|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 3 W- r5 Z0 s( K7 z
+ \* v. ^8 a* X ]& i/ q* K2 P
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：: u2 F" i0 |! P
/ Y& _2 F+ w9 } x9 [# i/ N- ?
5 }8 o: W4 q$ J8 H
神秘的新型直升机* l& w% R- Y, c" {& W
, o, D9 R/ n: _9 K. @8 m
+ l, ^; u) M. W
具有明显的直-20的影响，但又有很多不同! J J/ A9 ]& } \8 T
1 H7 J9 R# q( S8 b
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。9 y; D" N( Z; G; V
) G7 O" T) k3 W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。$ f" f& B) E* i, y: ?: l
' ^7 v- i; P9 ?' 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。& ^1 q& j- H+ B# M; F- _
1 A* ~+ E" D" P/ r5 I* ~$ H
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。
' D4 x" p+ k' \( o# g5 @
0 `2 |5 h6 W3 {9 ] L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。
# a$ y8 B6 D N2 }4 [% n
0 ~8 i- U4 m3 q6 w" q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。
! I# w( k. F: w$ U$ X' w8 G! p2 b+ O3 O% E4 W1 L) G6 V
8 Z4 u% f) K. }( W
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 q, ], j! `1 v; c& W- O
6 B% ?* Q7 V1 N* X+ P
: \. {5 W9 \6 n, k, W* s早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多
+ O z$ g, B& m ~/ e4 `* @5 K+ ]2 S/ @( Z
1 h- D0 G6 b" W( E: {. |NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
" P3 v, O3 g4 B4 Q8 O7 |8 S }2 Q" r1 |: z, K9 ^
, V+ i0 | K- D9 F7 \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$ A& l5 a3 L s$ x6 u
7 g& z; V) r/ p
* i. E8 t" L, X. \1 PH-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5 x) |+ U/ \- {9 b7 `* e$ V4 Z! s
2 _! l% e8 H p/ l6 c
( v8 i0 p: i% F qA-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
) \$ T, H. ~) y/ O1 @* [2 |% \5 q# U* O* C8 l2 l j
5 b' }" Z4 p& o: p1 U2 H“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" A2 [6 f& V+ o
3 h g j* [. s
) }1 @5 s) t- G* X5 t+ j' E空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置
% X$ p& K2 X: @* z& Y- F- a$ l- e( }; L. y# ?
) [2 Y! g, M+ e2 \8 `" R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: K8 c, C6 A. n( l' V
# O2 i5 b4 D) v1 ^* F
8 b4 @, l% p1 J$ r
从3D模型可以看到冷却空气进气口# M" g& c" W5 L7 S
- Z- O+ o; j6 H
) u$ V( }9 F& W, H* V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
# q; A2 ]4 L; P6 i, g1 j ]# K- m; R/ F% ]' j
8 D& L% _$ ~* p实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下1 j* f8 I1 ?/ p6 @& U" t( Z0 i& {
, O7 J9 P: S* m9 k( f' x- z
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。/ Z8 N6 t* _+ F! r2 y* Y# D
3 ]* T. c8 o5 B" 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。1 k4 ?2 D" F; B/ ~3 d5 M; Y
% H8 \ L/ }+ ^3 y& b4 ?/ N; ?) C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。1 l, n6 H: r/ u5 a1 x
8 F9 p' @# \- }. w/ 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。
& h0 o F8 W/ S$ Q& T6 E' }8 ]+ b; y
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。
/ U6 M& O. J; e8 E! ^/ c/ G ?! T% \' Z- N" ]! \$ j
6 S& F+ \# k$ M" O
NOTAR就是没有尾桨的意思4 P+ ^8 _" |8 L% \
3 Y. X8 E9 J9 c8 m! Z! ]
`9 ]' g/ i1 O/ A9 P. H+ _
“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
: E7 c) M7 _+ W& C7 A9 K2 t2 S. C% V1 l/ o1 L0 R
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。& \2 n+ i7 k ^8 f/ i3 M# [1 G% m( n
7 c6 x* k5 Q7 c
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。2 _0 v1 s2 a7 s6 V7 a
. V; h: F8 t4 vNOTAR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。
# J t* u/ v }- X% d, |1 H8 N+ R! s* b5 k. t
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。! D( s2 x4 y# K3 z" Q. ?
. t) c- m$ g' p
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。
* H( x; o- t5 ~
( `( [0 f! e- f F3 @) r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。
5 Q: t, |) j6 P& F8 D5 o2 H' c* ^4 n5 U
! r/ T; J p: o. @
直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形
* h" v& O( h7 V" \) r, P; ]* J" {3 I
; a. v: S* H4 b! r( e
直-20则是更加简单的十字形
/ _5 Z6 c5 O; h; v. D7 c. P
) P, T6 v, V# @3 B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。
$ ^3 ^" D ]! Q# K2 {; A* v) L, Z
6 d5 E5 e! ?' v w) g: M! C" l2 L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。
& p; Y4 P4 g9 G# b& I8 W, h) A
5 H D) ~: S9 }: M
. N0 O" c$ O1 ^2 M
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
0 e: \7 \9 [2 L( M4 z! U$ E
9 Z# t) z/ J t& S% t4 a: {! }
) |* K2 f5 u' Z/ z) E% s“隐身黑鹰”的想象图( `- ^, c l" p1 T; W0 @7 g+ A
5 u5 y3 A9 w: h% }0 i4 ?6 q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。
% n% |; ]! A+ p" @+ @ |
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
