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中国新型直升机实现隐声 机身造型很独特

解放军直-20直升机。

直升机是一支军队战斗力的重要标志,中国研制的直-20新型直升机前不久成功进行了首飞。直-20的诞生填补了我国中型直升机的空白,也改变了我国中型直升机依赖国外进口的不利状况。

直-20是中国军队先进武器装备大家族中的新成员,在通用运输型基础上,未来可以衍生出运输型、突击型、电子战型、加油型等,广泛执行空中突击、特种部队渗透等各种军事任务,它必将成为一款耀眼的明星装备。

七年艰辛 自主创新

随着对快速机动能力、特别是对高原机动能力需求的不断增长,我国对运输直升机的需求越来越大。尤其是对起降场地要求不高,能够装进中型运输机内空运的直升机,需求更为迫切。

但中国的直升机要么太大,要么太小,一直缺乏在中间起骨干作用的中型通用直升机。为此,我国曾于20世纪80年代从美国引进过一批“黑鹰”直升机。随着“黑鹰”日益老化,加上多架“黑鹰”在高原地区失事坠毁、美国对中国实行禁运政策,中国必须依靠自己的力量研制中型直升机,以填补大型直升机和小型直升机之间的运力空缺。

从海军反潜的角度看,中国海军舰载反潜直升机,要么载重小、航程短、反潜作战效率低、只适合近岸防御,要么个头太大、安全系数低、舰载机数量少。这与中国海军走向深蓝的雄心壮志很不适应。

所以,中国海军“求贤若渴”,迫切需要一款功能强大、占据舰艇空间小的中型反潜直升机,能够前出数百公里进行大范围反潜搜索,以保护舰队安全。

为此,20世纪80年代,我国曾制定了按吨位系列发展的直升机远期规划,其中就有中型通用运输直升机。后来,我国曾尝试仿制“黑鹰”直升机,但因为当时工业水平有限,一直未能成功。

经过多年不懈努力,中国研制出了与SH-60B“海鹰”(“黑鹰”的海军型)反潜直升机处在同一个级别的发动机,为中国研制中型通用运输、反潜直升机打下了坚实基础。

在2006年的珠海航展上,中国航空工业第二集团公司展出10吨级高性能通用运输直升机的模型。随后,该机被赋予“直-20”的序号并且正式立项。经过7年艰苦攻关,终于迎来了2013年12月直-20的成功首飞。当然,直-20是大家按照直-10、20、30的序列进行的通俗化命名。它的正式装备名称,只有等服役之后才会给出。

直-20的综合技术性能符合中国的国情和实际需求,是我国直升机工业的集大成之作,集中体现了我国直升机研发的水平与能力。它的研制成功,浓缩了中国航空工业多年来自力更生、艰苦奋斗的汗水,也说明我国已经拥有全套先进直升机研发、生产体系。为研发直-20而带动的钛合金锻件等多种产品的研制成功,必将推动我国新一代直升机朝着大速度、高机动性、高生存力、高安全及可靠性等方向发展,从而进一步加速我国直升机产业的自主发展。

五大优点 一个短板

从总体布局和直升机外形来看,直-20酷似美国“黑鹰”直升机和欧洲NH-90直升机。但直-20的外形设计是靠风洞吹出来的,并不是“黑鹰”的复制品。直-20在吸收“黑鹰”设计理念的同时,也加入了中国特色的技术。它在外形细节上与“黑鹰”大有不同,而且其性能也超过“黑鹰”直升机。与“黑鹰”及国外同型先进直升机相比,直-20具有以下几个显著特点:

第一,直-20拥有低噪音的气动布局。

它采用了旋翼带尾桨式的典型布局,这是一种5桨叶旋翼和4桨叶尾桨系统。飞行时转速较低,因而振动小、噪声低。

直升机采用下平尾设计,平尾翼呈固定角度安装在尾梁的末端,是典型的反升力翼型。尾桨和S-70C“黑鹰”一样,安装在尾斜梁右侧,并没有采用“黑鹰”直升机向左倾斜20度角的尾桨设计,而是采用通常的垂直水平面安放。这说明直-20重心的布置还是放在主旋翼轴的前面。

尾桨的4片铰接式桨叶,呈“X”型(剪刀型)安装在桨毂上,而不是普通的十字型交叉结构尾桨。两对尾桨不在同一平面内,还带有弹性轴承和粘弹减摆器,减少了每对靠近的桨叶尖端涡流的气动耦合,使尾桨具有效率高、噪声小的突出优点。这一点与美军著名的AH-64“阿帕奇”武装直升机十分相似。

旋翼的外延采取了后掠布局,是一种低噪声旋翼。直升机的噪声是其容易暴露的软肋,所以,直升机的隐身,关键在于隐声。直-20采用这种设计,可在很大程度上避免出现“机未来,声先到”的不良局面。

第二,直-20拥有实用的特殊构型。

直-20的旋翼为第三代先进的球柔性旋翼。球柔性旋翼桨毂又称为三铰合一式桨毂,由弹性轴承提供桨叶的摆振,避免了全铰接式桨毂构造复杂、重量大、维护检修工作量多以及疲劳寿命低等缺点,具有结构简单、重量轻、维护方便、安全可靠的优点。桨毂支臂上装有桨叶变距摇臂,与变距拉杆相连。5个桨毂支臂与桨毂中央件之间还装有液压减摆器,可以减小直升机的振动。

该机采用了不可收的后三点式起落架。不可收的好处是在直升机突然坠落时有更强的安全性,这说明直-20在设计考虑上更重视直升机的抗坠毁和成员的存活率。后三点式起落架的好处是,在粗暴着陆时,尾轮首先触地而消除了直升机的惯性,不需要在较高的抬头姿态飞行时保护机体的尾撑或其他相关装置,从而大大减少了后机身的载荷和重量。

从实用化的角度看,尾轮的突出优点是在贴地飞行时可用作“探头”,这样,飞行员就更有信心进行超低空飞行,而不必担心直升机触地引起机体的重大损失。当直升机进行地面搬运时,后起落架与主起落架间隔距离较大,直升机更加稳定,不容易向后翻倒。这一优点在野外不平的地面上显得更为突出。直-20的起落架还有双腔式吸能装置,能使直升机以很高的下降速度着陆,并能承受近10吨的冲击载荷。

该机机身为扁平形,外形低矮,目的是为了更好地满足空运要求,有利于未来上舰时与军舰的机库相适应,还有助于减小雷达反射面积和降低地面人员目视发现的概率。

直升机的前部为全玻璃驾驶舱,舱内并排放置着正副驾驶员座椅,驾驶舱的风挡为两片式,可使驾驶员获得清晰的视野。驾驶舱后面是座舱,座舱可装载12名全副武装的士兵,中部两侧各有一扇较大的滑动舱门,便于人员迅速登机和离机。两侧舱壁从前到后安装了两对大块方形舷窗和一对圆形观察窗,便于机上人员观察窗外情况,增强了乘坐的舒适性。

直-20的油箱是抗坠毁油箱,油箱位于座舱后部,并留有内部辅助油箱、外挂辅助油箱和空中加油的管路以及接口,以进一步增大直升机的航程。

第三,直-20拥有自动化的航电系统。

直-20采用最先进的综合化航空电子系统,取消了传统的机械仪表,取而代之的是大屏幕高清晰度主动矩阵液晶显示器。驾驶员可以很方便地从仪表台的显示器上看到各种信息。包括飞行参数、导航和数字地图、动力系统信息、报警信号以及各种战术信息等。并且,这些信息可以在多个显示器之间互相切换显示。

直升机的4轴自动飞行控制系统、通信系统、大气数据系统、雷达测距系统、GPS全球定位系统和发动机管理系统等通过总线与两台中央计算机相连。这种总线型模块式结构使该机能够很好地利用先进的“外挂物管理系统”,并保证直升机在恶劣气候条件下的昼夜飞行。

第四,直-20使用了大量高质量的复合材料和新技术。

直-20的机身采用半硬壳式结构和符合“三性”(可靠性、维修性、保障性)的设计技术,并且运用了大量复合材料、新技术、新手段。包括大吨位钛合金球柔性桨毂、先进复合材料桨叶、新构型弹性元件等。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。机上运用了外场可更换模块,能最大限度地提高直升机的使用效能。

第五,直-20使用了大升力的多桨叶旋翼。

与“黑鹰”的4桨叶相比,直-20采用了5桨叶旋翼。更多的桨叶意味着更大的升力和更小的阻力,从而提升内部载重和外部吊挂性能,增大直升机的整体载重能力。同时,还意味着更小的直径和转速,这将十分有利于在狭窄空间起飞和着陆。当然,5桨叶与4桨叶相比,也增加了结构重量和维护难度。

该机机身和尾梁连接处也有较明显的过渡结构,目的是进一步优化机舱的运输性能。专家们估计,直-20的整体载重能力可达5吨左右。

但是,必须正视的是,直-20的动力系统仍需依赖进口。

发动机一直是我国航空工业的短板。目前,国外先进直升机的发动机都配有双通道全权数字电子控制系统,并采用单元体和耐久性设计,还装有综合监视诊断系统,能够对发动机实施维护。

直-20直升机面临的最大难题也是动力系统,其发动机目前仍需要依赖进口。因为国产的直升机发动机功重比低、油耗大,难以适应直-20的使用需要。当然,在使用进口发动机的同时,军用型直-20在发动机排气口安装了红外抑制器,以增强直升机的低可探测性。

用途多样 前景广阔

作为一款全新的中型运输直升机,直-20将采用一种直升机、多种构型的方式,来满足各种军用和民用的需求,并以此提高各种机型的通用化水平。因此,其发展空间很大。可在通用运输型基础上,衍生出运输型、突击型、电子战型、加油型等适用于多种需要的庞大家族。

它们可以成为具有空中突击、特种部队渗透、后勤支援、近海海域作业支援、搜救、战场运输、火力支援和中继制导等多种功能和型号的直升机,成为我国未来三军通用直升机装备的主力,广泛执行各种军事任务。未来的直-20将犹如曙光破晓,将万丈光芒洒向中华大地,人们将随处邂逅它那修长的身影。

直-20一旦入役,将会增加我军直升机的装备数量,提高陆航部队的装备自主性,大幅缓解我军缺乏特种用途直升机的窘境,为中国陆军“插上翅膀”。中国陆军就能迅速被投送到热点地区,形成机动突击能力,改变陆航仅仅只能实施支援地面作战的模式。

因此,装备直-20后,就能真正组建中国的空中突击作战部队,使陆航成为真正意义上的空中独立突击力量,并成为陆军决战的主力。直-20一旦带上导弹,再与大型运输机运-20相互配合,还可进一步提高我军的战略战役机动能力、远程投送能力和快速反应能力。

我国西藏、新疆等高原边境地区,地理条件特殊,自然环境恶劣,非常需要中型运输直升机担负抢险救灾、高原哨所补给等多种任务。要在3000米以上的高原地区自由地部署兵力和装备,直升机必须要有强大的动力和非常好的机动外形。一般的直升机很难达到这一要求。目前中国还没有一款如“黑鹰”一样的优秀中型直升机,来守卫祖国南大门的天空。一旦将直-20部署在这些地区,就能够更好地维护高原边境地区的安全稳定。因此,上高原就成为直-20的重要应用之一。

在我国区域地质灾害,特别是地震、洪水、泥石流等较为多发的情况下,维护简便、使用成本低廉的直-20在抗灾救援等方面将堪当大用。有了直-20,解放军的救灾行动将如虎添翼。所以,直-20未来很可能会成为中国航空抗灾救援力量的核心机型。

如果直-20发展成为海军型的舰载机,不仅能执行远距离巡逻、反潜、反舰、扫雷、救护等任务,还可以执行警戒、侦察、补给、反舰中继制导、远程通讯中继等任务。届时,折叠式机尾将使其占据更小的空间,一艘驱逐舰、甚至护卫舰就可搭载两架这种直升机,中国海军的反潜能力必将会向前迈出一大步。

直-20一旦加入海军陆战队,登上未来的两栖攻击舰,就可以参与夺岛作战,使我们能更好地应对岛礁冲突等各种风险。所以,有专家认为,直-20未来在战舰甲板上拥有的一片天空,甚至比在陆地上更“阳光灿烂”。

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