|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑
; n) B* ^9 q8 f* Y- }9 n* R* z5 f( C" b7 }. Z# r) h1 ~
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：& Y, h$ N. C; ?( {
6 Q% q0 w6 r" @9 W: n( h
! S9 I) {( Q- A! A神秘的新型直升机
# Q% W) j4 d6 y3 s& \* C+ T1 u- \3 S& |5 l0 N- `+ d2 S" s& G; F5 `
$ B: o4 O9 i0 {, x8 `5 Y
具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
, s9 j: i- Z2 E9 t1 c/ B# o; u2 {. V3 C
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。- ]8 O: W( x- ^& U4 n
k) A! d# B4 I" [
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& I+ O- F+ j$ C
6 {& W9 K* k) ^7 z, l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。
; g/ G5 q8 m" R1 N5 D* K$ _. c, E( e; F8 @8 c# [
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。4 \" o2 A. g$ \2 n
4 V0 x$ S+ X' e7 L: P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。
! `" p* ^: _" ^- \* q# w0 i
, A$ Y4 ?7 ]8 p& [6 E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。
2 t8 a2 h5 }! T. d+ d% _+ w; \3 \/ i) y# b3 m! D( p+ P! l9 E* i
y! l8 G! X2 R3 k- K* n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
& d" h( @" S6 @! O
: s+ [, O# }2 E2 D. y+ v5 t2 Z, d
( F! _( o, {# b+ p早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多; ^, n0 n& q8 l3 b: @5 r# [5 v# f
+ h- H) p7 t5 u
0 C$ C; W& I' W
NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多1 p( T! l2 |) {4 _% W6 L. K$ A
0 I& z# S( T$ J7 A
- V$ S6 F5 e/ y' b# C, k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& O+ t* x% J2 q
6 n9 s1 y# W: c$ m! j9 z# a% b' l8 H
. i5 t3 i* b- P. _) L
H-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
! s5 M+ h6 H5 ]3 b) i$ m
6 Q; w6 F7 l5 c7 e
) T, i% H) d' D; r3 Y
A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
: V" o7 x! u' N- x& y V& K3 X, \: m: A; _
3 @ h* L$ q$ E0 \
“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
+ b# m* u; |) g% a: W' \# P* U( X: @/ @
6 d" F3 x" [$ r* N* H" ^- _; T
空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置6 d+ X0 o& r8 W/ Z0 K- H
6 j' |% K( D# H: @1 p5 y
$ Y# o5 r3 M* M! B5 ], Q( L
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
9 @3 j2 u) M& W' q2 i) I7 @( H# w, z2 q$ e9 L
. y# c" |" _- ?从3D模型可以看到冷却空气进气口: X1 M+ [+ G* r# D' }0 D' K& ?
7 l" i% B- D7 T0 Q8 B
1 p/ B2 k5 O A, B+ m9 j8 y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- Z8 Q1 K4 t; g- G5 f- J# Q
: }# R9 j; ]6 v9 Q* i
1 s% @; Z+ _* L; }: i; Z6 V8 C, o
实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下& O; N' b9 U8 T# A7 F( p* f2 W
- d, t; L& l* W$ h. f1 C6 n- S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。& h7 d% T6 I! m' B% q
1 r6 `5 ?! E- p" {' d) i/ P
“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 c- w* h; c4 b7 {! T' B9 o- B* P! m
: k, }( p) r) Z6 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。
( _- [8 O: _$ \' E; Y
* k# V3 b; ^6 _+ y* L! w7 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。- Y$ g' d. \1 Q( C2 j
# ?3 i9 F5 h. Z/ p; N: z6 P6 i
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。
, Z6 l' x; y" \. r0 j5 M- C
) [' a6 s: n- g7 Q0 ^6 I; i
2 A H4 j) j+ n( o, pNOTAR就是没有尾桨的意思
3 L% K# \" _% Z# @8 L" E4 @, `) R
6 t; W* a$ T& D* Y/ E0 h& g; P5 f
( q' a# ` N. e* L
“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6 O! s) u( o. B) c3 Z/ W
& ]0 @, m: l* L' S" \* Z
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。2 ~% ]5 F3 T: ?6 ~6 S7 N
7 T; b; t$ K- _& \, @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。$ ^* V) Y' _/ G) |1 ~/ M4 u' \' H
3 G2 \+ g/ H0 c3 XNOTAR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。* i1 _5 ^, ~* N; f3 O5 B4 \
+ J Y$ p4 t- t- H: j9 E5 l
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。
9 q% o" W" h* k6 ]: F5 P( h. b6 R# D7 ]( q
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。
& ~2 T: ~ \ F% Q& t5 H0 r
; g& k: h( E. _4 L7 q) n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。
% b1 X) G C# [% Q# ~. L! ?
g9 z5 O+ X0 d( e
7 b. g! N9 t3 _6 w; q直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形( [' c) G: f' f% n8 S: T
( L; h; u. \; b, e7 Q
5 U% k- G1 R, L* Z- p1 P3 ^- H直-20则是更加简单的十字形; D8 c' H) u& `0 l. n' ~$ ^& H* m
7 D5 b9 j6 `2 _* 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。* i4 H7 a8 ~: [# D
9 g+ a( n' u' M! c' M7 f( U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。! H4 m" {* d) i( H5 y: ]% n7 n
+ P: a/ ]/ B- N: O" X" _$ S5 [& B
( x* r! f# A6 l5 d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/ \) M3 N- d. n3 l
: n; F o A! O# p9 |
8 W3 }# j( }0 Q s) Z/ X“隐身黑鹰”的想象图( ~" Q0 Q' B* E1 p% P3 R$ `7 C
% p/ D* R1 J1 [" U( h- J5 r1 L' w
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。" @! w$ |" \; B& h8 ^3 d/ y. ^) j
|
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
