|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 $ N8 G# x; @! `* }3 X" G, l- ?- l
3 F; ?1 w# K5 T* 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：( x! J! f0 x7 s8 }5 H* W6 q) W K
+ T x9 G9 W7 _" H& C
) Y1 K# q7 ?7 n& }! Q神秘的新型直升机
& Q! X- e" S5 r5 I4 O
2 y0 n% g" r- S+ j4 X2 I- W
6 W' H% a3 K B( e具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
$ K' {; U, v* w/ a7 k0 Z5 v, ?
B/ x' c9 ~1 }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 ^5 D! {& e7 m& G
0 `% C5 V9 m$ x5 {3 G: Z) o
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。
K( C( X7 p! j) O; y: y1 `7 R) {$ S; t o) I1 |& u& w( F
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。" ]" c D; \0 H' k9 A
% k5 Z( R( l- g: V, O/ n7 s- t2 a9 \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。3 X& T5 l: d5 t2 L ?
" w* W/ ^3 I$ M3 G" ^% }+ o) f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 a; m7 H" o. P; a% ]' O# C
* p6 K! a0 |7 g% @% a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。
8 v, O$ \, J1 h* x0 R- j
0 _/ m" \3 j- _; _# h: k
$ p9 y0 d. q' x" w8 F/ n" _4 y
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0 l/ ~4 `: r! N9 P' ]% B
! n5 t/ k( B' K" w0 ]5 g! l6 A8 g
) [5 _+ e" ?( M早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多
B4 d V5 H7 C D- I$ ?* `. G
8 b% V, _0 \8 w7 J
: s; t! |- u9 Z( U- g5 G7 ^* |
NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多 h/ f0 o e- F1 _8 Q6 C+ n+ V I- A: T
Y8 U6 r4 k# }
4 h" L3 y6 j4 R" r' c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
4 X8 @1 ]6 T) Y) U) ^! b
i8 q" D3 K6 D, }
. l$ ?2 z3 V2 V7 [5 `2 t* JH-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& B3 i+ n6 X x
5 N( l/ j6 ]3 j4 a; N+ L7 i. r
! ?! [; c9 O9 z2 C- l0 j" N
A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
( {' d, K5 f! I9 M% ~: D6 l z! f# ?4 s& Z5 Q
) ~' i" }/ x: @8 w9 u2 u3 i
“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 ?& E1 \0 n% ~
; I" S# `3 ?# e, \& d
% p) J8 t, w Q* _
空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置
0 _/ C) j, _7 S) c! o1 h$ A
2 Z3 @/ w9 A4 d. c5 Q( @/ t
( U& P7 A, s. ~8 v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
: E% y- U, n8 Z& r! W/ I9 ~1 L- w' b
8 q* l' `! x# a, f: n1 y. A% |
6 I( _5 f h! y6 D! \2 a) k
从3D模型可以看到冷却空气进气口0 L& X% S3 Z2 }
4 | l$ b& c* b+ ^6 T9 n6 f
% B: _' ?/ J; k! M) U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 M3 H8 U6 `) o8 e6 S
/ A' |+ f( i; i1 {9 @3 S0 o
0 ^+ C* |- T8 X0 [5 b/ v) a
实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下 c+ D: _% Y" V
, g8 h. q! N$ N* U" w% _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& w6 Y# Y/ M
' c# C( f) G* I3 A, T- C9 J8 q“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。* P: |8 t8 ^- y' [5 U
3 s8 b r2 g1 B1 m0 x$ S/ G" E. H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。) L8 Z& U0 ]( t1 N* n7 e+ H7 w
: O! ^4 R1 R2 k- [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。
) W& V6 C. z$ Q* k
6 t8 P9 ?, I; N1 x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。
, a! [" U" r% ^5 ]- f
$ k8 \/ A# U$ c- A ]
: V. k' V# _: X6 I* Q0 dNOTAR就是没有尾桨的意思8 K) k* d8 t* S+ ?- B7 t% ]
. M: u9 f' X* k5 n) I6 X) t& m0 L
$ u4 d; b5 @2 y3 h6 g“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# O" f5 _9 R1 p
8 |, W5 Z- L1 f: ~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。
i- l8 D& m5 _5 r6 R. _
" x) V/ R% s& @- W6 T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。% B4 T4 X! i. ^9 |6 x3 {" Y& S
7 o1 m7 x1 d( [9 N: O* {/ E
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。
7 O) |' U6 I5 q1 y- _
+ e+ t7 P; l5 _9 G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。: U6 B- x$ k( R! G- Q
0 ?( Y/ [$ i: C7 a% b6 @* {( s4 BNOTAR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。
7 C: [+ g% p* q+ c
. n2 C5 J$ w* U' O$ b- i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。
) n, `0 r5 `3 n* j& ]& y
; e! x" Z3 o; {- o9 z1 k2 w
2 q" g9 N" P0 F# N1 @8 q直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形$ c8 K) k9 n* P: f0 ^
9 r" k/ } ~0 [, Z
" ]' \5 Q" ]2 u+ K直-20则是更加简单的十字形
, t2 Q9 M5 l- g p
m- G2 N* q; v. b9 K; R7 z a# n1 }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。3 e% a2 L6 t4 g* j Y
3 X" f( J6 R9 V A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。
* d) J F) A! B+ @! s+ L
( ?6 H9 r. X! g4 ^% ^* P: Z, S
; P5 d" E9 h) L5 F4 G& x! y7 ~. 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9 R9 c' S6 _9 C8 w
! y' h! z$ Q% w3 C: S* j& R' Z( x
( k! }& T- @ I! O+ X0 h6 c/ M
“隐身黑鹰”的想象图
v3 [, f1 n2 ~5 t
5 v( ^1 l/ D s+ g! A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。; w9 Z( |/ j' I. t) L- c. ]0 _
|
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
