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主题:【原创】谈谈直-20 -- 晨枫
中国航空工业正在进入起飞阶段,歼-20、运-20、歼-10、直-10,里程碑式的重大进展佳保频传佳报频传,但对于陆军空中机动性至关重要的中型通用直升机一直是一个引人注目的缺门。在汶川地震的灾后救援中,星夜兼程的中国军队深切感受到了缺乏中型通用直升机的痛楚。12月23日,网上流传出直-20的首飞照片。这是10吨级的直升机。尽管具体数据还不知道,但这个缺门终于补上了。这是大好事。
中国的直升机是从引进的米-4开始的,在中国称为直-5。林彪集团干将周宇驰、于新野、李伟信试图逃亡蒙古的时候,就是劫持了一架直-5。当然,飞行员陈修文耍了一个花招,直升机绕回了北京,叛逃计划落空,周宇驰、于新野开枪自杀,李伟信被捕。飞行员陈修文被杀害。1980年,中国从法国引进SA-365,在中国称为直-9。这是比当时美国主流的早期UH-1直升机略为轻小但载运能力相当的直升机,但这时美国已经开始转向UH-60了,只是UH-60所代表的把中型直升机当作轻型通用直升机使用的做法对中国既太奢侈也没有合适的机型。直-9在中国是作为中型通用直升机使用的。在更早的1973年,中国就向法国购买了一小批SA-321“超黄蜂”,以后国产化了,这就是直-8。这对中国来说就是重型直升机了。但是在直-8和直-9之间是一个缺口。这其实对于欧洲也是一样。欧洲的经济实力不比美国,SA-365运载机降步兵的能力近似早期UH-1,更重的物资、车辆由SA-321一级的直升机承担,这样的轻重搭配对于80年代的欧洲够用了,对于中国也是经济和技术能力所及的顶峰了。
但是直升机引发了战场的深刻革命,空中机动性不仅极大地提高了战场机动的速度,也便于跨越山障水障;装甲化、武装化的直升机更是空中坦克,根本改变了陆军火力支援的模式。但轻型直升机的骨架太单薄,除了运兵之外,难以吊运车辆、火炮、导弹等较重的系统,也无法改装为具有较强火力和装甲的武直。UH-60的作用正在这里。UH-60在运兵方面并不比UH-1有数量级的提高,但在吊运货物方面大大强化,可以吊运悍马甚至轻量化155毫米榴弹炮,这些在过去是只有CH-46、CH-47甚至CH-53才能做到的。“额外”的垂直升力储备到了高原就是高原能力,这也是黑鹰在高原的表现比米-17更好的重要原因,这对中国有特殊重要意义。美国的航空工业基础强大,经济实力雄厚,没有利用UH-60作为武直的研发基础,但UH-60的机械是完全可以作为新一代武直的基础的。
欧洲看到了这一点,最终也转向了,法国主导的NH-90就是欧洲的响应。但由于冷战结束,欧洲经济发展迟缓,社会福利开支压力巨大,军费受到严重压缩,NH-90在1995年首飞,到2007年才开始使用,至今也只制造了160多架,不过现有订单已经超过300架。
90年代的中国是国防为经济建设让路的时代,自然谈不上研制中型直升机。但这也是苏联解体的时代,机会之窗打开,中国从俄罗斯引进了一大批米-17。这是苏联对中型通用直升机的回应,但苏联自然有苏联风格,与美国的路线不同。如果说美国UH-60代表的是轻型直升机中型化的话,苏联米-17代表的可算是重型直升机中型化了。米-17(及前身米-8)的个子比UH-60大一圈,运兵能力有所提高,但吊运能力并没有多少差别。由于机降步兵作战已经纯轻装步兵的层次,米-17属于大马拉小车,并不理想。但米-17的廉价有目共睹。2006年,沙特宣布购买65架NH-90。但一年后,沙特宣布取消协议,转而购买150架米-17和米-35(米-24大改的出口型),计划总投资大体不变,价格差别可想而知。
时间快进到21世纪10年代。中国经济已经跃居世界第二,航空科技积累也今非昔比。在成功地研制了直-10之后,用同级的动力和旋翼系统研制中型通用直升机就成了水到渠成的事情。12月23日,我们看到了结果。不过,直-20还有太多的迷需要揭开,在有更多的数据和清晰图片之前,只能对最主要的特征有所分析,尾撑正是这样一个特征。
单旋翼直升机都必须有尾撑,这是反扭力的尾桨所在。尾撑可大体分为高尾撑和低尾撑。高尾撑从机体顶部向后延伸,整体高高悬在空中。理论上尾桨可以直接装在直尾撑的顶端,但为了避免尾桨触地,实际上都在尾桨顶端加一个垂尾一样的垂直结构,尾桨安装在垂直结构顶端。高尾撑的好处是可以在机体后尾开尾门(不管是蚌壳门还是吊桥门),便于车辆进出和货物装卸;缺点是尾桨位置很高,维修不便。另外,高尾撑迫使起落架采用前三点,统统安装在机体下。这样起落架的轴距较短,在不平地面的稳定性稍差。前三点起落架对于直升机的突击着陆和起飞也不理想。突击机降的时候,直升机呈机头高度上仰的姿态,高尾撑的尾桨尽管安装在垂直结构的顶端,但依然可能危险地接近地面,容易为杂物打伤。突击起飞的时候,直升机把总距和周期距都推到最大,在垂直拉起的同时,尽快飞离是非之地。但在后的主起落架首先离地,使得孤零零的前起落架成为最后离地的一点,不利于稳定性。
低尾撑从机体底部向后延伸,好像贴着地面一样。尾桨同样安装在垂直结构顶端,但比高尾撑要低矮很多,所以维修方便。一般低尾撑结构肥大,这使得结构皮实,抗坠毁性好。另外,肥大然后收缩的尾撑减小了后体阻力,高尾撑的尾门处的向上收缩容易导致涡流,增加阻力。当然,高尾撑也可以在机体后部与尾撑结合的部位包括起来,但那样就失去可可以开尾门的好处了。说到阻力,直升机全速前进的时候,实际上不是水平飞行的,而是低着头,这样才好发挥旋翼的最大推力。但高尾撑上缘与机体齐平,低头前飞时阻力大;低尾撑上缘往后下倾斜,低头前飞是“后掠”较大,阻力较小。低尾撑一般采用后三点起落架,主起落架在机体前下方,后起落架在尾撑后端。这样轴距很长,在不平地面也容易稳定停放。在突击机降时,尾轮首先触地,确保尾桨无恙;突击起飞时,主轮最后离地,有利于稳定起飞。低尾撑还有一个重要特点:垂直结构的顶点较低,便于整机(拆下或者折叠旋翼之后)装进运-8一级的运输机。这很重要。直升机当然可以自主转场,但毕竟时间长、机械磨损大。空运性对于异地部署十分重要。但低尾撑不能开尾门。
从直-5/米-4、米-8/米-17到直-8/超黄蜂,中国直升机都是高尾撑,好处是可以开尾门,容易装卸轻型车辆和物资,但对于机降步兵快速进出没有太大的好处。连没有尾门的SA-365/直-9都是高尾撑。
直-5/米-4
米-17
直-8/超黄蜂
直-9/SA-365
但黑鹰是低尾撑,直-20也是这个样子的。
黑鹰
直-20与黑鹰对比
据说中国的武直-10和直-20有很浓重的Eurocopter的元素,但Eurocopter的Cougar和NH90也是高尾撑。
EC-725 Cougar
NH-90
但高尾撑也可以“包络”起来,减少后体阻力,像EH-101:
反潜型,减小阻力
Utility型,便于装卸
但中国直-20没有“欧化”到底,而是“美风为本,欧风为用”。个人猜想:走低尾撑的路线反映了中国对10吨级通用直升机的定位,这不是运输直升机,而是突击直升机,主要用于敌前机降。这是空中突击,而不仅是空中机动。中国将另外研制更重(比如20吨级)的直升机,那才是运输直升机。
希望Z20加速试飞,尽快发展舰载反潜型。
黑鹰能用运八运,估计把土鳖给羡慕坏了,一定要山寨一个。所以尾撑不能高,要不运起来就麻烦啦。
另外10吨级的直升机实在装不了什么大东西,NH90那个尾门就是个鸡肋,比如这个图片就很有笑果
开出来的迷你小车完全可以用在高尔夫球场上嘛。另外尾巴上开门还得担心下飞机时被尾桨打到,所以不要也罢。
中国文革后根本不重视直升机。
直五造了500多架,1979年停产,所以这句话估计就是说,直五停产以后到2010年的30年间,总产量不过三百多架。平均每年10架,这么点产量没必要自己设计个机型出来,引进的直八直九将就用吧。
通用直升机完全可以自己造,直五(米4)是活塞发动机,直六在直五的基础上改用涡轴五发动机,最终因为发动机不行停产,其实直八配三台涡轴六,两台涡轴六完全可以带起直六来,米8系列就是这么从米4发展来的。其实就是不重视。
另外涡轴六长期以来国产化没过关也说明不重视,涡轴六是60年代初的东西。据说涡轴六这老掉牙的东西在进行改进,可以增加到1500千瓦。所以看起来直八要大批量装备,估计这个就是您说的跟直20搭配的运输直升机。
现在有钱了,新型号不停往外出,世界最大的直升机公司欧洲直升机公司年产量也就500架,中国目前年产量200架,翻一番(应该是很轻松的事儿)估计就在世界上排前三啦。
尾撑下端大体与机腹接近的。它应该可以象Z20一样改为后三点式起落架--把后轮加个较长的液压减震机构吧?
从几种机型对比看,它明显更接近低尾撑的样子吧?
盼赐教。
尾撑从机体顶部水平后延,这就是高尾撑;从机体底部水平后延,就是低尾撑。
不过直8估计是不堪重任了,会重新设计一个的。直-8最大起飞重量只有13吨,估计有效载荷实际上比直-20多不了多少。这是1966年首飞的老家伙了,该退了。
比起黑鹰来,略有弧度。
但比直8等高尾撑的那种跳空,差异还是很大的。
不过从它起落架布置看,应该是尾撑结构不够坚固?所以老大你把它判定为高尾撑也是有道理的。
直8改出来的,三台涡轴六改进型发动机。既然已经给了新编号,估计不会有全新设计的啦
CH-47F要22.7吨最大起飞重量呢。这倒不是攀比,而是美国这样划定重量级是有根据的。15吨太接近了。
直-20用低尾撑还有便于空运的好处。
五叶桨,或许可以算是欧美杂交的一个证据
速度快时压力更大,直-20要在青藏高原上用,那里很难产生足够的升力,而且中国发动机还是让人不放心,即使运输也要多照顾一点升力。黑鹰很优秀,值得模仿,而且你也说了,高尾撑也可以“包络”起来,所以阻力不是用低尾撑的原因。
黑鹰的外形设计的最主要影响因素就是为了能装进C-130空运,中国是一个幅员辽阔的国家,对直升机有快速远程机动的需求,如果采用高尾撑结构,就没法用运8空运了。