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攻克旋翼除冰技术,“中国版黑鹰”直20照片曝光

2018-02-24 20:59:34 点击: 来源: 止戈网 反馈
导读:近日,网上出现了涂刷军徽的直20直升机进行飞行的清晰照片。此外,直20在中航工业试飞院停放的正面高清照片也出现在网上。实际上,自去年下半年开始,有关直20开始进入我军试用的照片和相关消息就在网上不时闪现,但是照片清晰度都没有现在这样清晰,这说明直20的面纱正在越来越多地被掀开。

 

近日,网上出现了涂刷军徽的直20直升机进行飞行的清晰照片。此外,直20在中航工业试飞院停放的正面高清照片也出现在网上。实际上,自去年下半年开始,有关直20开始进入我军试用的照片和相关消息就在网上不时闪现,但是照片清晰度都没有现在这样清晰,这说明直20的面纱正在越来越多地被掀开。

直20是我国参考美国“黑鹰”研制的一款新型10吨级通用直升机,不仅填补了我国在这个级别直升机的空白,而且标志着我国的直升机技术有了很大进步。

我国对于直升机的使用要求一直很高,简单说就是直升机要具有全域、全时、复杂气候的使用能力。“全域”是指直升机必须满足我国复杂地形环境,如高原、高湿、岛屿、山地等特殊环境;“全时”是指全天候使用能力,也就是无论白天还是黑夜,直升机都能进行飞行;“复杂气候”是指直升机在风、沙、雨、雪、结冰等恶劣气候条件下必须能正常使用。

对直升机来说,桨毂、桨叶、涡轴发动机、减速器是最关键的几项技术。桨毂是通过转动轴连接桨叶和发动机的部件,结构非常复杂,既要轻还要结实耐用,通常是由钛合金、铝锂合金等制作。我国现在已经完全掌握了先进的球柔性桨毂技术,桨毂的钛合金锻件无论从锻件结构、尺寸以及各项性能指标上看,都达到了国外同类产品的先进水平。它不仅降低了直升机的重量,使直升机具有较好的控制性和机动性,还可大大提高其使用寿命以及耐腐蚀性能。

桨叶是提供直升机上升、下降、前进、倒退等各种力的部件,作用类似于固定翼飞机的机翼。现代的直升机桨叶是妥妥的高技术,其桨叶形状、材料等性能在很大程度上决定着直升机的性能。世界上的直升机桨叶已经从早期的金属桨叶发展到复合材料桨叶,后者不但重量轻、振动小,而且耐腐蚀、使用寿命高、噪声小。

根据《中国航空报》2014年12月9日报道,中国直升机设计研究所数年之前就已经掌握了第三代先进旋翼系统的研制技术,实现了旋翼研制技术的跨越发展。特别是在大吨位钛合金球柔性桨毂、先进复合材料桨叶等方面取得了重大突破,研制出新构型弹性元件,解决了钛合金锻造和机械加工的技术难题。与此同时,贵州安大航空锻造公司研制生产的新型直升机桨毂钛合金锻件也达到了国外同类产品先进水平,锻件结构、尺寸及各项性能指标全面满足新型直升机设计和使用要求。直20作为我国自研的最新型直升机,自然也就采用了钛合金球柔性桨毂、先进复合材料桨叶、新构型弹性元件。值得一提的是,直20的旋翼采用的是5叶桨,而不是“黑鹰”那样的4叶桨。在中型以上直升机上应用5叶桨,俄罗斯直升机最常见,像米-8、米-17、米-171、米-24、米-28等都是5叶桨。更多的桨叶意味着更大的升力,或者更小的直径,或者更低的转速(可以降低噪声和振动,或者为增速留有空间)。在发动机功率相同的情况下,多1片桨叶则能提供的升力就更大;或者在发动机功率较低的情况下,依靠增多桨叶数量来弥补发动机功率不足,保证直升机有足够的升力。而从“黑鹰”的旋翼直径只有16.4米的情况推测,直20的旋翼直径没有再减小的必要,那么增加1片桨叶很可能是为了提供更大的升力。

从直20在地面停放的照片也可以看出,其桨叶比较硬挺,下垂较小,与西方直升机基本相同,这说明直20不需要用过度的柔性来换取疲劳寿命,代表了很高的材料和设计技术。而从直10飞行时旋翼转动噪声不大的情况推测,桨毂构型与桨叶数量与直10相似的直20在旋翼转动时的噪声也不会大,有利于隐蔽飞行。

天津直博会上的涡轴-16

涡轴发动机和减速器曾经是制约我国直升机发展的两个最大技术障碍。由于缺乏大功率涡轴发动机,我国的国产直升机普遍偏小,例如直10在研制过程中就因最初配套的加拿大普·惠PT6涡轴发动机断供,只能采用功率降低的涡轴9发动机,使得直10不得不减重、减载荷。但是现在,我国已经研制出了大功率涡轴发动机,例如在2016年珠海航展上就展出了1300千瓦级涡轴16和未命名的1600千瓦级涡轴发动机。单就功率来看,后者略大于“黑鹰”最新型号UH-60M的T700-T6E的1577千瓦。而根据国内媒体在2016年珠海航展期间的报道,直20采用的就是2台1600千瓦涡轴发动机。强劲的动力,将让直20具备比较出色的高原和高温环境适应性

减速器方面,不同级别的直升机所采用的减速器是不同的,因此直20无法借用6吨级的直15或13吨级的直8/18,必须进行全新研制。这种新的减速器采用单元体设计,单元体之间具有高度互换性,每个单元体都具备自我诊断能力,并且具备像“黑鹰”那样在无滑油润滑时能干运转30分钟的能力。

其他如旋翼除冰技术、电传操纵技术等,我国现在也已攻克技术难关。据新华社2017年9月29日报道,直升机所总设计师、航空工业首席技术专家邓景辉介绍说,旋翼除冰技术的关键是通过对复合材料内埋加热组件的热功率密度进行精准控制,如果温度高了可能烧坏桨叶,温度低了又无法除冰,可能导致灾难性的后果。此外,加热组件埋在桨叶中,如何在桨叶高速旋转下保证组件的寿命和可靠性,涉及的技术问题非常复杂,因此也成为了美国和法国的不传之秘。但是我国技术人员经过努力,最终攻克了这项先进的旋翼除冰技术。

直20对提高中国陆军的机动能力具有重大意义,尤其是在高原山地这类特殊地形条件下直20的重要性就更加明显。中国陆军长久以来的短板之一就是空中机动能力弱,这是因为中国的军用直升机产业基础薄弱,而且发展比较缓慢,导致中国在相当长时期内无法按照自己的实际需求发展直升机装备,基本处于被动状态,“能拿来什么机型用什么机型”。

例如中国陆军航空兵大规模装备的4吨级直9系列直升机是法国民用版“海豚”的底子,不仅运量小,而且高原和高温环境适应性差。根据国外军用直升机的装备发展趋势和效果看,军用直升机就要有个军用直升机的技术条件,用民用直升机转军用很难满足实际的装备要求。

从俄罗斯进口的10吨级米-17/171中型通用直升机倒是具有较好的运输能力,中国陆航在多年使用米-17/171直升机进行的演习和救灾行动中,清楚地感受到了其大机身货舱和尾舱门的巨大价值。米-17/171的货舱尺寸为5.34×2.34×1.8米,明显超过了西方同等规格的直升机。所以米-17/171的4吨有效载荷虽然与“黑鹰”基本相同,但大尺寸机舱内可装载30-36名武装步兵,数量要比“黑鹰”最初设计的11名高3倍。米-17/171为单兵重量分配的载荷虽然较小,但也能够在正常使用条件下实现满载运输,同时运载12副担架更是“黑鹰”难以比拟的优势。而米-17直升机带跳板的后舱门所提供的战术价值就更加明显——在采用可平放打开的后跳板时,乘员舱内的步兵在贴地悬停时即可下机,全机30-36人可在15秒内全部离开直升机,国内装备大多数轻型车辆都可自行驶入机舱,也可单机运输单兵防空和反坦克导弹的成套作战班组。

尽管米-17/171运量大、装载灵活度高,但也存在自重大、机体高度和长度大、旋翼直径大(21.29米)、传动系统性能低、机体寿命较短、机载设备比较落后、可靠性和可维护性较低等诸多不足,不但效费比较低,而且在复杂地形条件下的适应性也比较低,特别是高原性能与“黑鹰”差距明显,即使是专门针对高原环境改进的米-17V7也还是不如“黑鹰”。对于中国陆航来说,如果大量采购米-17/171,还会带来一个麻烦,就是受制于人。所以,米-17/171不能成为中国陆航未来的中型通用直升机主力。

中国陆航装备的直8/18则属于13吨级直升机,不但造价较高,而且与米-17系列的功能还存在重叠,所以装备数量不会太多。

需要强调的是,通过装备直9、米-17/171、直8/18,中国陆军建立起了建制内的直升机机动作战部队,利用直升机机动的中国陆军已经不再是轻步兵。而且随着直升机数量的增多和使用经验的丰富,中国陆航的眼界也与以往大不相同,对新装备和新技术的发展方向有了自己的独特认识。更重要的是在建立陆航后,直升机机动的战术价值体现的更加清楚。在摆脱了早期简陋的直升机应用思想之后,中国陆航对直升机也有了新的目标定位。像直10武装直升机以及现在的直20等都是中国建立独立直升机装备体系的新开端

直20未来必然是中国陆航的通用直升机主力而且在设计上没有参考米-17/171,而是运量相对较小、装载灵活度较低的“黑鹰”,除了看中“黑鹰”总体设计比较先进、高原和高温环境适应性强、便于空运之外,还有非常重要的一点,就是易于变型。美国的“黑鹰”宛如变形金刚,发展出了很多变型,如特种战型、电子战型、突击运输型、搜救型、舰载型等,能够同时满足陆军、海军、海军陆战队和空军的不同需求,极大地减少了直升机型号、采购和使用成本、勤务负担,装备效益之高无与伦比。因此,直20在设计上参考“黑鹰”,未来也就会像“黑鹰”一样发展出多种变型,尤其是海军舰载型很可能是最重要的一种变型,搭载到驱逐舰、护卫舰、航母、船坞登陆舰、多用途登陆舰以及未来可能出现的两栖攻击舰上,取代目前的直9C/D和卡-28,大幅提高中国海军的反潜、反舰、垂直登陆、垂直补给、海上搜救等多种航空任务能力。

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