谈谈隐身直-20

晨枫

6 ^6 J3 ~  Z6 ^
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：


9 o& i& x7 u) m; p7 p4 {神秘的新型直升机
4 l" i+ M& c# U' }- y2 ~
, C7 n; x+ @$ G2 j+ s: _& n: e
4 k' l6 d2 q3 F1 d; b! }" k% C: n具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
. M2 z  T' n3 g8 ^: b+ k# R
4 v; @4 H3 ]7 O0 T/ b% o/ L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。

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 F) E9 p7 S0 h* d  X' C" M
% M( ^) r( J3 _6 r0 e& 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。

. A9 e2 b0 u- i* T: y; m+ a3 l2 A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 q4 d! N) X, w7 {1 _
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。

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。
) B. E! Z4 S0 y: m; k
: M4 P3 ^4 `3 H. K/ T7 C
+ y0 H0 t$ E/ w# k& ^: h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
; {4 S* w  b/ {) k: w. m4 L4 e
* R4 {2 Y! M3 I  h
: v2 ^* p/ j9 x9 ?  D. Z# m早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多


NH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多

( n* o. _7 w- A- z, S: d
% @( p+ E9 X; d0 O0 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 f7 |0 M. B: T. nH-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
5 u8 g0 v1 b; X1 |  E3 D* u
! o, `& l0 e# M, P! N# l
, P- H: t4 i% p; j4 b2 QA-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好


: D1 c, T! B( R; O+ q0 s) ]3 t“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

3 E) ~% g! ]+ ^; H& Q
! c& u1 \1 q  `6 t  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

4 C0 r7 D: V+ v3 y" b. ?# Q
8 v! f. p; K; m4 i2 N, I. H! O! ?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
; V) B. ?* Y+ c; E4 V" |6 I2 f& @

从3D模型可以看到冷却空气进气口

4 ~" m4 ]# x! h6 E+ n5 }  w3 A
* K2 @5 I2 V. k2 e  r, ~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
9 T  k* m9 m2 q" t/ l0 O

0 m# y2 ?$ g% b" O8 p9 o6 Q7 ^实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下

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。
. y+ Q5 {( q( ~/ i, W. A
( k3 H* a- z3 R. D( i, r3 H" l$ W9 f“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。

+ Z- C$ d9 {% ?7 Q  G% e* B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。

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。

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。
+ Y$ F. M. v& R
  W- Z6 y  s: H8 d1 b1 f
NOTAR就是没有尾桨的意思

# p! H2 U/ o( `+ G. @) H5 Q+ s
“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

' }% N, e6 _- v! ^. `3 _! u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。
- @: J: [7 S- F( k; I/ ]5 P/ g
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。

% j) w7 u$ ]) g! T9 V8 WNOTAR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。
4 ]7 G. x9 G5 M5 b" D2 t
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。

4 U; }0 G' t2 l2 N1 i) z3 vNOTAR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。
( A. J7 o8 x  G% u' W
9 j( M! E7 a# 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。
' ?$ g8 d  `! f

直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形

4 X- g- L) g4 ~* K
直-20则是更加简单的十字形
; q. R5 O5 W/ q# e
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。

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。
% Z8 u( M. y" k& n3 W3 `

8 k9 H4 t( z: a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
$ d2 [/ F% \% Z6 u9 s
; S2 P7 y7 g( x* ]( g. O9 @& _6 h
* C1 J- [# ?+ Y# Y# }“隐身黑鹰”的想象图
* Z0 j* s; ~, w, @7 J  d
: a) @& J* S/ T' q' C( j  v& U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。
& z; l* k0 V0 J. q/ S( d0 |4 C+ m( _

重点

尾桨十字式

晨枫

重点 发表于 2021-6-1 01:59
7 O0 _& P% I8 ]4 E尾桨十字式

我也看到这个。基本瞎扯

鳕鱼邪恶

3 {/ j* D) A0 @3 y( K3 P# S6 h0 I
http://www.aswetalk.net/bbs/foru ... 3D&noupdate=yes
0 {! ^' V" }( T) p* ?0 l

  x- l& h4 R  Y! [( N直20挂导弹？这是走雌鹿的路线吗？

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2021-6-1 11:35
http://www.aswetalk.net/bbs/forum.php?mod=attachment&aid=OTUyNjl8M2ZkOWIzZjh8MTYyMjU2NzcxNnw0MjYxfDE ...

2 X" V* i( |( B! R1 o谈不上。运直也是可以搞副业的。

' h+ d% e$ b4 c. o7 m5 z! M
8 H' L7 d' U/ k. a黑鹰也有时兼职带导弹的