|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑
' k; h5 ~6 l9 A. y: V5 t* }: M$ a0 h4 |# E1 Z& O
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：
L1 m3 O+ m. F- `4 y
: E. S& O9 t7 I% [% z0 T
: \3 d$ \% P3 {: X6 [: V
神秘的新型直升机
: @- y1 ]8 s3 F0 U8 P" i8 S2 ^1 i# b, m
( ]1 x7 J1 T( m: q" d2 _0 q! P G* ?) M
具有明显的直-20的影响，但又有很多不同' G( ~3 W! [& D: g5 m
& Q8 f9 W: }6 m$ }, Y5 K
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。
) P* X2 E% P" L3 @6 |; O3 P! Q* }' t7 T$ h( M# P1 a/ G
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。, [1 n5 Q# Y2 M4 l
8 ?% f: n" O; m8 b6 V4 E
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。
$ l& y( e6 g0 ?2 N1 k f4 W; R. K% Y9 l
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。' Q. m! Y P* C+ r/ m" ]
$ V$ R, B, A) ?
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。
2 |1 p) k W5 V. r9 I! C
2 a0 H4 O1 \1 E, y2 f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。( @' [/ q: `2 u+ z' q7 }
/ q5 m# L% P5 ]) N
h( q/ A! @% r; G# A7 U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' T# H9 v' A/ D/ w
/ c3 h& x' d# L
( V! \0 j5 n9 C& V$ u/ U H! q! \( _早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多
7 f A' ]$ c/ P, d7 c" u5 D/ K- }: d2 _ @9 l. v% P B% j
; f/ ? {- j0 Q- Z6 JNH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
! E( V' h" T F( j. h8 H( s3 u2 O: \; @. V$ d6 o
5 X$ {1 B/ M2 _ L: K$ L0 V2 |% n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
+ d$ Z: V3 h7 B: \$ h5 D+ P9 }; G+ r. L$ }
/ y( m2 a5 f2 c7 vH-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$ c# p4 r: y( h8 |# V! x
% e) d* Q; }$ w
6 {5 @+ {: l0 ?+ D; o9 B4 v
A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好 E- s& T1 i1 g: {) W* e
, d& E3 T9 A: R
& G" O( U, K' c. K* V
“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
& T. v r/ ?- O' l% H# B' _( M/ \* \2 ~! i }2 E2 C) l
. P+ E7 ~/ G: J8 s3 G/ j" B
空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置
3 _) ~- \- x# K2 R2 S
9 u5 A* V& f' W# J9 Z
W" K' k% z8 f& \* 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8 Z1 m' L3 {+ @7 m+ I# h
0 i/ B i, l/ l. ?
, L: @- _7 {5 }9 r
从3D模型可以看到冷却空气进气口
( j( O( ?/ N3 H0 O5 j5 d
6 ^* Z4 L" k" l% Z+ L" y
0 x/ c, P( ?- p. x+ E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& a4 u% ~- n8 W1 {# j, g7 y
! L# I( u5 {" I- _/ |7 w
8 k6 k7 ]% f3 O9 X+ U, J
实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下4 d/ Q+ ^" J: T( D% D
9 W+ M b& Q' E( s8 p& p1 h6 E" x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。
4 P+ x4 N* J* ^8 b/ U: F% P/ b8 {" p8 C9 t
“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。
2 C3 g A" P0 _! m
* r9 M* d4 T" a+ S* g5 S# M. A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 q, r1 C4 k, [* P( J6 D) x3 ~
; V4 ^2 B- z' M& ?2 o- n9 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。. T" l4 |- ]) L9 S0 F
( i& C& o# Q/ o& P: X8 D/ r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。) t* l" M* A$ K! @8 P% M
3 |+ ^/ \4 l7 r0 c
9 u" O) i1 e) T2 ?+ L5 RNOTAR就是没有尾桨的意思# D& ?2 K& ]% N1 b
' z; l1 c2 A4 K3 P& R
& Z4 Z! o' d! T. X2 A
“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
% Z4 W# Q! J* @) y* ]0 K) K" Q6 B- w6 @' T! [8 P
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。
8 ^) h F6 s$ z/ V* ^# U4 A( b1 U6 k; y% H, Z% q& q b
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。
' N9 Q) e3 E: C n2 h1 ~& X8 m1 ~2 }7 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。
2 h( o+ ^1 ^- y5 C! c k8 h9 {+ Z! m3 ~
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。
' O+ ~+ g9 E# T+ N! m6 V
$ y! W1 D/ p7 r. T1 b7 t n; |1 r0 ANOTAR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。
, |; S8 ~& ]1 V; a. |: W9 k2 |0 l# v5 B9 `8 A; y1 W) Z) V
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。+ D" i# x/ N& S: a; O
9 b# y( l9 {5 L3 I, a8 R T. V# v
* S5 n( e s8 D+ d# D
直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形
: i9 g/ Y& v9 J" s, c; o, Z) u8 Z( C( U! h/ V
* g! q$ C. G# O ?4 D直-20则是更加简单的十字形
; ] v8 {9 V" |( T T* J" y& U. i: L6 N* N5 u% P' I& i C& `8 r5 d
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。
7 G/ w3 S. G/ Z+ J2 E
; y- \7 [ H4 n) o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 K9 |& x4 m& M* F r* b/ r: X! G: D$ m& r$ _4 H: x) p
: P, p- l7 \$ i2 _* ^
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
! S0 A6 S! Y- E* Z* K
5 N2 R L7 ^* W- ]1 {
, p' p, s% K" a/ y4 {& n9 P' H4 y
“隐身黑鹰”的想象图
s/ c1 U6 | l+ Z# d+ |) e; ?4 ~9 R8 D8 x v9 z+ V8 p- Y2 ]
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。) H0 {' C# {; |* Y4 l5 [, 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
