高卓

在一些大型飞机上，常能见到像晾衣绳一样的钢索天线。很多航空爱好者都明白，这种天线用于飞机机载短波电台的高频通讯。

这种设计的最大优点是能获得很长的天线长度。无线电爱好者们知道，当天线长度等于波长的1/4的时候，能够取得最高的效率。虽然在短波波段的低频率上，此时波长还往往是天线长度的10倍左右，但随着频率升高，天线的阻抗和辐射效率也在升高，在主要工作频率上基本能实现天线长度最好等于波长1/4这个理论提供最优解。

不过，尽管钢索天线在大部分方向上的增益都很高，但在少数方向上反而会很低，尤其是在机头机尾方向甚至会出现辐射零点的情况，这在一定程度上会影响飞机在航线上与出发机场和目的地的通讯。

另外，钢索天线虽然因为外露布置而有利于平时维护，但飞行时也很容易结冰。天线上显然无法布置加热或气囊除冰设备，因此一旦结冰，其覆盖层重量会急剧增加，不仅将导致高频损耗增加、通讯距离缩短，甚至可能因为机械谐振而导致天线本身受损。

早期的飞机设计师们，只能在设计时让天线与机身的夹角不大于15度，通过减小天线相对气流的迎面角，尽可能减小结冰强度。但倾角减小后会影响天线的通讯效率，所以，钢索天线被取代也是航空科技发展的必然规律。

在飞机刚刚进入喷气时代的时候，还有很多飞机使用钢索天线，但随着飞机的速度逐渐接近声速，钢索产生的气动阻力也就越来越难以忽视，这意味着飞机的有效航程将受到影响。而且由于天线本身的机械强度不高，在高速飞行中有断裂的危险，可能对飞行安全造成很大威胁。

从上世纪50年代开始，飞行速度更快的喷气式战斗机开始使用隐蔽式高频天线，这类天线容纳在飞机的背鳍或者垂尾前缘里。为了减小体积，这类被称为缺口式的天线一般使用并馈式原理，虽然由于原理所限，尺寸较小的缺口天线信号的辐射效率稍低，但通过对天线的合理调谐，利用机体和机翼产生的二次辐射，已经足够满足战斗机乃至部分大型飞机作战半径内通讯的要求了。

上世纪50年代后研制的大型军用飞机，包括部分大型喷气式飞机，仍然使用钢索天线作为机载高频通讯设备的—部分。除了航程远的大飞机对通讯距离这个硬指标要求更高之外，当时的观点还认为，对大型飞机来说，一根天线造成的额外阻力微不足道。另外，对于本就尺寸庞大、不易维护的大型飞机来说，如果再把天线放在高高的垂尾里面，就会增加维护负担。

随着时代发展，大型飞机的飞行速度指标也在提升，特别是民航飞机还逐渐产生了经济性的要求。在波音367-80（C-135系列军用平台和波音707客机的原型机）这一代大型飞机上，钢索天线消失了，取而代之的是在垂尾顶部安装的探针天线。这种设计的好处是不用更改飞机设计师们熟悉的传统垂尾结构，安装灵活，可靠性也不错；缺点则是容易因气动振动而影响工作，另外遭受雷击的概率也较高。

为了从根本上改变这些缺陷，上世纪60年代后期出现的大型飞机逐渐采用了不同的天线布置方式。而通过天线本身设计的改进，它们在通讯距离上已经完全不亚于钢索天线。比如波音737使用的就是回线天线，它结合了缺口天线和环形天线分别适合低频区和高频区的优点，能在整个短波段实现较好的通讯性能。另外两种广泛应用的隐蔽式天线布置方式则是尾帽天线和带状天线，前者一般是在垂尾顶端布置整流罩容纳天线（如伊尔-76），后者则是把天线放在垂尾前缘的整流罩里（如空客A320）。

中国航空工业对隐蔽式高频天线设计并不陌生，早在国内首款自行研发的大型飞机——运10上，就尝试使用了尾帽天线，基本满足了该机对气动外形和通讯性能的要求。而在上世纪90年代从俄罗斯引进伊尔-76运输机之后，在军用运输机平台上应用隐蔽式天线的优点也一目了然。

而国内第一种将钢索天线改为隐蔽式天线并投入量产的大中型飞机，却是从运7发展而来的新舟60客机。除了降低结冰概率提升安全性等因素之外，当时决定把新舟60的KHF950高频电台改用隐蔽式天线的另一大目的，是为了提升该机的整体形象。毕竟作为一架21世纪生产的新型客机，如果还使用钢索天线实在是影响卖相，对该机的外销工作十分不利。

在此后出现的，完全自用的运8/9（包括其特种机改型）和轰6后续型号——包括近年来多次公开亮相的运9、空警500和轰6K，由于更多考虑成本、可维护性及用户使用习惯等因素，使得它们的高频电台仍然沿用传统的钢索天线。其实从新舟60的隐蔽式天线改装工作来看，为这些垂尾前缘内部空间更大的飞机改装隐蔽式天线并无太大难度，未来是否会进行升级，还要看用戶的综合要求。

在国产喷气式支线客机ARJ21出现，以及新一代国产大飞机——运20、C919和AG600陆续亮相之后，这些全新型号的飞机上终于找不到“晾衣绳”了。它们在研制过程中就充分融入了现代民机的设计理念，特别是前三者还强调更高的巡航速度和安全性能。另外ARJ21和C919作为客机还要满足国内和国际的民航适航标准认证，在研制阶段就确定不再使用钢索天线了。

从目前公开的图片来看，C919和AG600可能采用和波音737/A320类似的回形天线/带状天线，而ARJ21和运20则采用有利于提高全向通讯范围的尾帽天线。无论采用哪种布置形式，这些在航空业界已经很成熟的设计，都能够在满足使用安全性的同时，保证飞机在飞行中具备良好的通讯能力。

责任编辑：陈肖