|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 3 E; a& s1 j4 Q# `4 A9 l
2 z- s" k; J8 h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：
! ^( }4 `3 j' F9 F+ @! c) Q9 o! q1 C. a) n1 ]3 v! q5 d- [
* `, s5 t# v+ D2 ~- [神秘的新型直升机6 d5 h( L. q4 N: F; O6 N
( V+ F- j5 ~, r1 E0 o
! }- |5 X; a7 ?" e& [具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
9 y; F2 U' O; _( g
5 [, h+ s0 |* l* H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。
' c8 Q- i6 |' V1 \* H" V# T) s h6 s$ K: @& M: h& ~: }! e x V
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。
7 |5 t9 C w1 c
* V& s2 N7 ] 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。. Y2 z5 o" H' c0 m6 k& K# _; |
b5 W5 N0 ]* t0 @0 T
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。2 `- G/ O( A5 G' j
0 A, P# c9 l; A. X" ^7 |% `. G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+ l, g) I& W& U
6 B: E; }8 ?( @' 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。+ j, G) j' l. W- _! U; P) ?
; @5 @) _) K2 p( }# k
2 `0 @" _ J$ H6 V$ o
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
# s* ]* \ q5 y5 m5 }
, d' k9 S: f( N0 \- X J5 D
+ t: o" T/ k# t1 B6 |2 R早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多
3 |! P% J# j$ a- R5 ~# ?# G
- J! x2 B7 t( m/ m1 @5 P5 x& m
! K k, c" Q1 Z8 N7 ^; ~: G
NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
/ q2 V- }$ C. P! v
* R7 ]" B1 M; N2 O% l: \$ S/ `
0 z" z L+ y9 Y7 I, ^2 k X7 z/ l
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
- j# [6 a9 L. E) }
" H, I& T% C1 u
8 X* h0 g) ]# D; F# s# k
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
* V; [7 v0 K. D1 l6 Y1 i5 F5 v. T/ D, C U
2 }2 ]3 P9 E4 m* _; ZA-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
9 C7 c+ U. _) h# v3 \& I" x, o* C8 p B5 _1 r2 `
0 S4 b: u. J3 r8 ~. V8 e! ~; V( d“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
7 w1 a" V) H0 w2 v4 [# C4 p6 H6 k" ^% F0 A% f: L3 N, u
3 ?2 s \* i: ~; e, w( ~" I; Z
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 C A3 g) @2 N5 z/ E1 l+ A" ^) E0 l/ {! {
8 Z4 y# X6 \. O2 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
8 M% H4 Z3 l% f5 u7 L8 l8 c$ Q; b7 V5 d) {5 a
4 c9 y* ^# B) s; l- \
从3D模型可以看到冷却空气进气口
6 v: |* \4 L6 a6 X# X7 O+ T
5 j& a" j! K$ c3 g
6 Q0 ]4 _, y- ^# X0 K- }4 s7 j 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% T$ X" T+ D) o Z
# u' I$ p ]0 l c
( v+ \# A, T; U实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下
1 n7 {' M! z8 j) X4 O
7 m$ f( S7 M8 Q. x9 v" X" s2 Y4 |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。
; t6 r6 m) y+ D" |+ b3 J/ u8 h& L& {" o/ h2 v- e- h' S2 o' O
“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。; p7 `0 m9 r" d
9 G1 k# C$ V' d: \! R( b
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 R8 Q6 @) c: ]# m+ V/ R
$ a2 p6 X7 v( ?
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。
d0 Q3 k! W' k7 U$ M4 b' z4 }
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。8 c6 |* g/ D& w- ^
: V7 S% h# e$ a9 T( ?6 ], o
/ J4 M6 O2 e. V3 ~5 D; c+ s( RNOTAR就是没有尾桨的意思
$ ~0 ? {3 x+ z: `8 T, n5 y
( O5 Q" `/ k( ?
) x3 X2 l# c! Q0 R8 M% a! X2 u
“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 S! G; d) G2 H1 l! y0 `3 h% W' P' ^$ d
3 F: y2 I7 Y1 Z* Y. |2 v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 ?7 e/ E& S4 ]8 G7 K$ o# v, G1 l0 T+ _3 |8 w' U, L! ~
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。
" r! U0 x0 R5 T3 a! Z
- b0 {1 V- o$ yNOTAR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。
/ u, N. e; \* X; A" k0 ?( [9 v" D- h m/ u2 b5 T3 N ~1 S6 u
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。
( [- ]7 X) X1 K; H4 [: f( z$ ?: i; t9 }6 Y% d
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。# y* l6 ^1 ?0 P: ?% t
: w9 J5 n* p5 X) s0 F0 ^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。
% H) F0 _/ U0 d# J
* I& o& y% ?4 F
7 T9 n2 g+ ]% N- b6 R
直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形3 y% T8 `8 y5 O: ~! I4 ~
3 \" p6 h8 l2 i5 @
- }7 Y( @1 A: l1 i% N
直-20则是更加简单的十字形
0 O+ x9 Y" f; m# ~# `, y; N; e" ]+ B/ B# H- a
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。
- Z7 R( a4 ]0 }0 b. \1 Q' F) h8 F5 ^/ @; M
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。
% S3 ]6 O3 b8 v: i, w2 J3 O" |( r' o) }% y ^' K
9 T' R, V# [7 X5 J m! v$ V, _1 ]( s( v
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 a/ f8 X, B( G" Q0 E
% ]! X0 K' H. D* r. Y7 j
' {8 L8 b, \5 n
“隐身黑鹰”的想象图
) R. e# g! B; v, I2 G
) X$ L( X0 Z5 e! ~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。
. K* d4 r k \; I+ o+ g* s6 S |
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
