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中俄重型直升機項目啟動 揭秘直升機世界有哪些重量選手?

原標題:中俄重型直升機項目啟動 揭秘直升機世界有哪些重量選手?

2017年2月18日訊,鑒於中俄在軍事技術上的長期合作,一直以來俄羅斯媒體有關中俄軍工合作的消息,就成為媒體的主要信息來源。最近,據俄羅斯今日經濟通訊社報道,俄政府在2月7日公布的一項文件,標誌中俄聯合製造重型直升機的項目已經正式啟動。

中俄合作

一直樓梯響,終於人下來

中俄聯合研製重型直升機的說法,時間可是不短了,往往是「只聽樓梯響,不見人下來」。早在2008年,中俄就研究商討聯合開發和生產重型直升機,但很長一段時間以來,並沒有實質性的舉動。直到2015年5月8日,中航工業與俄羅斯直升機公司聯合簽署先進重型直升機項目合作框架協議。據媒體報道,2015年9月中俄舉行了重型直升機的首輪談判,截至2016年3月進行了7輪談判,可謂是緊鑼密鼓。

2015年9月8日在天津舉行的直升機博覽會上,中航工業集團的AHL國產重型直升機模型正式亮相。從圖片看,國產重型直升機採用了傳統的氣動外形設計,中置上旋翼的高尾梁常規尾槳布局設計,整體外形布局與俄羅斯的米-26直升機相差不大,但機身高度更低,機頭更具流線型,駕駛艙的視野更加開闊。

該機採用了帶有歐洲HTH重型直升機風格的一體化槳轂和7葉複合材料槳葉,尾槳外形低矮,接近於國產直-8直升機。總體外形布局比俄羅斯的米-26或美國的CH-53E等類似機型都要先進。

根據當時說明圖板上的性能數據,該機的最大起飛重量達到38.2噸,各項性能指標與美國正在研製中的西科斯基CH-53K超級「種馬王'直升機非常接近。CH-53K計劃於2018年交付美軍使用,如果國產重型直升機也能按計劃在2025年前完成研製,那麼兩者將成為21世紀初期重型直升機的雙雄。

心臟問題咋解決

由於西方在高技術領域對的禁運,在很多航空航天合作可選擇的面非常窄。因此,雖說是中俄合作,但在俄羅斯媒體的報道中,卻可以體會出俄方的一些優越感。例如接受俄媒採訪的俄軍事航空專家德米特里·德羅茲堅科表示:「除俄羅斯以外,沒有哪國能生產出符合中方要求的直升機發動機以及其他配套零件。」

那麼問題就來了,誰都知道發動機是飛行器的心臟。俄羅斯說的這麼牛,那麼中俄聯合研製最大起飛重量38.2噸的重型直升機,到底用什麼發動機?

在2015年10月,俄羅斯媒體透露了一個關鍵信息,俄羅斯聯合發動機製造公司市場經理亞歷山大·科爾舒諾夫稱,將在PD-14渦扇發動機的基礎上研發中俄重型直升機的發動機,叫做PD-12V。PD-14發動機是俄方為其MC-21大飛機在國內市場準備的發動機。不過這種發動機的研製從2008年開始,直到2015年才基本完成進入測試階段,俄方媒體稱2016年PD-14發動機投入生產,年產20台至30台,但這是一種沒有經過大規模檢驗的發動機,具體性能如何,誰也不知道。至於在PD-14發動機基礎上研發的直升機用渦軸發動機PD-12V,什麼時候才能用上,更要打問號。

需要點明的是,2016年俄羅斯開始研發PD-12V渦輪軸發動機,可不是只為了,還包括自己的米-26重型直升機。因為俄羅斯米-26重型直升機在發動機上,正被烏克蘭「卡脖子」。俄米-26直升機,使用的正是烏克蘭有著動力沙皇之稱的「馬達西奇」公司研製的D-136超大功率渦軸發動機。這種世界在役功率最大發動機,最大功率達7457千瓦。由於俄羅斯和烏克蘭關係的迅速惡化,俄方才決定自己研製米-26需要的大功率渦軸發動機。

據俄方公布,PD-12V渦軸發動機為11500馬力,換算后就是8575千瓦,這確實比現有的D-136渦軸發動機要大。俄方稱PD-12V比D-136要重100公斤,但耗油率要比D-136低18%。如果要是俄自用,PD-12V有多先進那是他們自己的事,但是涉及到中俄合作,就比較複雜了。

中俄聯合研製重型直升機,起源於汶川地震的經驗教訓,再加上地形極為複雜,因此對重型直升機的高原性能要求極高。有專家測算過,研製重型直升機如果要符合高原使用標準,渦軸發動機功率至少要達到7500千瓦。因此,當時烏克蘭的D-136幾乎是唯一選項。而中俄聯合項目,就涉及到烏克蘭的第三方知識產權。這可能是中俄重型直升機一段時間陷入難點的重要原因。

2016年3月中航工業直升機董事長余楓曾表示,和俄羅斯雙方在第七輪談判中對相關核心技術形成一致意見,其中很可能就涉及發動機技術。而去年6月,俄羅斯副總理都出面表示,俄方對PD-12V發動機擁有完全的自主知識產權,這可能是為技術授權來做背書。從表面上看,PD-12V發動機基本滿足的需求,但這是一種全新研製的發動機。而從國外經驗來看,研製重型直升機所用的大功率渦軸發動機,很大程度都是基於成熟型號的改進,即便是新研製,也不是空中樓閣。因此可見,中俄使用的PD-12V這種橫空出世的渦軸發動機,困難也有可能等在前面。

俄軍重型直升機

最大直升機吊運同伴展現「暴力美學」

米-26是當今世界服役中最重、最大的直升機,空重28噸,最大起飛重量56噸。在去年,俄羅斯軍方的紅星電視台曾經做過一次震撼的軍事節目:由一架世界上最大的直升機:米-26「光環」,在空中吊運另一架米-26直升機。

為了滿足吊運的需要,被吊運的這架米-26直升機卸掉了主旋翼和尾槳,否則吊運是不可能成功的。即便如此,俄羅斯電視台也稱,這次演示是世界獨一無二的,沒有其他任何一個國家的直升機能夠完成這一奇迹。相比之下,美國有名的支奴干直升機最大起飛重量只有22噸。

「米-26」是第一架旋翼葉片達8片的重型直升機,是迄今為止世界上葉片最多的單旋翼直升機,旋翼直徑高達32米,兩台發動機由烏克蘭扎波羅日「進步」機器製造設計局研發製造,能進行動力互補,即在其中一台動力不足或失效的情況下,由另一台發動機輸出更大功率以維持飛行動力。米-26的變速器只有3.6噸重,卻能吸收高達20000馬力的能力,這是因為米里設計局專門設計了一種非行星、分扭矩、中空軸的變速器來實現負載均衡。為了進一步減輕重量,整個發動機艙都是用鈦合金打造。

用最重吊運最重,這種暴力美學只有在俄羅斯才能實現。不過由於克里米亞問題,烏克蘭扎波羅日「進步」機器製造設計局估計不會再「伺候」俄羅斯的米-26直升機了。米-26總共建造了300多架,現在還在服役的並不多。俄羅斯軍隊自己也就只有20多架。因為這種直升機雖然性能強悍,但是耗油率太高,每小時費用高達13萬人民幣,而且自動化程度低、使用十分複雜,飛行時就需要兩名飛行員、1名領航員、1名工程師和1名機械師,它的駕駛艙也是世界最大的直升機駕駛艙。由於「米-26」駕駛艙的標示為俄文,對不懂俄文的機組人員來說頗為複雜,要有專門的適應性訓練。因此米-26的每次飛行,實際都是一次飛行特技。從它的服役經歷來看,也確實只有在核電站事故、巨大自然災害等極端條件下才使用。

因此,儘管米-26在2008年汶川地震、2010年大興安嶺森林大火中表現出色,但軍方並沒有進口,只是地方企業使用。畢竟直升機是一種航空裝備,不是在表演空中雜技,過大過重都會限制其在運輸上的表現。即便有極端情況,我們還可以使用地方企業購買的米-26。

美軍重型直升機

CH-53K「種馬王」

執行任務更多樣

CH-53海種馬是美國海軍陸戰隊1962年在「重型直升機實驗」競標中的產物,配置有T64-GE-6渦輪軸發動機,空重20噸。1967年10月,美國海軍陸戰隊要求一種弔掛載荷1.8倍於CH-53、同時可被兩棲攻擊艦艇運載的重型直升機,這就是CH-53E「超級種馬」的由來。CH-53包括更結實的變速器和高1.88米的機身。主旋翼更新為鈦玻璃鋼複合材料,並包括新型自動飛行控制系統,尾翼結構也改成更大的直型尾翼。在1974年,CH-53E初型首飛,後來美軍總共裝備了至少177架CH-53E「超級種馬」重型直升機。CH-53E最大起飛重量33噸,最大掛載能力15噸,雖然指標上遠不如俄羅斯的米-26,但在任務多樣性和適應性上要遠遠超過米-26。

在2006年,美軍提出更換現役的CH-53E,即研發CH-53K「種馬王」。CH-53K基於CH-53E的設計,主要革新在於新型發動機和駕駛艙布局,CH-53K採用通用電氣的GE38-1B發動機,最大起飛重量達到到38噸,會有超過兩倍於CH-53E的弔掛載荷和飛行半徑,更寬的貨物裝載量允許它內部容納悍馬軍車,不過為縮短大致寬度,CH-53K要採用新型粗短的複合材料翼稍浮筒,但這會使直升機在艦上任務上的覆蓋區更窄。

CH-47「支奴干」

造型奇特屢建戰功

CH-47「支奴干」系列是最有名的現役重型運輸直升機,該機1956年開始研製,1961年9月21日首飛,已服役40多年。有CH-47A、CH-47B、CH-47C、CH-47D等16種型別。CH-47「支奴干」是一種雙旋翼的重型運輸直升機,其雙旋翼縱列式結構免除了一般直升機需要的尾部垂直旋翼。這種設計意味著CH-47的機艙和外掛點不受機體結構影響,機艙長而平直,三個外掛點也容易布置。其貨艙能夠裝載45名全副武裝的士兵,或10噸貨物,或155毫米榴彈炮,或小型汽車。

這種設計的缺點是兩個旋翼必須同步,避免互相間的碰撞。而且因為CH-47尺寸較大,加上兩個旋轉翼展達20米的旋翼,整架飛機起降時影響到的範圍達100米。而其最大的缺點在於,由於旋翼重疊,產生的氣流相互干擾,會導致較大幅度的功率損失。

美國的CH-47系列直升機馳騁世界戰場幾十年,屢建卓越戰功,發揮了重要作用。該機從1956年開始研製,1961年首飛,在美國已服役了四十多年,共生產了1168架,有578架升級為CH-47D。現在18個國家和地區使用。目前,CH-47機群仍是美國主要運輸兵力和武器裝備的主戰機種之一,共有746架,有479架升級為CH-47D,有望服役至2030年。其主要優勢是:載重量大,空間尺寸小,利於艦載;同時,具有很高的懸停效率。通過不斷的技術改進,其商載相當於3架10噸級通用運輸直升機的總和,且迄今為止仍是世界上每噸千米成本最低的運輸直升機。在海灣戰爭、科索沃、阿富汗和最近的伊拉克戰爭中,展示出了難以替代的優勢,發揮了重要作用。美國正在不斷對CH-47進行升級改造,如選定BAE系統公司為美國陸軍新型CH-47F開發數字式飛行控制計算機。(木南)



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