|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 ! |/ e) T; `1 O) D6 n4 G1 @
/ J, ?" Y, y2 ^" Q" R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： Q" D! C1 n0 _0 i) M! B
6 C- z$ T: f. o9 E8 h3 W
% q4 X; H) B! R' }, |8 \+ m
神秘的新型直升机
- y8 W' y7 j& |7 {
8 w/ w& y0 K8 R% x2 w
" L+ W; K2 T7 v, u' v. T
具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
( Y- Q* K$ @) y) S2 ?
5 ^: w) v( h* |4 y- _( q' _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。
" q9 q2 z3 s x: l) ~$ K5 ~+ T, F$ m' O. ~
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。
+ A$ R0 \, M! ?/ w2 ~& a3 t# b( c
1 ]3 d; }. `" m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。$ Q* c- z6 l! J6 ^- h
9 ]$ [0 K* w5 F5 `& S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。
1 {4 p6 ^" I( b' b; j, [
( t* T% c6 N- m% ^6 N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。
3 x; p6 y, `; z& ~
/ z' y# t. J* J. R5 N5 t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。8 R! a; g/ y% l P' M/ \& ]) {
/ D( x; D! c4 P+ z* m9 T- i5 R/ M
$ |3 W" V4 n7 p( r& w) f1 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
5 m; W, ?: {; g% v, R( }* b# g3 n1 R
. _% }# w! g% r+ y
早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多- j* K8 B; r$ }
: N& E1 x4 C" C
: d8 f# p0 @3 z) U
NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多* r" o5 n6 m6 t \' h' ?' h( w( U
' Q) O% s% W) X! e- L0 ]# ^4 [
* g0 H! ?( H% Z
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( A3 a1 S; }9 ?2 K, [
* y) w; S9 L! a, a9 a7 F2 s% s
3 o* O6 [% |1 z7 C$ r3 A
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; j; A% A( B- T) N
1 g; C- r. R) p2 A5 c
$ ] v3 W0 t% A, U: g( F+ J2 NA-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好1 r4 X' r2 Q% F! i
. W* y* P' T$ |1 m4 P l' `
% r) W" q& S9 X, D* [% B6 q“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0 c d9 @' e% F
$ D4 {. u/ o- m1 ]7 c* X: ]7 J8 Q
) _6 X' g9 P2 n空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置
# U* V( v' R! T `0 {# ~
. L: i9 O. F( ~+ g8 U
8 H2 l& l v5 ?9 ]! {! p
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$ X% S6 p% Q/ ?4 _# `+ m, g
- d1 a3 e, f8 s; s. X- B
4 q# @. g+ F3 a3 W从3D模型可以看到冷却空气进气口
. v4 N$ Z" W: O: O( i2 V! p3 w+ J
& s, y; T' _9 L
! u- N& y' \+ {/ [+ I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
" g) d+ @; s( ]2 D- c1 M+ f7 o: I, f: ?% Y9 S) {1 ?
% h. s* o0 A+ U) {% ~实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下
~7 H9 V; E4 n4 a2 F0 P2 F ^0 B+ q% T: k6 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。
$ I& M5 V, u' q0 @& O b7 M& @! V- u$ l4 s* _. F* Y1 b
“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 B8 P% Z2 {, k& ~& F9 z5 Q) U2 @* Z2 P" N k+ \2 q9 v! i
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。4 r, K/ K" y# X1 \
$ a$ T% j7 ~5 P: C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+ N* J, g# f$ c% @" P! n
0 m; K' [6 r+ l6 b" f
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。6 S/ l' V7 z: U' }5 z
( N: m/ Q# y" Q& `% r) `5 z
: B' p9 e. A1 Z4 XNOTAR就是没有尾桨的意思
( c7 _% y8 v5 w. a( X& H! z
! g1 P' }7 Z D2 j8 r8 y- v
1 W l. H0 r! u" C+ ~/ }
“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
$ ]' l3 W$ \) H' `& P* H
% Y, z: Y) Q8 D7 U# Q; C0 o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。
4 T' `- i/ H; g7 ?/ E2 }& A# L5 [; O B! }6 b$ j/ A' y
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。
8 \4 M7 Y* ?+ H& F
/ Z! f R. e+ ZNOTAR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。3 h% l% h0 T9 s
% l4 v- d' Q& Q; b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。
v% l& ?3 {; {% J9 p4 R0 w: D0 C9 e0 F& A
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。; E; c# L2 e2 _
( i. ~4 ]. U5 o6 z
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。& q# `, H" \& \; l- D
! e7 F7 g* S# I% j c; ]
( _* X1 d$ Q/ R# B- F
直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形2 d% J! {4 ?$ l
Y% b6 l% ^! p9 ]: D9 f e
5 L6 b" t2 e2 q, \% Y5 p I
直-20则是更加简单的十字形
1 F& H+ ], E- J4 N4 O2 j7 O6 e9 d; o, i3 a- s
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。
: b. } ^* w) h0 h- m ~8 y7 `4 l+ {/ w% n% d5 k$ e: w
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。
# Y) g2 l3 |- d% B, ^7 c( E F, }) Z" w8 q) z6 v w
9 E/ j" |* X1 s5 Y# X" U H9 T. X
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
, s) _% E' w9 Z D
+ ?% M" T# }( J! k* G# e$ V
% }0 T4 p* q1 [8 Q
“隐身黑鹰”的想象图* C% I2 B2 q* \/ ^7 v; v
# I( x# u' y9 b: u+ 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。/ }9 P( }5 i, B( @. O1 l$ Z" |
|
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
