|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 % X, A# K# m8 @' O* u! p
9 P' e* p& D; q E* d- [& x; P8 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：1 m/ N d$ Q1 \
7 k" G3 X- ` V6 Q3 b* \
8 R3 B8 f8 S+ W b* L神秘的新型直升机- w2 n6 U8 h9 u, {2 E* t% v0 J
) e( J. |: [" C5 N7 L4 Z
$ j2 v+ S X% j1 v6 `8 s$ _具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
) b( e9 W: j" D
. c" j+ d2 u( C6 P7 |" N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。
' N4 n. Z g2 W- \1 G) \
3 `# O0 k* ?, K" h( L) U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。4 [- Q% ]9 n! \* c
" ]6 B0 k- \$ r0 @$ Z* w& W: g, z
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。
+ I1 V( w; q+ U% D4 o
3 a) I/ ]6 @+ ]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。( R) J" P, O" T, c
: W# ]& O& k" b* l7 H d3 C3 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。
- e* _- N- C/ R/ l
! E w5 Q( ]: r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。
; f$ y9 Z5 I2 u6 v* {, Y
, N' Z9 F1 f! h/ |1 X) S. v
& N. W( m9 j0 z- ^2 x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" }" \. W0 B$ ]+ |
6 s, L9 o+ I: t2 |. j# l8 j4 I3 W: |
9 x2 R, v3 ]1 N6 ?6 t/ m! n7 u6 P早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多' O* u- ?0 \/ E X
- ~* h4 ^ {4 Y, ^3 X+ j: X9 _; N
, `# m. X# H) B$ I6 A1 yNH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多& V4 ]5 o) N/ J: R4 U' B
T7 _, @9 x% j2 E/ w6 p
9 s0 e$ R$ V( G4 R# t9 y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
; f- o j, D6 _2 q( y( T
/ t; K. F& V5 t
' b9 Q/ q4 v) W* p9 LH-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) i- z9 [5 Z/ I
( _2 E" B. T/ A
, K8 I: c; |3 A! C! _, q/ j
A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
' m6 ]- ^, D# B! G, H) g
& t) A+ [ b1 u: ^2 R# n
! y( U- x) J: V; b; K: T“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9 e8 M7 c8 I% [9 v+ o! J( Z2 _+ V
7 R. R- d) B+ z5 _0 u5 S* v7 b
. v, P7 `9 I1 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
" m B7 ^' Y# ~* a5 m4 k+ i# x, C
# }" k3 m* S6 C1 p/ T" f
; }. G7 a1 _6 z- l) y1 b" o$ n2 u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
. }* P1 s2 a4 B
' x o E. z8 e$ P2 k% M: C& `/ l& Y
+ `. o, b. M+ h" i3 v, l' K5 b2 u5 N1 ]
从3D模型可以看到冷却空气进气口3 r% G5 [# o9 z7 U/ f9 {
$ S2 ?2 t& x. {; |: a* A- S
' `# O$ ~* L1 Q8 `, n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
( `1 `# I: A( s' q0 i' ~+ y" f7 _8 E
! [2 w/ }! q! V4 ]* p
实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下1 G+ B& o! F3 E1 D
, b' A# r2 C2 a3 `- G
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。
/ x9 i' _6 i- U3 Q$ v7 q) _. L
M8 b/ j1 [: }“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 f$ _; `" B9 O( U9 U" _
+ ~# {% j3 y2 {0 T$ Z
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。( m% K5 | y* e# L: @8 u/ P2 W: e
3 q) R/ l$ Y' A; a0 v" U4 T
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。1 K8 H- }& z+ q8 N8 B+ a: }5 O6 Z2 ]
' v. @/ S- T; D% d0 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。
$ x4 y- B% }) n0 D; R; C! S' S- i* M3 w" o( v# A2 s! n
b+ c* j6 h) |) J3 INOTAR就是没有尾桨的意思8 y( O8 l8 k& I1 j; U+ ^
2 J# Z( h( a: \
) u' `0 _5 M' r- ^9 c* 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
, H4 O2 W. x# u+ l) ~
5 h {" E6 I2 b& J9 }) M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。7 E$ K [4 j' }( W
' l! o$ n1 G2 H" ^. S$ b4 k6 E3 D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。7 D w+ N: W! @
8 Z6 }9 \* Z# g- N
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。
8 p5 V# f5 m. P; d1 v: U6 ]/ [% k) `& ?! c# W
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。
E5 \8 m1 q! ?
1 ?7 H- U5 K+ ?& E) Q. s3 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。5 {. i% Q g, H9 m
( t, m0 Q3 f1 \( k7 a
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。4 j& @4 y9 m5 S; q" Z
) y5 W" k( e9 V% J8 i9 @) o* X
+ B, Y6 x, ?! W5 J+ m
直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形
" e9 V* z8 Q3 I1 x% Y* G& P* q. @* c8 G* M3 f6 S+ U
5 J- C( W1 G' {+ }1 Q直-20则是更加简单的十字形. B2 ]7 }& C- o8 w* u h
6 t1 `& I* H' _
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。
^- d- ]% z6 [: ?4 c. R2 D0 l5 G8 C# Q8 g& T/ Z& J& u( _4 j, c
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。- I, i: n4 }" z. E& g
! Y) h6 p! m3 K+ z' D9 S
6 f! u4 U- R% `; S2 t6 V) 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
( f# o) K8 U, x! u% G: ]7 f( p% d; d4 v, n
! x8 e9 T" u4 T- T5 C* F4 ?. t* P
“隐身黑鹰”的想象图9 }8 s% n9 H8 x e8 q, P
1 i9 n: `: e' C' }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。
8 c3 d# _0 v6 R7 c9 F) y |
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
