|
|
本帖最后由 晨枫 于 2021-5-31 15:12 编辑 + |4 o9 P5 D: x- s) N0 s; \
1 W& a* F4 l% b3 U9 ?" m
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 }9 r& b+ g1 r' h z9 K
3 m" y' n! |5 s* {
4 K) \2 F e7 Y* o神秘的新型直升机& E2 P; ?0 |) }
+ r8 P% b8 F4 J0 w$ ~
: i+ Q; C3 s3 u; Z( i具有明显的直-20的影响，但又有很多不同
8 D+ A0 U' K0 t" u4 {5 A5 k; ~7 e* R% D8 K7 v R$ O. z! I
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。; O( ]! l; W* G% {8 j" ~1 U
7 ]7 R! a0 z- x1 h; m
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。0 w) Z1 r6 |' i8 `. U1 K
2 W. V$ x5 H- J; W$ f! Z& C( |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。% b3 l1 Q6 ?9 _
! l1 X5 V* D H& f+ s1 H/ @3 H
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。2 x! o! b( J+ l: h0 E
8 o/ W, y1 L# r7 N3 }
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。0 i3 E, O) N8 d ~8 A& z0 \
* I! c0 s6 l: R) B4 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。3 ~, X$ R8 n2 @, I5 ^' N( |: d
$ S, Z1 U! p7 Q# ?+ n4 y+ T
/ s0 L+ R8 u4 {1 B- M$ _( U F
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
) R! ^: y8 D! C- }* J# C) ]( ?- M- j! z- Z8 n, b! X! N: {
' G2 o9 p; `6 `/ D
早期“黑鹰”稍好一点，但相差不多- ?. e" S; R6 }& K
8 k( b+ P8 s* ]( w2 F o
7 v" F* T3 k, G9 \* \) F! N. O9 i- ~8 KNH-90的喷口90度向外，红外隐身要好很多7 H0 q4 `6 }$ o
& [. i" ~$ o# J8 L
) j- |' _* r: u9 P1 g# I6 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
% M7 r2 W8 |% I4 W7 p
/ q2 _) i) `7 f* ?- x
6 e) P3 g/ n4 o9 ^9 a+ c2 S* wH-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
! }" P9 i' \' z5 m
# x! M* t* c6 Q+ i! ~( S
c5 h; t! W L' Z% V5 O
A-109向外、向上各转45度，效果比H-160更好' O, b0 l( ~1 q' x- G
# u- w {; F2 h* P# o
, A. ~6 q9 j* h$ e“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& r# m6 x6 L/ l: u' o1 N) ?, e% ^* G
3 L3 y! t# g* ]+ j* e
. a7 y: Q, _/ D t% c; `
空军敌后搜救用的MH/HH-60具有更加复杂的喷气冷却装置# Y# S* Z' F1 p( L. r& n$ Y+ ~& A" O# ~
. w% a- g/ ?/ e0 U6 g
6 O2 ?- \7 ~3 N- f( p8 r$ C$ M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8 v( q4 \4 X/ H) J% E' A
( w6 O) I6 G' u
3 S' D- F( E" J, g% e% g从3D模型可以看到冷却空气进气口- o6 W2 x, a0 g1 |; ^7 E: _
+ U% l" U; F: @
6 b( `; Y: O; `
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
3 e/ r+ h6 k h6 C4 s) r9 r D2 J4 O, n& g; F1 O
" ]) q: w1 _- E实际上条状排气口在尾撑两侧的侧下
+ `9 f$ o: m0 ]! y
2 b" f: d: i1 P+ u& w; a7 U! Q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。
$ j6 S3 t) n' D5 T' A1 `: U) _& Q+ s1 g$ K# ?
“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。
. w2 j. ~8 D6 T7 w
! V z7 k& z" S( O7 |: F/ i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。: \6 a9 A P- A7 y0 N" Y7 I
7 Z2 t! q# |, h. Q3 ~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。! N2 \. n; a2 v9 u
7 V2 ~+ z' q3 @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。
, W. V! ]) a" z) q6 y) R
+ p3 N# `, K# h/ d& S
4 G4 C& m: g) N2 Y( H
NOTAR就是没有尾桨的意思
8 |' X/ o( u- U
% s5 s9 v! h$ t6 q* W5 L' }
4 x5 j' O8 u2 q9 o0 g/ {/ c9 b“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
$ r- r: R, r1 @$ a5 j& {$ o- h# W; Q7 Y' f7 K; 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。( @( K! K5 L. S& |" o+ j; l1 y
! k4 F# q) H0 j2 L
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。
3 ], f& A7 ^6 x f, o0 n% B% U6 m x1 Q! g
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。
" a) V4 h7 D# t
7 t$ f4 C$ X5 n9 D" E9 K c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。
( k9 ?) e, o! h
% ]# D' R/ X( Q" V) j6 nNOTAR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。
' U% Q; @& G! t
. ?3 n" _3 w, i! J) w/ e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。
) K/ ^: I8 W! E& P- O8 n z0 s" Z! j/ t' k( y$ F: ]+ f8 C; T* T
3 O9 [! S8 a& Q' i# P- o* j; @直-10的尾桨是剪刀形，或者说是背对背的V形
; I9 D$ p/ ^8 s; F6 c9 P, }" {8 W. [ b/ u" n" P: w0 f
; i4 v) v- n+ ]" |& G* j( M
直-20则是更加简单的十字形6 E h* P% |1 e H
. j, `: p+ P& o8 D; i! }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。+ A+ H: B5 t3 _
! e9 C4 N C0 @. L$ p. {. U& @( F
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。$ O* F3 ]$ p4 n5 g2 D1 R. I& s! N: h
' m6 ^ `* f* V" H& q) C# Y5 b
) K3 C7 ~. m8 O! i( z8 i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
& g7 @! ^; |& w6 {3 l! @3 {: y) w4 d7 S4 q* C8 R& ?) R
3 V7 l" }$ {" [& Z4 a3 [. e3 Y“隐身黑鹰”的想象图) G5 w- C& e) ?
; N. Q/ O' ~, J" e5 Y4 K7 H
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。
! a4 f. s: A6 R) {7 j1 ^# Z9 v. Q& u- i |
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
