|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑
( y" Z( r2 c. }( j8 d+ r7 U# j1 E. y. q7 }0 s; e8 G
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：- Z* ?7 L0 N; Z! H8 X
8 x7 ^7 {) h8 B# m, R9 U0 B
5 H4 r) R4 ~7 l# L神秘的新型直升机
/ c6 Z- G1 N# q4 _, T; o4 _* Z
; R9 |3 @. A) w$ ~6 r8 f
9 Y" Z9 a- R( m+ \具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
# r, `' E: H' h) {/ _3 B+ H! @8 U4 w4 S
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。, T$ y, }/ M' R, X* l# [! l6 _
! w+ W: R' \ |0 [2 N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。
6 H& p# S' I7 _! ~4 I4 Y/ O' T- y3 T ]- j
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。
2 g% }% T) i! t, s
" [; y" j3 ^+ {" S4 S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。
6 j- Q0 `3 f' J! i e5 ]. K+ p' n7 C D' e7 b7 e& F; m+ b
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。! U7 ?; k" u7 p1 e5 J/ i& c
, O$ g% c, v% v6 M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。
% j% q+ o# o# d* M- h @7 O, [9 L" C( z7 Y
+ ^. t- F- C" D3 n) B6 s5 |
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( M. \' S1 T, E _% i
& @! U4 _3 ~2 i- n0 f4 t! n
$ `7 s p% ?4 J, w4 Y9 w1 o早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多
- A; q8 g+ N5 [2 J/ c, o; k4 N: L
2 V. b8 e- X" b6 L& {8 k$ ]
2 K) ?( ?9 O# _. s: B' D
NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多, P( z2 X0 p% q, r# a. Z' U+ l/ O
2 [- p6 I* C5 S% L3 \( ]
' s9 I+ k$ H. G/ ~$ [8 @) D
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) ^: H: {4 [2 p$ {9 a. e* _
5 }/ o, R$ A* w/ d/ ]8 L2 C
b. F) {( j+ r( n8 |- UH-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
3 B/ t3 S* P# @1 a* b0 |0 t# Q" s9 F7 v1 ~
: J* R8 C( O- J' IA-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好+ N- c6 X5 ~. F& x0 i
& E7 |: W1 T0 t* b8 M
" V. I% H2 K1 b5 |1 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5 k8 \ d) H5 {+ a" b6 c, i
7 t1 \* y5 Y3 w, R6 G2 c0 y
3 d* o% N3 v, g9 S9 X. r+ i$ @" x
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 i- O: ~ N* u! H/ y' C5 E3 Y3 E8 @/ d
: u) S& K' @* T2 A
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 ^6 O# h+ Y2 l7 S* U! k6 b& [' e
N7 w& q$ `; w& Y' D3 Y X: q
+ @& R% t, a# C- O* V% f# Z5 w
从3D模型可以看到冷却空气进气口
# i. q7 v4 l W- K
; [% U$ ^" J6 U% L' I
8 k% v6 h8 n% {6 z( w, [/ A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. [7 b+ P) C9 a9 {
2 U3 s- T& \2 v, r( C
/ L8 Q( C" N+ M实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下
. r) k7 x$ L9 u; T$ c- l0 `
# k" \" a" C& f6 R+ o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。
/ p0 `# i& G/ {* E5 S/ L
# m6 {! Y1 C6 w X* R“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。. N' i+ o, g+ Y$ n7 }. a l* `
$ E1 y. O/ A, k; 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 l" W6 M& _8 V2 @2 q- k( `# z3 H6 o+ Z7 |5 u9 o" 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。
% } i- u9 A+ o& V; t( H+ L1 p+ G r* n4 f
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。
! F4 X A; X6 Z. W6 o$ W3 o& f4 [8 T2 e) \- f, k4 D
4 T6 N9 n- N/ R, |: a! j
NOTAR就是没有尾桨的意思
8 ]; k6 N4 F m* R8 ~+ ~+ \- ~5 P/ r( G9 z
% N- C5 N8 L3 y0 M% P( G- Z2 z
“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- e. u& T A' N- a4 u
2 _; W$ R4 V6 r" k2 M* r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。
* a( o V# e+ E S4 k
; { w* J9 V- H1 s4 @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, u- H% Y. @, P6 n
5 P' s$ i3 Q8 o. h% H, k2 lNOTAR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 ?: s6 [! S/ b: _5 e* S: Q$ ]8 p+ R' c1 N& T4 T7 @& r
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。, d" _, g- Z4 A; j/ X1 N
. l! s; l1 W* ^7 R. uNOTAR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。8 p; a/ d7 C: ^
3 A' {2 ~# q+ r6 r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。+ L% b: E2 ?7 [4 ^
& c# K" Z7 n# R
" w2 b+ l- c8 v: @# a
直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形$ \, }: j' H* Y, U$ X
5 \8 n* a" [3 w6 p3 I2 x- V! }
! _5 @: }% G3 Q* j& o直-20则是更加简单的十字形- s) x; N. r* Z2 c3 a8 O
9 x( E$ V9 _/ W% w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。/ F! q& O8 O7 T1 A
6 R. z3 v: A Z7 S5 [
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。4 n/ p, p; P0 F5 f
0 M* C1 \ r; ?; f" V1 A
$ [8 S4 I, r. M* g
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 j- q) Y- o9 m; ^7 K- [/ h* \
6 z6 c/ f) _1 q
& V5 g( W) ^; ~( H; M* C
“隐身黑鹰”的想象图8 C& K7 D4 e0 k4 t, X8 z# [3 B
9 U) z# v3 |) d) K$ B& y
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。
; `; O. ^, q: X |
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
