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美武直试飞或代替"阿帕奇"和"黑鹰",我国也在研究

2019-11-18 19:15:43 来源: 网易谈兵 举报
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(原标题:美武直试飞或代替"阿帕奇"和"黑鹰",我国也在研究)

美国波音公司于近日宣布,与西科斯基公司合研的第一架完整体SB-1“大胆”复合旋翼直升机成功完成了首次试飞。

美武直试飞或代替阿帕奇和黑鹰,我国也在研究

SB-1于今年3月首次试飞,不过当时的并非“完整体”,未安装旋翼整流罩。图为SB-1完整体试飞。

SB-1是波音-西科斯基合研S-97“突袭者”的大型化版本,现在正在实机测试的是常规运输型。如果竞标成功,则有可能替代现役的UH-60“黑鹰”通用直升机。而在其基础上改进而来的武装攻击型则可能用来替代AH-64“阿帕奇”武装直升机。

美军在经历21世纪初的“反恐战争”后发现陆军现有的直升机部队已耗损严重,而且相关厂商一直只对现役机型进行翻新和改进,并没有从本质上让机队技术升级。

其中,著名的“黑鹰”通用直升机和“阿帕奇”武装直升机已经服役30年以上,受到基础结构设计的限制很难再提高飞行速度、悬停性能等直升机关键指标,需要更新换代。

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“阿帕奇”和“黑鹰”,两者皆为美军现役主力直升机。

所以美国国防部于2011年正式启动“未来垂直起降飞行器”(FVL)项目,旨在获得一批全新设计的飞行平台并规划下一个50年内美军直升机部队的发展方向。

按美军的规划,在2030年代将采用三到五种新机型全面替代当前的20余种旋翼机型。而波音-西科斯基计划以S-97“突袭者”为基础改进,同时竞标“未来攻击侦查直升机”(FARA)和“未来远程攻击飞机”(FLRAA)两个项目。

前者是轻型专用武装旋翼机,将填补OH-58D直升机和AH-64E武侦直升机的位置,承担轻型武装侦查任务;后者则为中型通用旋翼机,将替代“黑鹰”和“阿帕奇”直升机,执行运输救援和武装攻击任务。

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西科斯基母公司洛·马公布的S-97技术线路示意图,分为轻型和中型两条路径。

运输救援型SB-1旋翼机可装载4名成员和12名全副武装的步兵,或者八副担架,载货量比“黑鹰”有所提升。不过该机最关键的优势还是优异的速度和驾驶性能。

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波音公司发布的SB-1运输型和武装型示意图。

SB-1最突出的特点是采用了“共轴刚性双旋翼”和尾部推进旋翼结合的复合推进系统设计。在采用类似固定翼飞行模式的情况下,该机保持机身水平,仅依靠推进旋翼提供向前的推力以此来大幅提升飞行速度。

按照波音的官方设计指标,该机在换装新发动机后可将飞行速度提升至460千米/时,并拥有424千米作战半径。相比现役传统直升机提速超过180千米/时,作战半径则增大60%,高热环境下的悬停性能增强50%。

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SB-1的原型S-97在2018年9月的试飞中飞行速度达到了320千米/时。

说起“共轴双旋翼”大家应该不陌生,美国、俄罗斯和部分欧洲国家都曾研发过这类布局的直升机。其中应用最为广泛的当属俄卡莫夫设计局的“卡-27”、“卡-50”、“卡-52”系列直升机。

这种布局通过将两根与发动机相连的驱动轴通过差动减速器套在一起,分别驱动一上一下两个螺旋桨朝不同方向旋转来飞行的目的。这样就可以相互抵消旋翼旋转时的反作用力,使飞机正常飞行。

这种设计的好处在于:首先,由于取消了尾桨,所以机身长度可以大大缩短。另外,尾桨是直升机噪声的重要来源之一,随着直升机飞行速度的上升,主旋翼的转速也要相应提升,尾桨也必须提高转速来平衡反作用力,这就导致噪声越来越大。取消了尾桨自然就消除了这一噪声源,飞行安静性比传统布局更好。

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中国海军卡-28反潜直升机。

其次,不需要向尾桨传递动力减小了动力损耗,据称在同等级直升机中,采用共轴双旋翼的卡-50武装直升机的动力效率高出10%以上。

最后,尾桨是主要的偏航动力来源,所以传统直升机在悬停时容易遭到风向影响,而共轴双旋翼的空气动力呈对称分布,就可以避免这个问题,方便在恶劣天气下稳定悬停和起降。

不过它的劣势也是非常明显的,虽然缩短了机身长度,但是双旋翼的存在必然会增大飞机的高度,对舰载有一定不良影响,当然这还不是最严重的的问题。1998年,一架俄制卡-50武装直升机在飞行过程中上下旋翼搅打在一起,导致飞机坠毁。

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卡-50坠毁录像。

为了避免这种致命的情况发生,后续的共轴双旋翼机都将上下两个旋翼之间的距离增大。但这样一来使原本就很突出的飞机高度问题更加恶化了,而且还增大了空气阻力。

而SB-1采用了新式刚性旋翼,这样一来即使将两个旋翼的间距大大拉近也能保证相互之间不发生搅打。并且可以明显降低阻力,降低结构复杂程度。目前来看,S-97是世界上第一种接近实用化的共轴刚性双旋翼机,不过在SB-1上应用这一技术时还是遇到了不小的困难。

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SB-1的旋翼都设置了整流罩,看上去有些“头重脚轻”。

SB-1原本计划于2017年就完成首飞,但因该机刚性旋翼由多层复合材料制成,需要特殊的机器和工艺才可以实现,所以延迟到今年年初才首飞。现在从波音官方的消息来看,复合材料旋翼制造的工艺问题应该已经解决。

无独有偶,出于对共轴刚性双旋翼布局优势的追求,中俄也在研制类似的产品。这种构型带来的速度优势使其成为未来直升机构型的一个重要发展方向。

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在展会上多次公开亮相的“绝影”直升机模型。

现在美国陆军基本上已经决定了在贝尔公司的V-280倾斜旋翼机和波音-西科斯基SB-1当中选择一款作为“黑鹰”甚至“阿帕奇”的替代品。基于“V-22“鱼鹰的成熟设计,V-280的研制工作一直比较顺利,不过其倾斜旋翼结构是否可以满足城市等复杂情况使用还是个未知数。

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贝尔V-280想象图,左侧为武装型,右侧为运输救援型。

王旭 本文来源:网易谈兵 责任编辑:王旭_B12062
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