|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑
6 U" I7 ?7 y2 F4 H5 Y4 N8 K$ p- S* p [0 o
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：, A* }( l5 s( w" N2 P2 d
% I% W$ m/ M" F/ i) W4 X# u
1 L; _; b+ j% I' m; g5 Y7 `
神秘的新型直升机
% W$ d5 i8 `- D2 ~) W2 m
: c( ^7 z {$ K/ q: _6 |6 O
: p X, A7 @ C/ ^具有明显的直-20的影响，但又有很多不同4 Q) N! Q+ g1 g# P0 X; I# i, @
, P4 B/ x5 R' c/ L2 \% 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。/ ~; j9 \9 C! Q+ w
/ h3 b' y9 o2 q6 P/ o4 w% b
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。2 j& ~) [' s1 p" b
6 m+ p/ n0 u& ]7 n0 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。
8 Q j C2 x" s) I+ v o% C# Z# B1 }0 }$ D% ]2 s1 Y
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。) ]0 Q+ q" J. ^2 q" N& I2 M# t! k
, E8 u. W6 X1 k4 L
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。
" s9 A9 ?2 P8 u( z) Z: t
4 `; ^8 A" ^ G- |0 a6 x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。$ ]. L( w# k; u8 c; q4 m
8 _ e' i1 t1 a- U3 K. C4 o( U
; Y7 b! \" E" F$ t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* K+ l; u& ^" s6 g
: e1 p: s1 e( n1 i w( G
3 I3 \5 {+ ~ B+ p: U+ z) i/ o8 ]早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多8 ~) i! T: B7 a- f* H$ S/ z
6 h8 q5 x# {' A
/ i/ E+ S, \! T6 j' X& L! nNH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多
0 }( c1 [6 D% g2 G9 n' c' i% n. a8 b
- O* p/ [9 e& a/ r
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
6 n: K4 h4 J7 T+ y1 j4 W9 B O+ D1 X2 i6 ~! ~
: G( |( L( V& o$ f: y. 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, c% }) G# m3 n' q9 a3 t2 z$ X) N
& A9 u( d1 W- O4 S9 ?/ p3 j
# H; G$ L# W/ r3 QA-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好
! x0 y7 i) A8 U, e
6 E/ f0 l- [4 e
6 R ]9 ^" G: C: A6 J
“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
1 E! Z2 k( @6 \& j$ g: A4 ]4 g, d! o i
" S5 K1 ?' _: E" J* o7 d空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置
" w" @" a. {" P/ n) K5 Y; i. G0 G+ _7 {
& b4 c% _- K* R& `2 e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
0 D8 s0 l' Q3 t
! g: b" ^. V- t4 a
0 U9 d7 L2 G3 b6 E( M% C; e/ V6 [
从3D模型可以看到冷却空气进气口
5 Z) Z. f# a7 D3 K3 e$ g! z! W/ d9 `! k3 x0 X* m& ]5 ~
1 q" ]+ v" F, r3 n$ n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
! t, U+ u' t6 P: o! {7 W. k" M3 n
" @! x {9 v- L$ h% z) U
' ]( Q ?) l/ }9 T2 U实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下
1 I+ v+ _/ c4 }0 ]! }$ h' A, S: \; N) Y! ~
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。
; f) v) C" X% M- ]' q4 z5 ^" Q) h* T1 g5 t0 D) p5 X" V0 ?0 G- A
“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。3 ^) _8 T5 U. t2 _5 ?
. N. O+ f: z6 r
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。
$ S9 x0 O, T5 _ i1 Z3 s6 J
$ h7 |% d1 Z: V% r& p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。- x1 _3 [% I4 j/ B0 w" J
( d/ }# c/ h' L @
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。
% S1 i' W5 w& F, V3 u( W3 }5 b( `* P2 g
- d: P* c9 C- A+ aNOTAR就是没有尾桨的意思$ y+ p2 g0 v9 O8 W- w4 f: K9 D
6 ^! ]! D2 I( ]" j
+ {; A, M* F% m' K8 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
3 R7 v6 x* s, t- L* C9 M& r: q' Z* T
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。7 a# I, _" ?1 y" h6 S
% _0 a0 U9 }. \9 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。% p7 s* A1 U9 @9 B1 }" A9 M# T) M
6 P+ i# G' ^0 R# C/ 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。
; Y/ N. i2 W+ U5 b2 b+ p. U! \% d- j
8 @9 q0 P3 r4 b* h1 `1 f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。
! }( S! L1 P- s* [( ^! _* `# k
% ?0 m4 F9 {& C2 E( iNOTAR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。
* _, O1 a0 Q3 f* J! U
2 }8 I- V' h T: @1 I$ I ~7 I; L, ~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。) u7 ]* I7 {2 y3 v& _
5 Y* M* F. O/ r
; k; J" Q$ P4 t: U# @; M
直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形) ~0 i" x& t+ O. P: V% D9 G A
6 k* c8 U2 e5 _ b! C5 h! O( X" ]% i
6 z" @, K9 u0 H+ y* P
直-20则是更加简单的十字形
& L4 H! h# L7 ]9 Q2 D" P9 k" O) f- f9 Q5 {& v
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。' B, ]$ I5 x2 {
, g: w8 u# \* ?& L/ n
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。' _1 A, n( ?0 m
2 O( D3 R7 g- x4 w. Y8 e# \
+ f+ [$ \0 |( b. h B) K3 q3 R" b
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
x2 y1 I8 x' F8 T/ |8 O, @
. M k; Y8 B x8 ]7 y/ e3 H3 \
8 t0 y: N/ J9 d8 v
“隐身黑鹰”的想象图5 ]" C) r' r* {
, t0 h; ^( _! b6 j
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。
8 Q6 f. p7 E% M |
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
