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本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 3 O: J) d+ X. b
- u3 p: v3 Q3 U7 \! 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：
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神秘的新型直升机
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- D: q% {" e3 Q6 y7 Q具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
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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。1 H/ H3 ]) y* ]5 [2 p- A* [ G
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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。; y$ R* V1 ^* c* K" C7 P) r# v
% n7 e! K/ h8 G* N4 C5 Y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。
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7 W: u0 f6 O2 }' L0 D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。+ o+ j2 ~* h# M7 j/ F* l* \: ^" i" ]
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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。. w& h; G+ O* @' ?
+ L9 M' P. K- \% O& y& v+ h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。
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& b7 G; x/ w# {4 t( k! k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
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6 d d+ m& \8 r4 r1 L+ D$ y) t早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多2 R2 J; Q, d: O" S$ x
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8 E4 `! f; l, f8 J) YNH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
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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' \! p7 p2 b0 I. s2 Z( ?( p
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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
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A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
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& F6 r" y5 r5 h# I% ~“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3 \: G4 N4 N6 p" Q
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# X3 z) t" o$ z6 A空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置8 h/ P8 T7 z4 _4 `) m5 J% |; _' O
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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
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6 r9 @3 L- v% G从3D模型可以看到冷却空气进气口# A$ T+ x2 b, ^7 W; O
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4 ]% l$ Q, a( k! R) [0 }6 X# p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. D' |4 d5 G% k# [7 _" W
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! x+ a; d( K; H% w5 T实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下 o, t+ t9 H+ B( ~; G3 C
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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。, u; M8 y3 d1 d1 c, P) ~7 q4 Y2 c9 B
' z2 ~& e# s+ W/ }" l“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。6 p6 Z: m* M% ^% W; {. S" I# o
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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。
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, A% n7 C0 V( X5 P$ r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。- L. V& ?& u- {0 ^
" N2 t4 e1 p* ^% L, B( u2 t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。4 D4 g, p) M; C7 [. |" y" {
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NOTAR就是没有尾桨的意思. |# _' }2 S% L( F# ]; X2 ] I' Y
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6 ]+ ~& D; ]3 T# h; B3 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6 h0 D2 n% s7 G6 j* }
& [. L' ~( V' A) D% H/ c/ y+ A# P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。
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' ~: \2 k7 z% U2 s% J4 S$ H; X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。
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4 y5 s4 F: d! \+ Z3 _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。1 ^& Z# q8 ~ v) B
* K2 M- i+ ~4 ]1 Y- e, q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。
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5 [2 N/ l4 ]" }/ INOTAR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。& V4 i" m- y! z) M# O
$ c V$ i3 X7 [. c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。8 K0 K9 ]) p1 p2 M
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" U# J& v3 o0 Q& |1 n. S直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形
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) L# n _9 E1 o$ l直-20则是更加简单的十字形+ X/ D( s, n) k' q1 Z- x0 a6 ^
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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。( K8 k9 c4 D5 a$ _+ b. k
5 l9 `7 J: ~, Z/ O' s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。- s) z' V1 \; |* l) }6 }+ o+ f; e
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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
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“隐身黑鹰”的想象图
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! D* [* l/ M( w2 F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。3 E K& \8 r. E0 D# R K+ a# I6 ~
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发表于 2021-6-1 15:59:02
