细品空中霸王

C-17按正常气动布局设计，大直径机身、悬臂式上单翼和T形尾翼。机体结构69.3%是铝合金，12.3%为合金钢，10.3%是钛合金，8.1%是复合材料。操纵面、翼梢小翼、起落架护板、整流片和整流罩等均采用复合材料制造。机翼后掠角25°，采用超临界翼型。机翼蒙皮采用长度为26.82米长壁板制成，这是80年代末期美国所能生产的最大铝合金飞机部件。翼梢小翼高度2.9米、面积3.33平方米、后掠角30°，与垂线侧倾角15°，也采用超临界翼型。T型尾翼的垂直安定面和水平安定面均后掠，水平安定面展长19.81米，翼面积79.2平方米，升降舵为双段，内段长度4.45米。方向舵为双段两部分，高度3.4米。起落架为液压可收放前三点式，在紧急情况下可靠自重自由放下。前起落架为双轮，主起落架为6轮。发动机为4台普拉特·惠特尼公司的F117-PW-100涡扇发动机，单台推力181千牛。

一站式运输

C-17最耀眼也既是最为人称道的，就是其“一站式运输”能力。过去，美军向前线实施空运时一般都由C-5和C-141这类大型运输机将部队、武器装备和物资空运到中转机场，再由C-130战术运输机转运至前沿野战机场或由地面机动到达作战前沿。C-17的出现改变了这种“二次转运”的空运格局，使得直接将重型武器装备空运至前沿野战机场、不需要转运环节的“一站式运输”成为现实。美国空军在提出C-X项目的招标文件时，就明确要求该机满载时能在2438米长的跑道上起飞、915米长的跑道上降落；满载航程至少为 4443 公里；机身内部能容纳重型装备，如M1主战坦克等；飞机能在拥挤的停机坪随意进出，且能在满载及五分之二燃油的情况下，在2%的斜坡上后退。

众所周知，前沿野战机场一般都很简陋，跑道长度既短且窄，道面平整度不好，有时甚至直接在“相对较为平坦”的草地、冻土地或沙石地面上稍加平整作为跑道，道面上遍布砂石等杂物是很常见的事。大型运输机的起飞和着陆重量大，所以滑跑距离往往都比较长。若想要在这样“条件恶劣”的前沿野战机场起降，首先要解决的就是大幅度提升飞机的升力系数，再加上诸如反推力装置等技术措施来达到缩短起降距离的目的。但是，采用开缝式襟翼、前缘机翼等传统气动力增升技术提升飞机升力系数能力有限，显然不可能满足以C-17如此之大的起飞/着陆重量为前提条件的短距起降要求。除非另辟蹊径，在增升效果更显著的动力增升技术上下功夫才有可能使得鱼与熊掌二者兼得。

外吹襟翼增升

在C-X项目之前，美国空军曾进行过短距起降运输机的研究工作，成果就是20世纪70年代的波音YC-14和麦道YC-15技术验证机。YC-14所采用的上表面吹气增升和YC-15所采用的外吹襟翼增升技术，就属于动力增升技术。

波音的YC-14飞机采用了上表面吹气技术，该机机翼前上方装有两台大推力的通用电气CF6-50D发动机，每台起飞推力达226千牛。发动机短舱几乎完全伸出机翼前缘，发动机扁圆形喷口接近机翼前缘上表面。当后缘双缝吹气襟翼放下时，由于喷流的附壁效应，使发动机喷流依附在机翼和襟翼的上表面也向下偏转，这就产生了较大的附加升力，即所谓的动力升力。YC-14机翼的升力系数达到3.6，比普通运输机高出1倍，这在当时已是很了不起的成绩。此外，YC-14也采用了反推力技术，所以该机尽管在短距起飞时最大起飞总重达到76.8吨，在保证最大载重量12吨的情况下，起飞滑跑长度和着陆滑跑长度分别只有305米和274米，只需要一条600米长的半铺设跑道就能起飞和着陆。

麦道的YC-l5则与YC-14不同，其不是像YC-14那样“往机翼上表面吹”，而是“往机翼的下表面吹”，这就是外吹气襟翼技术。YC-15采用四台普惠 JT8D-17涡轮风扇发动机，单台推力71千牛，发动机安装在机翼前下方，其短舱几乎完全伸出在机翼的前面，尾喷口紧靠机翼前缘的下侧。其基本原理是发动机喷流沿着机翼前缘下表面吹向双缝襟翼，再由双缝襟翼的引流作用将喷流引向一个较大的下偏角度，从而达到提高升力系数来缩短起降距离的效果，所以也有人将其称为“下表面吹气增升技术”。YC-15在装载 150 名士兵或 36.7 吨的货物时，能在 572 米长度之内的跑道上起降。

当然，无论上表面吹气增升技术也好，外吹襟翼增升技术也好，所取得的增升效果虽然非常明显，但也不是完美无缺。动力增升技术其实就是让发动机的喷流（螺旋桨发动机则是滑流）流过机翼，利用后缘襟翼的引流偏转使高速气流向下偏折，从而增大升力。这种增升方法实质上是发动机的推力转向，增升能力虽然远高于气动力增升方式，但因此也会损失一定的推力。所以采用这种技术的运输机推重比要远远高于普通运输机才行，对发动机提出了更高的要求。像YC-14和YC-15的推重比就达到0.4～0.6，比当时普通的军用运输机高出0.5～1倍。

此外，采用动力增升技术的飞机，其襟翼结构与常规多缝襟翼结构有很大区别。由于翼面和襟翼要承受高温、高压发动机喷流冲刷，所以对材料也提出了很高的要求。另外，由于多缝襟翼偏转后距地面较近，无论飞机在机场或砂石路面起降，都会将雨水或地面积水等卷到襟翼上，对结构产生严重的化学腐蚀。由于要求能在未铺设的野战机场起降，襟翼结构还必须承受起降时气流卷起的砂石撞击。另外，动力增升技术在襟翼和机翼结构上处理不当，还会产生比较严重的颤振，对结构强度的要求很高。所以，对于襟翼无论是结构还是材料以及加工工艺等方面，都有比较高的要求。

相对而言，YC-15的外吹襟翼技术（下表面吹气技术）只是在襟翼放下时才会受到发动机喷流的冲刷，而YC-14所采用的上表面吹气技术，不论是在起降阶段，还是在平飞阶段，发动机的喷流始终都从机翼的上面表吹过，发动机喷流冲蚀的问题更严重。另外，如果飞机最大起飞/着陆重量设计得很大，就必然会选用推力更大的发动机，而这又会使发动机喷流对机翼及襟翼的冲刷、烧蚀问题大幅度恶化，所以上表面襟翼增升技术只在YC-14和安-72/74少数中小型运输机上采用。两者比较，外吹襟翼技术比上表面吹气技术更适合用于起飞/着陆重量较大的大型运输机上，麦道公司的方案能夺标C-X，引用自YC-15的外吹襟翼技术起到了至关重要的作用。

C-17的机翼增升装置包括全翼展的前缘缝翼和占翼展2/3的双缝吹气襟翼，襟翼可以放置在任一中间位置以便优化飞行状态。性能出色的增升装置使得C-17在满载条件下着陆时的进场速度可低至213公里/时，下降速率可达274.4米/分，着陆下滑角高达5°。下滑角大，则意味着着陆场长就会缩短，而其他型号的运输机往往都只能达到约3°的下滑角。不过,吹气襟翼技术所固有的冲蚀问题在C-17身上同样存在。麦道公司为了控制成本，早先使用铝合金制造C-17的襟翼，始终解决不了襟翼结构强度与寿命等一系列问题，最后不得不改为钛合金来制造才满足了要求。仅外吹襟翼增升技术这一项，就使麦道付出了很大的代价才得以解决。

发动机和反推力装置

为了缩短起降距离，仅采用外吹襟翼增升技术还远远不够，还必须要求飞机有较大的推重比和性能出众的发动机反推力装置。C-17采用四台普惠F117-PW-100高涵道比涡扇发动机，该发动机是波音757使用的PW2040发动机的军用型，单台推力为185.5千牛。除了反推力装置，F117-PW-100与PW2040基本相同。

前沿野战机场因为条件所限，跑道长度一般都比较短。C-17运输机在满载的情况下能否适应短跑道长度，发动机反推力装置就很重要了。C-17的发动机反推力装置为滑套后缩双罩式，两罩间有一开口，发动机外涵道反推装置悬挂在挂架下，内涵道反推装置则连接在发动机后面的法兰盘上。最初军方明确要求能在未铺设的简易跑道上起降，所以发动机排气经由反推装置的开口导向前上方45°，避免吹起地面上的杂物被发动机吸入的问题，而且不用担心高温气流会对在尾舱门进行装卸作业的设备和人员造成危害。C-17的发动机反推力装置不但可以在地面使用，也可以在空中使用。得益于F117-PW-100发动机的强劲推力，反推力装置可以让一架满载的C-17在2°斜坡上后退，并能在27.5米宽道面上完成180°的三点转弯。这种能力使C-17可以在92×122米的停机坪上运动，并轻松停放3架同型机。

C-17的发动机短舱由铝合金、钛合金、碳环氧树脂和碳聚酰亚等复合材料构件构成。采用破损安全技术的发动机安装挂架有一个可互换的工艺接头，它位于机翼前缘前方，其作用就是当拆卸发动机挂架时不会影响挂架与机翼的连接。挂架包皮由耐热的钛合金材料制成。挂架下梁及其两侧壁板构成第一块防火壁。发动机短舱挂架与机翼通过锻造铝合金构件相连，这个连接件与挂架结合的部位是第二块防火壁。通过精巧设计，C-17的发动机具有很强的抗战损能力，为了保证飞行安全，麦道公司还对发动机进行了多次抗鸟撞试验。2003年12月，一架C-17在巴格达国际机场起飞时遭到一枚便携地空导弹的攻击，一台发动机被击中并发生了爆炸。这架C-17最后仍安全降落，可见其抗战损能力之优良。

起 落 架

为了适合前沿野战机场的恶劣条件，C-17在起落架上也是采取了针对性优化设计。该机起落架为液压收放前三点式，碳-碳刹车，由Menasco公司制造。其按照下降垂直速度3.81米/秒的标准设计，采用长行程减震器，并能在应急情况下靠重力自由放下。

前起落架为双轮结构，向前收起，向前倾斜的减震器行程达500毫米。为了便于在狭窄的跑道上机动，前起落架装有转向机构，最大转弯角度±65°。主起落架布置于机身腹部两侧，比较特殊的是每个主起落架有两根减震器作为主要承力部件，每根支柱上有3个机轮。主起落架在收起过程中，当每个支柱上的内侧机轮移到一定位置时，前后支柱彼此相向转动90°，然后利用四连杆机构将起落架支柱向上、向内收起，将整个起落架收入机身侧部的主起落架舱内。

C-17主起落架这种较为特殊的收放机构，与传统的机轮收入机腹下部主起落架舱的形式（如伊尔-76）不同，其优势是可以使起落架舱的最低点与机身的低点相对距离更小，配合底部扁平的圆形机身截面，从而使货舱地板距地面高度大大降低。与俄罗斯现今主力运输机相比，伊尔-76货舱地板距地高2米，而C-17货舱地板距地高度仅为1.63米，这是目前所有大型运输机中货舱地板距地面高度最低的。其带来的好处是更利于大尺寸货物的装卸，特别是如集装箱、大型机械设备等“非自行能力”的大件货物。另外，在装卸数量多的小件散货时，因为货舱地板高度低，可以将飞机尾门货桥放平后与卡车车斗相衔接，大大提高装卸作业的速度。

通过外吹襟翼增升、强劲的发动机及反推力装置、多轮多支架式起落架等技术的应用，C-17将重型武器装备与物资直接运送至前沿野战机场的“一站式运输”概念，完美展现在世人面前。C-17以最大重量起飞时，起飞场长为2360米，着陆场长914米，并可在最大载荷时于无铺筑道面的简易机场上降落。载荷65吨时，可在30×800米的跑道上着陆，并能装载33吨的载荷从该机场起飞返航。当着陆重量为159吨时，不使用反推力装置，着陆滑跑距离也不会超过610米。

与美军另一种现役战略运输机C-5相比较而言，虽然有人认为该机也能在跑道比较短的前沿野战机场降落，但这只是表面现象。C-5的起飞场长为2987米（起飞滑跑距离2530米），但这仅止于“能降下去”。除非是零载重并且机内只装极少量的燃油，起飞后立即进行空中加油，否则不可能从这么短的跑道上起飞返航。如果C-5也像C-17那样装载33吨载荷和返航的燃油，则更不可能从这么短的野战机场跑道上飞起来。

按照美军的规划，C-17执行最典型的战区后勤支援任务时，通常是在后方条件较好的出发机场装载56吨载荷起飞，起飞场长2012米，将装备物资送达3519公里之外的前沿野战机场，并在915×27米的跑道上降落。卸完货物后零载重起飞返航，此时起飞场长仅为671米，整个过程不需空中加油。这种集战略空运与战术起降性能于一身的“一站式运输”能力，目前还没有其他任何一种大型运输机能够具备。

货舱

针对军方提出可空运M-1主战坦克等重型装备，或能在货舱中两排布置6辆卡车的战略空运要求，C-17货舱设计特别宽，达5.49米、最大高度为4.5米。尽管C-17的长度和C-141差不多，但如此宽大的货舱已与外形尺寸比C-17大得多的C-5货舱（宽5.79米、高4.09米）相当。C-17可装运美国陆军95%的装备，凡是C-5能装载的C-17也都能装。其货舱可同时装载2架AH-64武装直升机和2架OH-58侦察直升机，或并排装18个2.7×2.2米的货盘（货舱地板上14个，尾舱门货桥上4个），或3辆M-2步兵战车和38名士兵，也可与其他车辆混合装载M-1主战坦克、M-2步兵战车等。为了能承受重型装备，货舱地板由合金纵梁加强。尾舱门货桥也可承载18.5吨的载荷，而一般运输机舱门货桥上通常只能放置较轻的载荷。在运送兵员时，可在货舱的每一侧布置27个可折叠式座椅，机身中部布置48个背向双排座椅，共计102名全副武装的士兵。在执行救护任务时，C-17可装载48副担架及随机医务人员。

C-17还是唯一能空投大型武器装备的飞机，如步兵战车等。2004年8月，美国就使用C-17在爱德华兹空军基地成功进行了空投23.8吨重“斯特瑞克”机动火炮系统（MGS）的试验。在C-17货舱顶部布置有起重吊车和牵引机等机内自装卸设备，地板上布置了系留环、导轨、滚珠、滚棒系统等设备，这些设备一直延伸到尾门货桥上，每个系留环承受的拉力为11.340吨。对于标准航空运输货盘，地板上的动力传送滑轨可反向滚动，实现对货盘的翻转操作。这在以往的运输机上是绝对禁止的，因为在空中时载荷在机舱内会产生位移，影响飞机的稳定性，严重时会危及飞行安全。在所有布置于地板上的装卸设备里，最具特色的就是在C-17上首次采用的双列并行载荷装卸系统（DRAS）。这套系统就是利用C-17机身非常宽大的特点，在货舱地板上并行设置两条滑轨，可同时进行装载和卸载载荷操作，效率非常高。特别是在那些条件简陋、缺乏辅助装卸设备的野战简易机场，C-17先进的“载荷管理系统”和完善的机内装卸设备，使其强大的“自装卸能力”优势尽显无遗。

为了保证载荷分布平衡合理、不影响飞行稳定性，C-17配备有“载荷管理系统”，可以精确测量出装卸载荷时所引起的重心变化，并在地面装卸阶段就自动计算并显示出最佳装载位置。“载荷管理系统”与货舱装卸系统相结合，可以在完全无机场保障设备的前提下，只由一名装卸长操作，在15分钟内完成对一架已在货舱尾门外折叠好旋翼的AH-64武装直升机的装载工作。“载荷管理系统”还与飞机计算机综合成一体化系统，不论是在飞行过程中还是在地面静止状态下，均可实现对货舱内载荷的搬运操作。

C-17机身截面设计为底部扁平的圆形，有利于降低机身离地高度。C-17的尾部上翘，货舱门共有两扇，前面一扇放下后即成为货桥，后面一扇由液压操纵向上收起。值得说明的是，C-17的货桥放下后水平夹角仅为9°，比伊尔-76的水平夹角15.3°小得多。水平夹角越小就越有利于大型载荷的装卸，可在很大程度上缩短装卸作业时间。不过，当装卸重量超过29.5吨的单件载荷时，要用一对液压操纵的支撑设备来撑住后部，以防止飞机后翻。除了机尾货舱门外，在机身后部两侧还各有一个向内、向上开启的舱门，在舱门外设有高速气流挡板和跳伞平台，以保证伞兵从这两个侧门跳离飞机的安全。

表面上看，虽然C-17的最大载荷比C-5要小，但这并不表明后者的实际运载效能就比前者高。受货舱内装卸设备及高度的限制，C-17在装运载荷时的空间利用率要优于C-5，特别是在装载外形尺寸较大的载荷时，高度的优势就体现出来了。而且得益于优秀的“一站式运输”能力，从实际运输效率上来看，C-17反倒比C-5高得多。麦道公司曾与美国空军一道作过分析：把两个师空运到国外某个作战地点，如果是C-141的话，需要飞497架次先空运到条件比较好的中转机场，再由C-130运输机飞1177个架次，将部队与装备送至前沿野战机场。而用C-17来执行同样的空运任务，仅用260个架次就能将所有部队和装备一次送达。另外，由于具有空中加油能力，也不需要中途着陆即可飞抵全球任何一处，是名副其实的“环球霸王”。

航 电 系 统

C-17的驾驶舱充分借鉴了MD-11的模式，机组人员三人，即正副驾驶员和装卸长。机组人员通过前机身左侧靠下的登机梯舱门进入驾驶舱。驾驶舱后面有机组人员休息舱，装卸长工作台位于货舱前端。因为座舱采用先进数字式航电系统，包括4个彩色CRT多功能显示器和2个全飞行范围平视显示器等集中显示各种信息，所以大幅减轻了驾驶员的工作负担。

C-17的主要仪表是2个平视显示器和4个彩色CRT多功能显示器，布置在驾驶舱前仪表板上，并有8个备用传统仪表布置在多功能显示器的周围。与一般运输机不同，平显是C-17的主飞行仪表，视角为30°×24°。在短距着陆和低空空投等需要精力高度集中时，可让驾驶员不必将视线移至他处就对基本的飞行状态信息一目了然，并有两种抗干扰模式以更好适应各种战情。在不使用时，可以折叠起来。另一个不同之处是C-17没有采用传统的驾驶盘，而采用类似战斗机的驾驶杆。

多功能显示器为按键式控制，通过翻页可浏览到通讯频段、航线、空域、参照点以及导航等信息。另外，还有2个头顶显示器布置在驾驶员上方遮光板处，主要用于显示基本飞行数据。头顶面板同时包含了飞机的全机监控装置，包含告警与提示系统、飞机地面进近告警系统和中央语音告警系统。当飞机出现任何非正常情况时，声音告警就会提示机组成员，并同时在显示器上显示故障原因。C-17共有4台任务计算机系统，用于任务规划、告警、综合无线电管理和飞行操纵。任务计算机系统控制着56个数字式外场可更换部件，这些部件监控、处理和传送MIL-STD-1553和ARINC429数据总线上的数据，用以操纵飞机和报告机组。当一台任务计算机正常工作时，其余3台余度任务计算机之间进行持续相互检测。

C-17是美国航空工业史上第一架采用四余度数字式电传飞控的大型运输机，本来原设计是双余度电传飞控系统加机械备份，但后来在试验时发现这套系统无法确保在飞行中不会进入T型尾翼布局固有的深失速区域，所以才改为四余度电传飞控系统加机械备份。因为是在大型运输机上首次采用，缺乏可借鉴的资料，工程师们在电传飞控系统的软件方面碰到了不小的困难，这也是第一架原型机首飞时间拖延的主要原因。电传飞控系统由4台GEC电子设备分公司的飞行控制计算机、2台复式大气数据计算机、3个三轴角速度传感器和加速度计、自动驾驶仪，以及每个驾驶杆和方向舵脚蹬上的4通道传感器等设备组成。当2台以上的飞行控制计算机处于正常工作状态时，电传飞控系统全权限4重操控模式发挥作用。如果3台或4台计算机出现故障时，机械备份系统自动接通，飞机具备返回能力。在电传飞控系统中增加了攻角限制器，以限制升降舵偏转角的方法来提供失速保护，防止飞机进入不可恢复的失速状态。另外，C-17还加装了与三代战斗机上类似的“失速预警震杆”告警系统，可以在接近失速状态时通过震动操纵杆来提示飞行员注意，这也是首次在运输机上采用。

考虑到“全球到达”的战术要求，C-17的导航系统也设计得极为先进可靠。这套系统装备GPS全球卫星定位系统、任务计算机、气象雷达、雷达高度表、惯导（INS）、费尔康无线电导航和任务计算机等。导航系统数据库除了有500个主要的导航坐标和其他战术数据外，还存有全球所有“费尔康”导航台的资料。借助于导航系统，2名机组人员即可完成所有飞行任务。导航系统除了可提供全天候、全空域、以及定点空投/空降任务条件下的导航外，还可配合AN/APN-163编队飞行系统完成复杂气象条件下的松散编队飞行任务。AN/APN-163编队飞行系统是基于短程雷达以及接近告警系统的装置，最多允许18架C-17进行编队，并将编队中其他飞机的位置准确显示在多功能显示器上，与地面应答机结合使用，以提供复杂气候条件下远程大编队的精确空投能力。

生存力与维护性

C-17项目开始于越南战争结束后不久，自然在不少方面受其经验教训的影响，特别是“易损性分析”技术。C-17也是第一种应用该技术设计的运输机。其机体的任何部位都可以承受以12.7毫米穿甲燃烧弹的攻击，这对于过去运输机而言是不可想象的。出于成本与维护性考虑，设计者通常将多条控制电路和流体管道联结一起，但C-17却将控制电路和流体管道等相互隔离布置，以提供足够高的亢余度。另外，C-17上没有采用以往运输机上常用的惰性气瓶，而是走比较“极端”的路线——采用惰性气体发生系统，在保证系统供电的情况下可以一直不停地制造惰性气体用于灭火。

考虑到C-17低空飞行任务较多，机体和各翼面被敌方防空火力击中的概率相当高，因此气动控制面也采用了冗余设计。当气动控制面受损时，C-17的电传飞控系统可弥补因为机体或29片气动控制面的任何一片被损坏而造成的飞行控制能力变化。飞机上共有4套相互独立的液压系统和12台燃油泵，每个油箱有2台泵，每台泵可同时为2台发动机供油。极限状态下，仅靠一套液压系统和一台燃油泵既可满足持续飞行需要。得益于坚固的机体结构，C-17甚至可以在比较大载荷的情况下达到3g过载，以保证有足够的机动性迅速爬高、降落或机动，迅速脱离危险区域，在最大起飞重量时，过载也可达到2.25g。但在研制阶段，这也是一直困扰着麦道公司的大难题——因为对结构强度要求太高了，飞机结构超重问题从始至终都没有得到根本解决，最后还是军方主动调低了指标才得以“过关”。

为了对付越来越多的地空导弹威胁，目前所有的C-17都配有导弹接近告警系统、红外干扰仪、干扰箔条和干扰弹，并在座舱和机身下部等关键部位装有重达534公斤的碳化硼装甲。在波斯尼亚执行任务时，C-17就配备了AAR-47“阿灵特”导弹接近告警系统、ALE-47“川克”干扰弹投放箱和附加装甲。

C-17运输机除了具备优异的飞行性能和安全性之外，另一个很重要的优势就是它具有非常低的全寿命使用成本和良好的维护性。在机上设计有内置式自监测系统，可监测所有设备的运行状况并自动生成故障报告，提示需要维护的部位。飞机上重要的可更换件全部可以在使用中更换，进行更换时也不需要移动或拆卸任何设备。C-17还自备支撑设备，外场维护不需要其他任何设备。此外，在货舱后端有一个入口，可进入直通内部的一个通道，沿扶梯可登上垂尾顶部的维修舱口，维护高大的尾翼时不需要专门的工作台，十分方便。1995年7月，C-17完成的可靠度、维修度、妥善率评估结果表明，该机载运量是C-141的2倍、C-130的4倍，可靠度高达99%，任务完成率为91%。C-17返航后，例行检修外的额外检查率只有2%，而C-5和C-141则高达40%。