域外大型运输直接升学机发展,国产AH4非常轻型榴弹炮吊运成功

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引言运输直升机主要是承担战术运输任务,特别是搭载作战部队、分队,实施战术机动和机降作战任务。重型运输直升机是指起飞重量大于20吨的运输直升机。由于重型直升机有较快的速度,运载能力大,能装运重型武器装备,且无需机场起降,是一个较好的兵员和军事装备的运载工具。当前,快速反应部队以其灵活、迅速的优势而引起极大的关注,成为各国军队建设的重点之一。例如,北约将”多国快速反应部队”作为军队建设的第一层次;俄军把快速反应部队作为其常规力量的重要组成部分;美军还成立了”应急部队司令部”,用于随时派出部队对付地区性冲突和突发事件。外军为使其快速反应部队具备快速机动、快速部署和较强的突击能力,十分重视装备重型运输直升机,如美国海军陆战队等装备了大量的CH-47D重型运输直升机;日本的快速反应部队有直升机大队,装备有CH-47D重型运输直升机,能在几小时内由基地机动至几百千米以外地区。印度近年来十分重视发展空运力量,为提高快速投放能力,计划于本世纪初将运输机增至330架、运输直升机增至300架,一旦发生危机,可将2~3个步兵师空运至2
000千米以外执行任务。1 重型运输直升机的主要特点
重型运输直升机之所以越来越受到各国的重视,并在战争中频繁使用,是因为它具有如下主要特点:重型运输直升机不受地面条件限制,能准确地将作战人员和物资运送到预定地点,这是它要完成的主要任务,也是其主要特点之一。重型运输直升机能快速有效地完成战场机动任务。与徒步、车载等地面机动方式相比,重型运输直升机实施空中机动具有速度快的突出特点。重型运输直升机则可在空中直线飞行,根据需要把人员和物资运送到最需要的地点,其运输速度快且效率高,而飞机、火车甚至汽车一般都还需要二次运输。可与地面部队密切协同,有利于战斗任务的完成。重型运输直升机低空、超低空飞行,能准确、清晰地了解地面战斗的情况,并与地面部队保持密切联系,随时配合地面部队行动,将战斗人员、武器弹药和各种后勤补给,运送到最急需和最适合的地点。
重型运输直升机有效载荷大,运输效率高。如CH-47D主舱内可乘33~35名武装士兵,可吊挂11793千克货物,而米-26能载80名全副武装士兵。运输方式隐蔽,便于保存自己。基于以上原因,国外竞相装备重型运输直升机,并且在海湾战争、伊拉克战争及车臣等战争中发挥着重要作用。2
重型运输直升机的主要作用机降部队利用重型运输直升机机降地面部队和重型装备,是重型运输直升机的首要使命。在海湾战争中,美军一次出动的300多架直升机中,主要是CH-47、”黑鹰”等运输直升机,在武装直升机保护下实施纵深突击机降作战。机降中很快将三个空中突击营的2000人、50辆军车和榴弹炮、大批燃料和弹药运到伊军纵深80千米的位置。紧接着美军大批运输直升机连续空运12小时,向这一地区运送了数以千吨物资,开辟了一个面积150平方千米的前进基地。同时另一部分直升机搭乘先头部队,采用蛙跳方式继续前进,像把尖刀直插伊拉克腹地幼发拉底河谷,切断了伊军29个陆军师、数十万大军的退路,取得了很大胜利。这可以说是现代战争大规模运用运输直升机机降成功的典范。运送武器弹药等作战物资重型运输直升机可采用内装或外吊方式,将各种武器、弹药或其他作战物资,运送到作战地点。如,用于吊运榴弹炮,一架CH-47重型运输直升机可同时吊运155mm口径榴弹炮5门。后勤支援运输重型运输直升机可到达战场前沿甚至战斗区域,为战斗部队及时、准确地运送弹药、油料、粮食、被装等作战急需物资。海上垂直补给运输舰载或岸基重型运输直升机可能为海上执行各种任务的舰船和直升机提供后勤支援,运送它们所需的作战器材、物资和生活必需品。在登陆作战,或海上交通线、港口被敌封锁等情况下,直升机的海上垂直补给将发挥重要作用。3
国外重型运输直升机的发展情况根据《世界军用直升机》杂志上公布的数据统计,目前世界上各国或地区装备的军用直升机总数为28809架,通过对这些军用直升机的分析了解到,在装备的军用直升机中一般是运输直升机占1/3、战斗勤务直升机(用于侦察、通讯、指挥等)占1/3、武装直升机占1/3配置,其中,运输型直升机群主要是中重型直升机。20吨级以上的重型直升机,其构型多种多样,现在正在服役或正在研制的重型运输直升机主要有美国纵列式双旋翼构型的CH-47系列、单旋翼带尾桨构型的S-80系列和正在研制中的倾转旋翼机V-22系列,俄罗斯有单旋翼带尾桨构型的米-26系列。目前的总装备数量为1728架。CH-47″支奴干”系列是最有名的现役重型运输直升机,该机1956年开始研制,1961年9月21日首飞,已服役40多年。有CH-47A、CH-47B、CH-47C、CH-47D等16种型别。美国的CH-47系列直升机驰骋世界战场几十年,屡建卓越战功,发挥了重要作用。该机从1956年开始研制,1961年首飞,在美国已服役了四十多年,共生产了1168架,有578架升级为CH-47D。现在18个国家和地区使用。目前,CH-47机群仍是美国主要运输兵力和武器装备的主战机种之一,共有746架,有479架升级为CH-47D,有望服役至2030年。其主要优势是:载重量大,空间尺寸小,利于舰载;同时,具有很高的悬停效率,商载可以超过空重。通过不断的技术改进,其商载相当于三架10吨级通用运输直升机的总和,且迄今为止仍是世界上每吨千米成本最低的运输直升机。在海湾战争、科索沃、阿富汗和最近的伊拉克战争中,继续展示出了难以替代的优势,发挥了重要作用。美国正在不断对CH-47进行升级改造,如2004年6月波音公司综合防务系统部选定BAE系统公司为美国陆军新型CH-47F开发数字式飞行控制计算机。S-80系列直升机是美国西科斯基飞机公司研制的3发重型多用途直升机,是在CH-53的基础上的重要发展型,是西方国家中尺寸和载重量最大的直升机,1971年开始研制,1974年3月1日首飞。共有CH-53E”超种马”、MH-53E”海龙”、S-80E、S-80M四种型别。S-80系列直升机交付总量为248架,其中美国海军和海军陆战队装备了219架CH-53E/MH-53E,日本海上自卫队装备11架S-80M,土耳其装备了8架S-80E。米-26是苏联米里设计局(现称米里莫斯科直升机厂股份公司)研制的重型运输直升机,这是当今世界上最大的单旋翼直升机。该机有米-26、米-26A、米-26T、米-26M等
11种型别。该机于1971年开始研制,1978年2月21日首飞。米-26总计生产了300架左右,出口到20多个国家,其主要用户有俄罗斯陆军,俄罗斯空军、白俄罗斯陆军航空兵、印度空军、哈萨克斯坦空军、乌克兰陆军航空兵等。俄罗斯发展的单旋翼带尾桨构型的米-26重型直升机,最大起飞重量为56吨,最大内载和外挂载荷达到20吨,相当于美国C-130运输机的载荷能力。但这种构型的总体效率较低(如米-26有效外载占最大起飞重量的比例还不到36%,而CH-47D超过50%)。而且,按照相同起飞重量比较,其结构尺寸大,而允许的重心范围也较窄。但在总体设计技术方面更为成熟,关键技术相对较少,只是大型旋翼和大功率主减速器的研制难度较大。V-22″鱼鹰”倾转旋翼机目前正在研制之中,原型机于1989年3月19日首飞。计划发展海军陆战队的基本运输型MV-22B、海军战斗搜索与救援、特种作战和舰队后勤型HV-22、空军远距特种作战任务型CV-22、陆军型4种型别。其中美国海军陆战队已采购12架MV-22B用于测试和飞行员培训,海军陆战队计划采购360架用于取代CH-46″海上骑士”和CH-53″海上种马”。美国海军计划采购48架用于战斗搜索、救援及后勤保障。美国空军计划采购50架用于远距离特种运输,美国陆军计划采购231架。目前,国外正计划发展新一代重型运输直升机。2004年5月欧洲直升机公司的工程技术人员已经开始在完成一种重型直升机的方案,计划从2015年开始替代陈旧的美制CH-53直升机。重型直升机能力被认为是北约和欧盟新型快速反应部队的核心组成。拥有大量CH-53的德国领导这一项目,法国也参与其中。该机最大起飞重量可能高达40吨,航程为1200千米,通过空中加油还可以提高到5000千米。该机将可运送自行火炮或70名士兵,并与欧洲的新军事装备项目(如”虎”和NH-90)具有通用性。欧洲直升机公司可能在2006~2007年正式开展这一项目。2005年年初,美国防部已同意陆军提出的发展下一代战区运输直升机计划,并要求陆军继续开展联合重型直升机方案研究。JHL方案研究阶段预计费用为3000万美元,历时18个月,陆军投资2000万美元,余下的由海军和海军陆战队出资。美国的主要直升机制造商已经公布了各自的”联合重型直升机”方案。美陆军要求JHL能运输其可能重达20吨的”未来战斗系统”车辆,能在没有机场的地方起降。美海军陆战队则要求JHL能将其部队从海上基地运至陆地。作战要求将决定制造商的方案。JHL项目需要做出的一些重大决定包括:该机是否在现役的海军舰艇或未来的更大型海上基地上起降;该机是垂直起降还是极短距起降,美陆军倾向前者,海军陆战队倾向后者;该机是否需要高速度;FCS车辆的重量能否保持低于20吨;货物是否能吊装在机外,还是必须装在机内。由于存在如此多的变数,因此制造商们提出的是一系列的设计方案:波音公司提出了11种,西科斯基公司提出3种,贝尔公司1种。波音公司的方案包括常规直升机机、更先进的倾转旋翼机以及更新颖的涵道风扇方案和鸭式旋翼/机翼方案。西科斯基公司的方案是:CH-53″超种马”的先进型、一种”飞行共轴起重机”和前行桨叶方案。贝尔公司的方案是四旋翼倾转旋翼机方案,有可能与波音公司共同提出。4
国外重型运输直升机对比分析世界上目前装备或研制的主要重型运输直升机虽然只有米-26系列、CH-47系列、S-80系列、V-22倾转旋翼机系列四种,但涉及到单旋翼带尾桨式、双旋翼纵列式、及倾转旋翼式等3种构型。其性能和技术特点各有千秋。单旋翼带尾桨式构型的米-26TS、CH-53E
与双旋翼纵列式布局的CH-47SD的各种性能的没本质的距别,但倾转旋翼机的性能要明显优于另外两种构型的重型运输直升机。如倾转旋翼机(最大起飞重量23981
kg)和外形尺寸与其最大起飞重量和外形尺寸差不多的CH-47SD(最大起飞重量24494
kg)相比,V-22正常燃油航程是CH-47SD的1.49倍,带辅助油箱航程是1.67倍,无地效悬停高度是1.53倍,实用升限是2.34倍,最大爬升率是1.26倍,最大巡航速度是1.56倍,最大平飞速度是1.97倍。但另一方面,V-22的座舱容积只有CH-47SD的58.3%,最大内部载荷只有CH-47SD的69.8%,最大外挂载荷只有CH-47SD的53.6%,其主要原因是倾转旋翼有较坚固的机翼、倾转旋翼组件等,V-22的空重为CH-47SD的空重的1.22倍,在V-22空重中,机翼1294.7
kg,转换作动筒整流罩29.2kg,短舱结构622.8kg,机翼上整流罩141.5kg,他们合计达2088.2kg,占V-22空重的13.9%。可见作为重型运输直升机,倾转旋翼机有飞行性能方面比单旋翼带尾桨的直升机和双旋翼纵列式直升机有非常大的优势,但有效载荷,座舱容积方面又有明显的劣势。单主桨带尾桨的型式简单,它只需要单一的主旋翼操纵系统和单一的主旋翼传动系统。尾桨给出了良好的航向操纵,但它在平衡扭矩时要吸收功臣率,这就要使直升机的需用功率增加几个百分数。单桨式直升机一般只有很小的重心范围,尾桨对地面人员相当危险,且容易撞到障碍物引起直升机事故,尾桨在主旋翼和机身尾涡引起的不利的气动环境工作,降低了其气动效率以及增大了尾桨载荷与振动。对小型和中型直升机来说,单桨带尾桨的直升机型式是最简单和最轻的结构形式,但对重型运输直升机来说,并不一定是最好的构型。纵列式直升机有两个纵向布置、转向相反的主旋翼。庞大的机身是这种设计所固有的特性,因为有两个主旋翼要安装在机身上。由于利用差动拉力来平衡直升机的俯仰,所以纵列式直升机还有纵向重心范围大的特点。后旋翼在前旋翼的尾涡中工作,这就是振动,交变载荷,噪声和功率损失的根源。俯仰惯性的滚转惯性大,不稳定的机身气动力矩以及偏航操纵功效低都对直升机的操纵品质不利,后旋翼机架使结构重量增加。纵列式旋翼结构一般适合于中型和大型直升机。这种构型自平衡主旋翼扭矩并不需要吸收功率的尾桨,但旋翼-旋翼的气动干扰损耗吸收了差不多同量的功率。悬停时,纵列式直升机由于其较大的俯仰阻尼和较大的操纵功效,故其纵向操纵品质优于单桨式直升机,而另一方面由于其较低的偏航阻尼和较大的偏航和滚转惯性,故其横向操纵品质差于单桨式直升机。前飞时,纵列式直升机具有较大的迎角不稳定性。另外两副旋翼之间气动力的干扰在纵列式直升机的操纵品质上会产生一些影响。倾转旋翼机与一般直升机相比有速度快、噪声低、航程远等许多优点,但倾转旋翼机由于是一类新型航空器,技术有其特殊性,技术难度相当大,归纳起来,其关键技术和技术难点主要有:倾转旋翼机总体设计技术,其难点是总体参数的选取,尤其是倾转短舱间距参数的选取;旋翼倾转系统组件设计技术,其难点是机翼旋转结构和旋转式短舱结构的设计和制造技术;倾转旋翼机气动技术,其难点是倾转旋翼机的旋翼/机翼、旋翼/旋翼、旋翼/机体相互干扰问题;倾转旋翼机动力学技术,其难点是旋翼在倾转过程中的动力学分析、旋翼/机翼耦合动载荷和稳定性问题;倾转旋翼机旋翼设计技术,其难点是倾转旋翼参数选择及旋翼桨叶翼型设计;倾转旋翼机飞控技术,其难点是倾转旋翼机操纵控制技术及操纵系统动力学设计技术。(作者:中国航空工业发展研究中心技术所
张广林)

美国陆军第3骑兵团炮兵2018年年底在伊拉克准备出动打击残余的极端组织人员,CH-47将吊挂M777A2榴弹炮前往作战区域,通过这种方式能快速完成部署任务。

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CH-47“支奴干”直升机,是一种由美国波音公司研发并制造的多功能、双引擎,双螺旋桨的中型运输直升机。其双旋翼纵列式结构剔除了一般直升机的尾部垂直螺旋桨,允许机体垂直升降,而且时速高达165哩。其首要任务从部队运输到炮台战场补给。CH-47已经被外销往16个国家,
最大的消费者是美军和英国的皇家空军。结构特点研制历程使用情况型号演变结构特点

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双旋翼配置;固定的前轮式起落架;吊挂的发动机;后装卸坡道。

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美军士兵在CH-47机腹下把吊挂M777A2榴弹炮钢索进行固定,该机最多可携带33名全副武装的士兵和10吨左右的物资。

研制历程

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1967年,改进型CH-47B开始生产,一共制造了108架。

AH-4在阿联酋完成吊运试验

CH-47是一种双引擎、双螺旋桨的中型运输直升机非常适合在战场复杂的条件下执行装载货物,士兵和重型装备及抢救伤员等任务。

1968年9月,发动机功率大得多、续航时间更长的CH-47C开始抵达越南,这种变种机型能够在炎热或高温环境中以全部有效载荷进行运输。交付陆军的除了270架新制造的c型外,波音公司还将很多CH-47A/B升级到这种规格。

2018年国产AH-4型155毫米超轻型加榴炮成功出口阿联酋,近日阿联酋用CH-47直升机成功进行了AH-4火炮吊运试验,标志着AH-4已经形成完全作战能力,这也是国产火炮一个技术突破。

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20世纪70年代末期,波音-维托公司开始发展升级的CH-47D型,它的发动机功率更大、旋翼桨叶使用复合材料、航空电子设备大加改良且配有三倍的货钩。1979年5月11日,原型机YCH-47D首飞,陆军随之购买了328架由CH-47c改装成的CH-47D。另外还购买了100架出头的全新D型。

我们知道传统牵引火炮最大缺点就是机动性能差,容易被对方探测和定位,现代反炮兵侦察系统日益发达,牵引火炮作用正在迅速下降,自行火炮或者卡车炮虽然解决了火炮战术机动问题,但是自行火炮或者卡车还是要受到地理环境影响,另外它的机动速度也比较有限,尤其在一些地形复杂地区,例如山地、海岛等。

CH-47吊挂M777A2榴弹炮前往作战区域,在飞行过程中由于气流和M777A2榴弹炮的摆动都会给飞行带来很大的安全隐患,

1987年,陆军购买了50架武装版的MH-47E,供特种作战部队使用,这些直升机的发动机功率继续增大、带有数字航空电子设备,有更大的载油量且可以空中加油,并且航空电子设备也进行了改良。MH-47E也在伊拉克和阿富汗广泛使用。

CH-47吊运M777超轻型火炮

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2001年6月25日,首批改造的CH-47F–配备了MH-47E使用的那种更大功率的发动机,作为陆军的改良货运直升机,首批302架F型计划于2007年进入陆军现役。

在这种情况下,超轻型火炮加直升机吊运就成为解决方案,这样好处就是直升机吊运可以让火炮克服地理障碍,迅速跨越江河、山峰和海洋等,另外机动速动较快,尽管直升机吊运超轻型火炮速度较低,不过这个速度仍然比自行火炮或者卡车炮要快的多,美国陆军和海军陆战队就装备了M777超轻型榴弹炮,利用CH-47和CH-53重型直升机进行吊运,提高火炮战术机动和快速布署能力。

M777A2榴弹炮在美国陆军和海军陆战队中服役,能够准确的打击目标,美国军队和报纸甚至认为它是炮兵中的一把“狙击步枪”。

使用情况

国产AH-4型155毫米超轻型加榴炮

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越南战争,在越南战争中,CH-47A主要用于为陆军部队运送兵员物资,特别是在为炮兵吊送火炮到不便进入的复杂地带,为前线输送油料和回收近降或受伤在外的直升机方面获得好评。在越南南方,当以200千米/小时的速度全速低空飞行时,基本不需要别的飞机的护航。但涡轮式发动机在高山、高温季节中出力不足,影响了性能的正常发挥。

AH-4是中国相关单位根据国外先进火炮发展趋势研制一型超轻型155毫米加榴炮,它与M777一样,采用39倍身管,可以发射国产155毫米加榴炮弹炮和北约标准155毫米榴弹炮炮弹,最大限度实现弹药及后勤保障通用性,降低成本和费用,它在结构上汲取M777一系列先进设计,并且根据国内工业基础、材料工艺水平进行了技术创新,例如M777采用大尺寸钛合金部件,国内相关单位经过分析认为,这样做成本太高,因此采用了合理设计后座力装置等办法,成功降低了重量,同时也控制了成本,尽管AH-4在重量比M777稍重,珠海航展公开的数据是4吨左右,M777大约是3.8吨,但是火炮成本和价格远低于M777,正是因为上述原因,AH-4在阿联酋新一代火炮竞争之中战胜了M777。

然而,它本身并不是美国生产的大炮,而是源于英国;具体来说,M777A2榴弹炮是由BAE系统公司生产的,然后英国和美国分享制造技术。

阿富汗战争,在阿富汗战场上,除了“超级眼镜蛇”攻击直升机外,频频上镜的战场“明星”还有空中大力士CH-47D“支奴干”重型运输直升机。

直-18吊挂AH-4能力勉强

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海湾战争,1991年海湾战争时,有163架“支奴干”直升机被部署到西南亚,组成10个个中型直升机连。这个数目占美军装备量的47%。CH-47D常常是美军唯一一种能够在宽阔地域上运送重型货物的直升机,其载重量和速度为美军指挥员和后勤官提供了优于其他国家陆军的作战能力。在地面作战中由第18空降师执行的侧面机动就以CH-47D为“基石”的。仅第一天作战中,CH-47D就运送了大量弹药装载货盘和131000加仑燃料,同时在2小时内建立了40个相互独立的燃料弹药补给点,从而为第二天总攻做好准备。

从相关介绍来看,AH-4此次在阿联酋使用的是应该就是M777吊运工具,按照技术人员的说法,国内已经也为AH-4研制了配套吊运工具,不过阿方采用的是美制CH-47直升机,安装我方吊运工具存在一定障碍,因此双方配合成功实现M777吊运工具吊运AH-4火炮,吊运过程之中,AH-4和直升机姿态正常,起落未受较大冲击,也未对直升机飞行产生较大影响。

M777A2榴弹炮仅为4.2吨,可以通过小型卡车和直升机轻松的完成部署;这门大炮的长度是10.7米,移动中可缩小到9.5米,操纵它需要有7到8名士兵。

波斯尼亚维和,CH-47D在波斯尼亚的维和行动中表现同样非常出色。16架“支努干”在6个月的行动期间通过时数达2222小时的飞行运送了3348名乘客,以及1452吨货物、这个数字相当于运送112个步兵排或者201门M198榴弹炮。

尤其重要的是中方技术人员还透露,AH-4已经在国内完成直升机吊运试验
,意味着AH-4在国内已经具备一定的全地形作战能力,不过AH-4重量达到4吨
,这个数据已经达到陆航米-17、直-8等型直升机吊运重量上限,使用受到较大限制,尤其在高温、高原及山地等地区,而CH-47最大吊挂重量超过10吨,即使考虑到高温地区发动机功率下降,但是吊挂4吨重的AH-4还是轻而易举的事情。

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1995年11月29日和30日,CH-47D协助第502工程连在发生洪水的萨瓦河上铺设浮桥,以便第一装甲师能够跨河进入波斯尼亚。每当洪水冲走浮桥设备时,CH-47D能迅速的重新供应相应物资。

中俄联合研制重型直升机需要加快步伐

M777A2榴弹炮可以使用许多不同类型的炮弹,每种都有不同的射程;由于好用让它已出现在世界各地的许多不同冲突中,包括阿富汗战争,伊拉克战争等。

型号演变CH-47BCH-47A的发展型。CH-47C,CH-47B的改进型。CH-47DCH-47系列的改型。1976年根据与美国陆军签订的一项合同将3架早期型的CH-47(A、B、C型各1架)改成D型的标准原型机,第1架标准原型机于1979年5月11日首次试飞。1980年10月,美国陆军与波音直升机公司签订第一个CH-47D生产型改进合同。MH-47ECH-47D的特种部队型。CH-47FCH-47D的升级型。ICH“改进货运直升机”计划,计划为CH-47D换装T55-GA-714A发动机,命名CH-47F。主要工作将是换装全新的配线和连接器,更换传动装置、螺旋桨片和发动机。主要用户阿根廷澳大利亚加拿大埃及希腊日本西班牙韩国新加坡泰国英国

因此对于陆航和相关单位来讲,还是要加快中俄联合研制重型直升机研制,这种直升机吊挂重量达到甚至超过了CH-47,可以更好支持AH-4超轻型155毫米加榴炮执行机动作战任务,这样就为我军装备国产超轻型155毫米加榴炮扫清了障碍。

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M777A2榴弹炮为M777的最新升级版,目前世界上共有5个国家拥有这款先进的火炮,他们分别是美国,澳大利亚,加拿大,印度和沙特阿拉伯。

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