|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑
; X0 w( v1 O- W$ A, L+ O
3 V) T$ L* D. Z/ O# H2 O. V- @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：
3 N- g; Y6 d5 _' G* F1 r a
0 a/ A8 x3 f' n4 B7 b
! e, j* R+ P" W$ W
神秘的新型直升机+ f9 n+ Q6 W9 l) b6 @
# y' f# c% y: o+ l6 B
( T! o1 v$ \" b5 |# R. q- z具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
& x* ?6 ^3 L2 O4 ]" {8 m
8 ~. T" e7 {3 Y6 p: }- X# E. `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。
0 s" @& e8 [4 q' ?$ ^- _% n( H$ n3 w% D7 q
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% J& s9 O5 H& j$ S1 b
5 z2 H5 K) ]" u& }
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。
4 v& s% l* k% o% f# R
* j! C: V" {$ M( F; J3 n0 k$ J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。& ~; E( b5 t6 a6 ^. E0 b! F9 Y
. H6 S+ A; z' i" y, E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。
1 D: ]0 N7 p( U! d$ j& X" \: g$ [1 \0 O
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。. Y) L0 u0 Z* }0 g( Q4 u5 N
H$ S. B! @+ \# M) Z7 c
( V0 R* ^" r% e8 J- O9 L
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1 P, k& F7 c5 u5 a- ~& a1 C
' }% d {& G# R: O% I, f/ m" s
h! T, e* |* ~' a. p早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多4 s9 a p& K* j9 ~; B
~$ Z2 J3 C, |8 q; T5 e
: C0 S: {* { C9 D( O5 E
NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
/ Q( F$ r% c, I' u+ V! }% p
( d4 E% E2 u$ x
& H _+ v. P( }0 r: k! O+ O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- U6 g. W C W
; a) v( [( ^0 ]/ ]- ~
! h: B9 m" p7 d5 a% V5 @( 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
. P: p, ^( L2 G1 a
" L+ g$ s- W6 k {8 P" }/ G5 K) W! W
1 z0 t$ h) C$ ~! p# z
A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
/ F0 _" E7 h0 i" p8 k
6 Q2 {2 f( H% {. ~" W
# t1 y$ ]1 A5 H) ]7 v$ L
“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- y$ U: {6 W7 O
# A+ l, V2 e/ [9 F: v- H
. L/ d8 T3 r# m r
空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置" ^ H6 o' e; {9 K" L
; {$ E: n5 ], `" l$ f6 k
4 U% M7 e- `& S9 i/ Q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
2 {. \5 U4 l- Z8 f4 B; _* c
# [+ [& V8 y: @, Q4 m1 c- o
0 U0 W% a1 r+ n5 h9 ~1 O# W
从3D模型可以看到冷却空气进气口
1 T' l9 T$ }- k# K6 _, @7 u0 \$ ^6 R9 B8 ]
' I3 S8 u: Q3 z; ~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
2 j! R$ u7 G! V! `
6 D1 A) k+ G1 g% o j+ V
0 }7 v n- G$ y# H A8 V- _4 I
实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下( q5 D3 j9 \) t/ i. _6 Z' r
% |8 o: `* I' a9 A5 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。9 h! z' J7 h5 M
' T7 _' a3 ^. ?1 \- E“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 G! `, G- P) B, Y( n
$ L# d; h( C0 A0 l' e* t% {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。
2 B2 A, ^& h% l8 Q# k3 n7 D6 g d4 b9 O4 \- K4 z8 ^
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。
+ y9 k% r; {5 o& L/ m& \; d! e8 D: `0 C
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。7 I2 D2 R. Y* |2 _) b/ o
. p. |' b s* i0 J4 N( n! U( `
; e8 w0 W8 y5 n5 w: S; cNOTAR就是没有尾桨的意思
- M/ j8 u. q6 `; K N
0 R5 ^% t* ~( W. G) r' ~
G$ v# q& N' r) n“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
4 o9 N* C8 b% t- L8 v0 P e5 x, J$ P0 ?. ~4 B
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。3 M0 Q' G' }6 J
& a0 _- l \% _% Q n+ P
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。" T; |# Z- S; s& E* Q
! D: F2 X, b0 C/ {
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。
% H o8 T3 a( C% l2 M# Y# ?& a+ @
. O" ]2 ^: f* Y& e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。8 |9 p* E1 _5 q- H2 z+ N
; v z, E) q N+ Z3 b& [* x4 U
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。
$ P4 U2 o: a' _9 n3 c- g& o. ~* T
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。
* C& c; `1 B- _6 v( ^' z1 _% Q
" p4 I5 n6 q c, n0 j2 Q$ D/ y, v
, c4 F9 {! I# V3 Q直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形; v' ^7 m$ @6 s
4 Q( f) |/ k( \$ h
, ~: P$ c, C/ U6 l7 A
直-20则是更加简单的十字形
. |# \3 J7 g) G& v1 w Q$ |, y
, L% C1 D% F" j( C7 p U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。, [, {0 I" F5 l0 g
/ [& E' M; j9 E) O$ I
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。" ~2 j# b# v, L) h( c
4 E, `) W6 j* W- M) }+ _: ^# i
4 Z2 r- Q8 d* i& _, N% F9 ]- W/ U
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
: W( X! g1 e. o- [# u$ N- j
6 _6 n1 U) }( {; A, X7 @ e
+ J' W$ ]6 u" V6 W9 @“隐身黑鹰”的想象图4 W3 V! p* {7 ^% n6 \1 S/ |6 m
/ J6 W3 l* ^. @( ?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。5 x8 m$ l* W$ Y( j) C
|
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
