国曾于1978年5月的科卢韦齐战役中使用一架美国提供的C-5运输机和一架波音707货机，运载法国第二外籍兵团的重型装备从科西嘉岛飞往刚果首都飞往金沙萨，营救刚果民族解放阵线叛军占领科卢韦齐市后扣押的欧洲和扎伊尔人质。

海湾战争

C-5运输机在海湾战争中发挥了重要作用，在1990年8月7日美军进驻沙特阿拉伯后，24小时内6架C-141和1架C-5运输机从罗宾斯空军基地出发，满载前线指挥和通信设施飞抵沙特利雅得空军基地，迅速帮助美军建立了战争前线指挥部。海湾战争战争爆发到1991年3月10日，美国空军共出动C-5运输机3773架次，总运输222024吨各类物资（短吨），运输人员8438人次，日均出动架次超过17次，单次平均运输超过58吨，与C-141运输机一起构成了美国战争空运行动的主力。

“希望行动”

苏联解体后，美国以帮助独立国家联合体各国“平稳的从共产主义向市场经济过渡”，启动了名为“希望行动”的人道主义救援行动，向独立国家联合体国家提供有限的生产生活物资。行动中，美国空军的C-5和C-141运输机共运送了约4000吨食品和物资。

失事情况

注释

现洛克希德·马丁公司的前身，洛克希德公司与美国另一家航空航天公司马丁·玛丽埃塔于1995年3月15日合并，合并后才改称洛克希德·马丁。