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本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 0 S& ^% B' ^: n: g
7 ]0 A, N0 n1 ~! I' ^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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- D* }/ n3 n4 b8 H1 K& s v0 e神秘的新型直升机) F" L" b! T+ R0 O `
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具有明显的直-20的影响，但又有很多不同) u S% \5 o; V; y
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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。) i) h v1 x! N- M! e
Q, m3 W+ F" g( G& a% K" 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。
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4 F) B2 O$ \2 O% j6 N S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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6 v) A r' W% P1 I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。. }! j- o: S. E) ^" W/ ^' s( _0 y" q
6 w/ B2 K N0 j, U8 [8 E2 [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。) X4 y( g' \" [! B8 T
O" e+ s( j% S$ W: y2 j: K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。! l, Z# H: o# a- _+ c
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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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: Q5 y) S1 x4 H& Q8 F) ~早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多4 W% h1 @, V9 b) Z
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' y) f" r# f4 d! \% V$ ?NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
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, c, s! m$ k7 P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# a0 ^6 f8 u7 I% x9 V6 [- z
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. @6 g+ i- c2 E/ u0 I. L0 v# yH-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7 A" K7 W: p% m) u; c
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9 u) c7 j) F" A) xA-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
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“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
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. A* d# K, c$ u/ s空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置+ q: k9 _3 u! g$ f8 A
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5 d# d, R( ~3 S/ Q9 [; I+ \9 Y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/ E2 F0 ]) c; z
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$ j- X) L4 G# C# L! K$ t从3D模型可以看到冷却空气进气口
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6 b. _: ]6 I n( x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8 K& V' s: M0 ?+ [. \- N% q
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实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下
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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。) _! r+ c3 t7 u% [* R8 Z# Z# U6 s
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“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。) ]; m# U( J$ p) `0 f! w
* s" ?; [! @0 C3 W& d9 d3 s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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# E* H& Q8 N* D& Q8 d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。 X+ ]0 M9 u; Z$ u" W; L1 K+ U6 P y
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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。$ V8 n: k1 m* Y5 @+ m
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* j7 M7 x5 c: T3 ^NOTAR就是没有尾桨的意思' ?( C) |) _3 p f$ |+ J
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6 r0 ~+ r/ c! N" R2 B“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
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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。/ f1 |, S- L! G1 e2 B4 b7 X
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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。& x2 a4 k9 l1 R7 P- s! u
' A C7 w! c# C2 c G# l# X' 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。" U+ B% U4 y/ l8 |. K) i8 R
4 Y% [5 M0 T {4 H) B) f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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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。
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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。; W. {4 n) G8 `) J1 c( f' N) `
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直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形
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6 a0 [3 j( V/ Z4 `6 K3 g直-20则是更加简单的十字形
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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。
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, i* E& D' {+ c; y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。3 J2 C3 d. q# I$ `
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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6 }# B! T, P3 [9 C) M
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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。
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发表于 2021-6-1 15:59:02
