谈谈隐身直-20

晨枫

' U" @% T8 t1 U# U/ l2 s* p! m
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：
6 P; u( d$ v# K! y8 a, n
( v3 ?1 |! n: b4 m6 \/ t. i6 W
神秘的新型直升机
6 A/ ^- u% F+ u

9 c6 U1 u- Z6 Y  o- L具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
) A" S0 Q  l3 n3 h" V
- w3 h: Z) N0 J  Q- h+ a& `! `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。

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。

' Z: r/ |4 D- s; x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。
+ A* c4 s, ]) k- u! 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。

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。

# e2 B4 H& o* K5 D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。
/ N1 S+ Z" R( c" I- e& i# p
, d  ^- f& o6 g3 m4 \) T* P
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

) _/ z5 R1 b" v6 B# E
) d: g0 `+ X# L( x早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多
7 `8 ~, I. i) i) N; X$ i) K
3 T* C; w( J7 P2 m/ E5 n8 W9 U
NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
6 {7 s4 P8 ^0 X& L4 l6 C# N& W# B

( M; v" g5 R+ L/ U" o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
: F+ e% |5 G0 }0 \

9 P% _: T* F. P, M( U% y+ G4 u2 EH-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

$ \+ D. w7 a/ f+ h0 L
  h4 B. j6 M) y7 X( `A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好


" h" q8 J& M3 E“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
. w% w$ X$ [# q) A& }& R

空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置
% J% d( g5 \8 [5 T1 q3 h

, ^. n- c+ p  v# `* }5 P: B; g) n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
) R1 T& x0 k& O3 K3 t1 N$ l

从3D模型可以看到冷却空气进气口
8 B" _' g( U$ H/ J, |# F4 a
( k% g: ], Z  |9 W3 E! J0 G
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

  W: G  Z; J* n, o4 ~
3 V4 u& a  y8 X实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下

+ G" G) W) `$ s& M# P7 N  w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。

  v" Z7 D' }/ W“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。

: r4 z) F9 c# d# R3 o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。
6 o  v) J0 T0 u' \
: j  P( G  t9 ~2 L( E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。
# {& C: O) u4 i
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。


NOTAR就是没有尾桨的意思
- s9 r+ d9 l" Z% V+ t

“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
4 M6 e6 F+ k" Q3 K# V, ?
+ z8 j9 l" Y$ T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。
; V; n! l$ X" G; V
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。
, n# {) e! P6 V
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。

# V8 \: S  o3 }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。

NOTAR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。
% Z+ E# b8 N7 H$ `( t
& w5 L* L1 t, o9 X$ s" A+ e! S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。


$ d& Y- ~9 v/ a7 {0 U# B& e5 m8 q直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形


直-20则是更加简单的十字形

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。
2 K: @' _: K5 Y5 Y  P
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。


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


' x# A) G* X7 u( A' r“隐身黑鹰”的想象图
6 o* ]! k% [7 a6 q& u; b
) m# B3 |/ i- u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。
; |% `. ?. O. N0 }2 p5 T; ?0 ~) ]

重点

尾桨十字式

晨枫

重点 发表于 2021-6-1 01:59
尾桨十字式

我也看到这个。基本瞎扯

鳕鱼邪恶

7 B+ v: r% r6 [* A; Y
0 z& }! M8 }- H3 _9 Ohttp://www.aswetalk.net/bbs/foru ... 3D&noupdate=yes

# f) a% `5 M. M* r
直20挂导弹？这是走雌鹿的路线吗？

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2021-6-1 11:35
http://www.aswetalk.net/bbs/forum.php?mod=attachment&aid=OTUyNjl8M2ZkOWIzZjh8MTYyMjU2NzcxNnw0MjYxfDE ...

谈不上。运直也是可以搞副业的。
; P1 n* a5 g6 _3 w' C
% ^* B, f# ?/ r) s+ i/ |+ `
% x* ?% Z: A5 _# T0 |1 q黑鹰也有时兼职带导弹的