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技術派丨攻克旋翼除冰技術,軍徽涂裝直20照片浮現


我國對于直升機的使用要求一直很高,簡單說就是直升機要具有全域、全時、復雜氣候的使用能力?!叭颉笔侵钢鄙龣C必須滿足我國復雜地形環境,如高原、高濕、島嶼、山地等特殊環境;“全時”是指全天候使用能力,也就是無論白天還是黑夜,直升機都能進行飛行;“復雜氣候”是指直升機在風、沙、雨、雪、結冰等惡劣氣候條件下必須能正常使用。
對直升機來說,槳轂、槳葉、渦軸發動機、減速器是最關鍵的幾項技術。槳轂是通過轉動軸連接槳葉和發動機的部件,結構非常復雜,既要輕還要結實耐用,通常是由鈦合金、鋁鋰合金等制作。我國現在已經完全掌握了先進的球柔性槳轂技術,槳轂的鈦合金鍛件無論從鍛件結構、尺寸以及各項性能指標上看,都達到了國外同類產品的先進水平。它不僅降低了直升機的重量,使直升機具有較好的控制性和機動性,還可大大提高其使用壽命以及耐腐蝕性能。
槳葉是提供直升機上升、下降、前進、倒退等各種力的部件,作用類似于固定翼飛機的機翼?,F代的直升機槳葉是妥妥的高技術,其槳葉形狀、材料等性能在很大程度上決定著直升機的性能。世界上的直升機槳葉已經從早期的金屬槳葉發展到復合材料槳葉,后者不但重量輕、振動小,而且耐腐蝕、使用壽命高、噪聲小。

值得一提的是,直20的旋翼采用的是5葉槳,而不是“黑鷹”那樣的4葉槳。在中型以上直升機上應用5葉槳,俄羅斯直升機最常見,像米-8、米-17、米-171、米-24、米-28等都是5葉槳。更多的槳葉意味著更大的升力,或者更小的直徑,或者更低的轉速(可以降低噪聲和振動,或者為增速留有空間)。在發動機功率相同的情況下,多1片槳葉則能提供的升力就更大;或者在發動機功率較低的情況下,依靠增多槳葉數量來彌補發動機功率不足,保證直升機有足夠的升力。而從“黑鷹”的旋翼直徑只有16.4米的情況推測,直20的旋翼直徑沒有再減小的必要,那么增加1片槳葉很可能是為了提供更大的升力。
從直20在地面停放的照片也可以看出,其槳葉比較硬挺,下垂較小,與西方直升機基本相同,這說明直20不需要用過度的柔性來換取疲勞壽命,代表了很高的材料和設計技術。而從直10飛行時旋翼轉動噪聲不大的情況推測,槳轂構型與槳葉數量與直10相似的直20在旋翼轉動時的噪聲也不會大,有利于隱蔽飛行。

渦軸發動機和減速器曾經是制約我國直升機發展的兩個最大技術障礙。由于缺乏大功率渦軸發動機,我國的國產直升機普遍偏小,例如直10在研制過程中就因最初配套的加拿大普·惠PT6渦軸發動機斷供,只能采用功率降低的渦軸9發動機,使得直10不得不減重、減載荷。但是現在,我國已經研制出了大功率渦軸發動機,例如在2016年珠海航展上就展出了1300千瓦級渦軸16和未命名的1600千瓦級渦軸發動機。單就功率來看,后者略大于“黑鷹”最新型號UH-60M的T700-T6E的1577千瓦。而根據國內媒體在2016年珠海航展期間的報道,直20采用的就是2臺1600千瓦渦軸發動機。強勁的動力,將讓直20具備比較出色的高原和高溫環境適應性。

其他如旋翼除冰技術、電傳操縱技術等,我國現在也已攻克技術難關。據新華社2017年9月29日報道,直升機所總設計師、航空工業首席技術專家鄧景輝介紹說,旋翼除冰技術的關鍵是通過對復合材料內埋加熱組件的熱功率密度進行精準控制,如果溫度高了可能燒壞槳葉,溫度低了又無法除冰,可能導致災難性的后果。此外,加熱組件埋在槳葉中,如何在槳葉高速旋轉下保證組件的壽命和可靠性,涉及的技術問題非常復雜,因此也成為了美國和法國的不傳之秘。但是我國技術人員經過努力,最終攻克了這項先進的旋翼除冰技術。
直20對提高中國陸軍的機動能力具有重大意義,尤其是在高原山地這類特殊地形條件下直20的重要性就更加明顯。中國陸軍長久以來的短板之一就是空中機動能力弱,這是因為中國的軍用直升機產業基礎薄弱,而且發展比較緩慢,導致中國在相當長時期內無法按照自己的實際需求發展直升機裝備,基本處于被動狀態,“能拿來什么機型用什么機型”。

從俄羅斯進口的10噸級米-17/171中型通用直升機倒是具有較好的運輸能力,中國陸航在多年使用米-17/171直升機進行的演習和救災行動中,清楚地感受到了其大機身貨艙和尾艙門的巨大價值。米-17/171的貨艙尺寸為5.34×2.34×1.8米,明顯超過了西方同等規格的直升機。所以米-17/171的4噸有效載荷雖然與“黑鷹”基本相同,但大尺寸機艙內可裝載30-36名武裝步兵,數量要比“黑鷹”最初設計的11名高3倍。米-17/171為單兵重量分配的載荷雖然較小,但也能夠在正常使用條件下實現滿載運輸,同時運載12副擔架更是“黑鷹”難以比擬的優勢。而米-17直升機帶跳板的后艙門所提供的戰術價值就更加明顯——在采用可平放打開的后跳板時,乘員艙內的步兵在貼地懸停時即可下機,全機30-36人可在15秒內全部離開直升機,國內裝備大多數輕型車輛都可自行駛入機艙,也可單機運輸單兵防空和反坦克導彈的成套作戰班組。

中國陸航裝備的直8/18則屬于13噸級直升機,不但造價較高,而且與米-17系列的功能還存在重疊,所以裝備數量不會太多。


(本文首發于微信公號@每日軍情,由《聯合防務》團隊推出)





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