高卓

在一些大型飛機上，常能見到像晾衣繩一樣的鋼索天線。很多航空愛好者都明白，這種天線用于飛機機載短波電臺的高頻通訊。

這種設(shè)計的最大優(yōu)點是能獲得很長的天線長度。無線電愛好者們知道，當(dāng)天線長度等于波長的1/4的時候，能夠取得最高的效率。雖然在短波波段的低頻率上，此時波長還往往是天線長度的10倍左右，但隨著頻率升高，天線的阻抗和輻射效率也在升高，在主要工作頻率上基本能實現(xiàn)天線長度最好等于波長1/4這個理論提供最優(yōu)解。

不過，盡管鋼索天線在大部分方向上的增益都很高，但在少數(shù)方向上反而會很低，尤其是在機頭機尾方向甚至?xí)霈F(xiàn)輻射零點的情況，這在一定程度上會影響飛機在航線上與出發(fā)機場和目的地的通訊。

另外，鋼索天線雖然因為外露布置而有利于平時維護，但飛行時也很容易結(jié)冰。天線上顯然無法布置加熱或氣囊除冰設(shè)備，因此一旦結(jié)冰，其覆蓋層重量會急劇增加，不僅將導(dǎo)致高頻損耗增加、通訊距離縮短，甚至可能因為機械諧振而導(dǎo)致天線本身受損。

早期的飛機設(shè)計師們，只能在設(shè)計時讓天線與機身的夾角不大于15度，通過減小天線相對氣流的迎面角，盡可能減小結(jié)冰強度。但傾角減小后會影響天線的通訊效率，所以，鋼索天線被取代也是航空科技發(fā)展的必然規(guī)律。

在飛機剛剛進入噴氣時代的時候，還有很多飛機使用鋼索天線，但隨著飛機的速度逐漸接近聲速，鋼索產(chǎn)生的氣動阻力也就越來越難以忽視，這意味著飛機的有效航程將受到影響。而且由于天線本身的機械強度不高，在高速飛行中有斷裂的危險，可能對飛行安全造成很大威脅。

從上世紀(jì)50年代開始，飛行速度更快的噴氣式戰(zhàn)斗機開始使用隱蔽式高頻天線，這類天線容納在飛機的背鰭或者垂尾前緣里。為了減小體積，這類被稱為缺口式的天線一般使用并饋式原理，雖然由于原理所限，尺寸較小的缺口天線信號的輻射效率稍低，但通過對天線的合理調(diào)諧，利用機體和機翼產(chǎn)生的二次輻射，已經(jīng)足夠滿足戰(zhàn)斗機乃至部分大型飛機作戰(zhàn)半徑內(nèi)通訊的要求了。

上世紀(jì)50年代后研制的大型軍用飛機，包括部分大型噴氣式飛機，仍然使用鋼索天線作為機載高頻通訊設(shè)備的—部分。除了航程遠(yuǎn)的大飛機對通訊距離這個硬指標(biāo)要求更高之外，當(dāng)時的觀點還認(rèn)為，對大型飛機來說，一根天線造成的額外阻力微不足道。另外，對于本就尺寸龐大、不易維護的大型飛機來說，如果再把天線放在高高的垂尾里面，就會增加維護負(fù)擔(dān)。

隨著時代發(fā)展，大型飛機的飛行速度指標(biāo)也在提升，特別是民航飛機還逐漸產(chǎn)生了經(jīng)濟性的要求。在波音367-80（C-135系列軍用平臺和波音707客機的原型機）這一代大型飛機上，鋼索天線消失了，取而代之的是在垂尾頂部安裝的探針天線。這種設(shè)計的好處是不用更改飛機設(shè)計師們熟悉的傳統(tǒng)垂尾結(jié)構(gòu)，安裝靈活，可靠性也不錯；缺點則是容易因氣動振動而影響工作，另外遭受雷擊的概率也較高。

為了從根本上改變這些缺陷，上世紀(jì)60年代后期出現(xiàn)的大型飛機逐漸采用了不同的天線布置方式。而通過天線本身設(shè)計的改進，它們在通訊距離上已經(jīng)完全不亞于鋼索天線。比如波音737使用的就是回線天線，它結(jié)合了缺口天線和環(huán)形天線分別適合低頻區(qū)和高頻區(qū)的優(yōu)點，能在整個短波段實現(xiàn)較好的通訊性能。另外兩種廣泛應(yīng)用的隱蔽式天線布置方式則是尾帽天線和帶狀天線，前者一般是在垂尾頂端布置整流罩容納天線（如伊爾-76），后者則是把天線放在垂尾前緣的整流罩里（如空客A320）。

中國航空工業(yè)對隱蔽式高頻天線設(shè)計并不陌生，早在國內(nèi)首款自行研發(fā)的大型飛機——運10上，就嘗試使用了尾帽天線，基本滿足了該機對氣動外形和通訊性能的要求。而在上世紀(jì)90年代從俄羅斯引進伊爾-76運輸機之后，在軍用運輸機平臺上應(yīng)用隱蔽式天線的優(yōu)點也一目了然。

而國內(nèi)第一種將鋼索天線改為隱蔽式天線并投入量產(chǎn)的大中型飛機，卻是從運7發(fā)展而來的新舟60客機。除了降低結(jié)冰概率提升安全性等因素之外，當(dāng)時決定把新舟60的KHF950高頻電臺改用隱蔽式天線的另一大目的，是為了提升該機的整體形象。畢竟作為一架21世紀(jì)生產(chǎn)的新型客機，如果還使用鋼索天線實在是影響賣相，對該機的外銷工作十分不利。

在此后出現(xiàn)的，完全自用的運8/9（包括其特種機改型）和轟6后續(xù)型號——包括近年來多次公開亮相的運9、空警500和轟6K，由于更多考慮成本、可維護性及用戶使用習(xí)慣等因素，使得它們的高頻電臺仍然沿用傳統(tǒng)的鋼索天線。其實從新舟60的隱蔽式天線改裝工作來看，為這些垂尾前緣內(nèi)部空間更大的飛機改裝隱蔽式天線并無太大難度，未來是否會進行升級，還要看用戶的綜合要求。

在國產(chǎn)噴氣式支線客機ARJ21出現(xiàn)，以及新一代國產(chǎn)大飛機——運20、C919和AG600陸續(xù)亮相之后，這些全新型號的飛機上終于找不到“晾衣繩”了。它們在研制過程中就充分融入了現(xiàn)代民機的設(shè)計理念，特別是前三者還強調(diào)更高的巡航速度和安全性能。另外ARJ21和C919作為客機還要滿足國內(nèi)和國際的民航適航標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，在研制階段就確定不再使用鋼索天線了。

從目前公開的圖片來看，C919和AG600可能采用和波音737/A320類似的回形天線/帶狀天線，而ARJ21和運20則采用有利于提高全向通訊范圍的尾帽天線。無論采用哪種布置形式，這些在航空業(yè)界已經(jīng)很成熟的設(shè)計，都能夠在滿足使用安全性的同時，保證飛機在飛行中具備良好的通訊能力。

責(zé)任編輯：陳肖