|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 1 w5 \( z2 N, z7 e* d
# v* I% A2 R/ }0 T
近来流传一张新型直升机的图片，总体外观与直-20相似，但有很多重要的不同之处：, `. T' j% h; o7 p- j1 E3 q4 R
( X* e5 P1 D8 j, ^- f- |
& [/ }0 D; ]( J
神秘的新型直升机: { D! y" ~4 H9 Q/ G) |8 C
$ q6 n0 P( @/ ?' \- a' |3 M. `7 o
7 O5 Z+ ]/ X7 k7 V! \具有明显的直-20的影响，但又有很多不同8 f, E8 k @0 E- r/ a% h% C4 U0 U
2 Q# l; x1 R H6 ?: }直-20是中国直升机科技的重要里程碑。直-9在80年代引进的时候是先进的，但并不适宜作为主流中型运输直升机的基础，这不是工程放大的问题，而是旋翼技术、涵道尾桨的问题，法国也是到NH90年代才攻克中型运直的。直-10也走了一些弯路。% v [7 C) l$ d2 R5 ?. f: y
3 M6 \' f$ H' v, e
直-20不是西科斯基UH-60“黑鹰”的翻版，但对标，受到的影响还是很显然的。美国正在进行“黑鹰”家族（包括海军的“海鹰”和空军的“铺路鹰”）换发，新发动机的功率更大、耗油更低、可靠性和寿命更好。美国正在推动FVL计划，研制下一代运直，但换发后的“黑鹰”家族还将用几十年。中国是后来者，先赶上、再超过是正常操作。8 n" v- l3 t. v! }1 D
, Q7 L4 X4 w3 } t; `2 ]
直-20作为基本中型运直是合适的，但没有什么隐身考虑。图片上的新型运直就显然有很多隐身考虑了。机体的隐身修型是最显然的特征，封闭式桨毂罩是另一个。尾桨桨毂看不到，估计也有类似的桨毂罩。$ n& P& {; w4 X9 Q* c
0 L! }& I/ ]7 V: q$ O
但直升机以超低空运作为主，红外隐身和降噪比雷达隐身更重要，这里，新型运直就展示亮点了。
) W1 e5 k X1 e. L& q1 L9 v2 u' l R: [# {5 G3 ?
直升机的噪声很复杂，但噪声强度是一个问题，噪声频率是另一个问题。人类对高频噪声更加敏感，所以阻挡发动机发动机的噪声外传很重要，最后采取的措施也和降低发动机排气红外特征相同。& g" }- [5 I1 s3 m, Z8 |
* L! y% D [" E# ^. p
直升机速度低，蒙皮气动加热本来就较少，在旋翼下洗气流冲刷下，更是很快消散。发动机喷流才是最大的红外源。要达到红外隐身，首先要避免可以从远距离上直视发动机热端，也就是说，不宜采用直接向后喷气的直喷口。采用45度向外的喷口可以缓解一下，90度效果更好，但喷口依然炽热，形成强烈的红外特征。采用引射冷却，用喷流的能量吸入环境空气，混合降温后排出，可以显著降低红外特征。但“科曼奇”采用尾撑侧下条状排气孔，除了在正下方，基本上避免直视，大大改善了红外隐身，而且发动机噪声基本上听不见了。; M6 h9 b2 [# @) H, J9 E( j
7 i2 A/ ~* l5 Y- }1 p
9 g' ]+ m( e( s' m5 s早期直升机没有什么讲究，发动机喷口直接向后，还能提供聊胜于无的推力，但从远距离上就可直视发动机热端，红外特征强烈
$ x3 x4 {5 A9 j3 K; \/ O
2 w X1 r* S" ^+ i3 ]" n, y
2 R' _- ~6 n# s7 F7 M8 l3 I早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多6 K* U. }* a% M' i& _
' S: T8 l! I+ @/ \7 N, i, r
" k/ r/ N: Z# u- q% V8 t {NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
( v9 k, _' K0 P, x- ?4 Y* n: C- ^2 u2 J5 V6 u: u5 @. t5 X
+ }' l1 u% v+ c6 R, d9 ?, R$ p0 Y后期型号转向上，避免地面直视，还强化旋翼下洗气流的吹散作用，但喷口背压提高，发动机效率受到影响! h, V0 }( Y5 l1 }: a
2 K$ D6 t' K: ]1 V* Y/ u
% w" y% d. `" m/ J4 y" g' E! h
H-160的喷口向外转45度，效果介于直接向后与90度向外之间。H-160是民用的，红外隐身不是重点，降低外传的发动机噪音的考虑更多
/ ~1 L. h$ j$ ~: n3 v
/ y4 V% J4 Y6 x, s
8 S. p8 O0 O8 `$ J: N$ q7 D5 n
A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好4 Z& \/ l* U5 B' n# ^% o3 j) ^
- Q0 G+ ?$ t) x$ l% S6 l5 F2 U* h
$ @( [( m$ x' F' ^ G: R- A5 u0 @( u
“黑鹰”后来加装排气冷却装置，降低红外特征，也适当降低直视" U5 i. X. [6 w( z7 w+ @
5 z3 G! H/ W( z% a3 v5 ^0 I
2 g, X0 I8 l) P
空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置* `2 _0 |9 F6 e z
9 o5 W1 h% [2 ?; I6 L* k
1 h) n* p$ R1 h/ H排气经冷却后从尾撑两侧百叶窗口排出，因为排气温度大大降低，直视的问题大大淡化' h: |0 p3 o6 b+ ]
8 c/ `* C2 w0 e/ ^0 M
' u2 p; `+ r* i$ \2 y从3D模型可以看到冷却空气进气口
. r% E; p+ e7 g- ^) |# Y: n8 j, n. d3 ], @1 T/ H$ n7 X
3 f& X' ^' d9 m: o( ]5 q$ [8 N: u号称第一代隐身直升机的RAH-66“科曼奇”粗看看不到排气口，完全避免了直视问题" [ L+ k6 c. u* ?3 m/ L# |! A
I$ W( B8 M9 ~( j! |' {& u
P" T/ D$ D# ?+ ^+ n% J6 `# @2 p
实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下% l1 v: r6 g; T! @% X0 x3 ~
3 H6 l. X; `* T/ j比照中国的新型运直，不仅机体隐身修型和桨毂罩与“科曼奇”相似，尾撑上还有两排进气孔。这起到与MH/HH-60冷却装置一样的作用，但在设计上优美得多。
* }7 s7 J- x. B( W# t3 L: U! o% ^; m+ A# {/ F
“科曼奇”的条状排气口避免了对喷口的直视问题，但炽热排气在尾撑结构里流动，对结构防热要求很高，增加重量。而且没有与环境空气的混合冷却，排气降温完全靠喷出喷口后的混合。
0 ^5 \7 W6 q+ v8 h1 @2 c0 j) v; C+ D @$ P% I* M
相比之下，中国新型运直不仅保留了“科曼奇”尾撑排气口与气动外形整合良好的优点，还用尾撑上表面进气孔吸入旋翼下洗气流，降低尾撑内的温度，降低结构防热要求，同时降低排气温度，红外隐身能力达到世界最先进水平。发动机噪声应该和 “科曼奇”一样，听不到了。
) Q( I! |7 O J: f+ L
' ~5 v4 V2 W$ w, K- q另外，尾撑对旋翼下洗气流是有遮挡作用的，造成旋翼升力损失。隐身修型要求加宽尾撑，才能形成必要的倒五边或者六边形截面，进一步增加升力损失。尾撑上的进排气孔开辟了下洗气流的流道，降低了升力损失。
6 O! j4 H0 ?1 M. Z r; E7 E6 f4 m3 ~! r* C Z, P# e
要是与NOTAR原理相结合，还可降低尾桨的出力。NOTAR就是很直白的No Tail Rotor，就是无尾桨的意思，降噪作用十分明显。
- w( P( X S8 |. ~: s; d. L J. X, W9 A
( G- ?. E, v; i. _
NOTAR就是没有尾桨的意思6 O, n$ { V' A3 I. c
0 E( `) O" \3 s; [& V* M
) p# K l0 D- u% e9 y6 l# q“5”所示的转动喷口只产生1/3的反扭力，2/3由尾撑的引射效应产生
0 g0 @' O, d R% V# p" \- a* b" y6 a2 L% M5 g' j6 C
大部分直升机事故由尾桨挂碰或者失效造成。尾桨失效的话，直升机就立刻失控了，原地打转转中，自旋着陆都极易失事。直升机在林地、建筑物之间运作的话，尾桨要是挂住障碍物，飞行员连反应的时间都没有，基本上是注定机毁人亡。
% r3 t7 ]& m6 I$ m1 F6 D
; } r, Z) l& ]2 N* L+ L3 l0 t尾桨也是噪声源的重要部份。尾桨要产生和主旋翼相同的扭力，出力小不了。但为了最大限度地降低尾桨尺寸，以降低重量和阻力，尾桨的转速必然要提高，产生的高频噪声成为主观感受噪声的主要来源。
$ I5 H0 f1 B( P* k4 w$ t2 l2 H" B+ {. X: j6 x6 \7 v+ a
NOTAR取消了尾桨，用发动机通过齿轮带动的压气机（“2”）产生高压气流注入尾撑，大部分通过尾撑侧面很窄的条状喷口（“7”）高速喷出，在尾撑表面形成引射效应，带动环境气流加速，通过左低右高的气流速度差形成向右的反扭力，这与机翼产生升力的机制有很大的相似之处。引射作用提供反扭力的2/3，尾撑末端可转动的喷口进一步提供其余1/3的反扭力，还可用于姿态控制。9 V7 @9 Z l" a" m( {
1 y: k1 f8 i' Z/ q+ k直接用发动机喷气在理论上可以，但需要增加尾撑内的防热结构，不再通畅的排气通道也提高发动机背压，降低发动机效率和出力，实际上并无优点。0 @5 ~6 M4 U, p' }
w8 g0 i8 e6 v6 n+ T1 mNOTAR不仅安全，噪音还特别低。问题是压气机“吃”功率，而且高速前飞时后洗气流与引射气流互相干扰，降低反扭力的出力，实际上用H形尾翼（“4”）在提供反扭力了。这使得在不同飞行阶段、速度条件下的直升机操控都不一样，增加操控复杂性。! |) u0 k3 {* G5 x g
1 Q; [2 G# C% L$ ?但中国新型运直如果在设计时就有所考虑，可以在尾撑内部下洗气流流道设计中形成一点引射反扭力，为尾桨减负，降低尾桨的动力消耗和噪声，但依然保留尾桨，降低操控上的复杂性，也避免额外的NOTAR压气机的功率消耗。
! m, }3 g" a& K# ^- m' u a" c [) l
m V: _2 Z z" ^0 W& ^7 i6 s直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形
# s& C9 w. h- V$ ^" @+ o. G- q8 A5 H: @
+ o7 L$ w: B3 R. c
直-20则是更加简单的十字形3 x8 O6 |. R- y8 u' [1 C9 J
' u2 N6 j' [+ m$ x9 Y2 n. }; W- [新型运直的尾桨看不清，但估计是和直-10一样的剪刀式，而不是直-20的十字式。十字式比较简单，但产生均匀的高频噪声。四叶的剪刀式可粗略地看作双叶，噪声频率降低（实际上是低频与弱化的高频的叠加），主观感受噪声有显著降低。- |- @6 E, c; L% V9 P2 x
5 }0 d5 S$ d \, W! X主旋翼的叶尖有明显的后掠，推迟激波产生，可在同样噪声水平下提高转速，增加出力；或者在同样转速和出力情况下降低噪声。桨叶较软、下垂明显是在同样的技术条件下，容许增加出力的需要。这意味着新型运直可能配备了功率更大的发动机。$ \- r- n+ x' M( |
1 `4 W# _6 x4 V: |: x
6 `# a+ s5 C4 K据报道，在击毙本拉登作战中，美国出动了“隐身黑鹰”，但坠毁飞机主体被炸毁，只有剩下的尾桨结构还算完好
& |- W2 |, \0 T
* S8 N. k: R7 G0 S% g
& C% W: |; w. P1 F" r
“隐身黑鹰”的想象图
* C' h" j: D% d& s7 n# ^: N
" m2 Z! u4 A( ]8 b! P中国的新型运直对标“隐身黑鹰”吗？会大量装备，还是只用于特种部队？这就要等更多信息的公开了。
( i) Y6 R5 a G. l. C( w5 Z8 H3 F |
评分
-
查看全部评分
|
雷达卡
楼主
收藏
分享
淘帖
支持
反对
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
千斤顶
显身卡
发表于 2021-6-1 15:59:02
