另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

【军武次位面】:风林火山

纵观二战之后半个多世纪的直升机发展史,总体来看还是以采用单旋翼带尾桨布局的直升机为主流,这一构型在技术上也达到非常成熟的程度,成为研制新型直升机时技术风险最小的选择。当然,这种构型也存在先天上的缺陷,比如,在研制大中型直升机时,就必须采用直径更大旋翼,随之而来的就是需要更长的尾梁来安装尾桨,这就是使大中型直升机的机身会很长,为了搭载黑鹰这类主流舰载直升机,军舰都必须有一个比较大的直升机起降甲板。这也是为什么吨位不足的052C/D驱逐舰在搭载大量导弹和设备的同时只能设置一个仅能供卡-28起降的飞行甲板。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

另外,尾桨在实际使用中也暴露出了无法避免的脆弱性,遭到外力打击时很容易受损,一旦尾桨损坏,直升机必然会因为自旋而坠毁,即便是阿帕奇这种防护力很强的武装直升机,只要步枪子弹能够破坏它的尾桨,它也必定坠毁。因此,共轴反转双旋翼布局进入了直升机设计师们的视野,

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

共轴反桨直升机可大大缩短机身长度

由于没有尾桨,共轴反转双旋翼直升机的机身部分在桨叶旋转范围之内,机体的纵向尺寸就是桨叶的直径。相比之下,单旋翼带尾桨直升机的尾桨部分必须超出主旋翼的旋转范围,假设尾桨直径是主旋翼的16%到22%,即使尾桨紧邻主旋翼,单旋翼直升机的主旋翼桨叶的前端到尾桨桨叶的后端至少是主旋翼桨叶直径的1.16到1.22倍。按照这个标准计算,在相同载荷、发动机和起飞重量的情况下,共轴反转双旋翼直升机的纵向尺寸仅相当于单旋翼直升机的60%左右,同时还消除了尾桨伤害地面人员的可能性。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

对于舰载直升机来说,共轴双旋翼直升机的这些特点就意味着不需要太大的直升机甲板,同时由于共轴双旋翼直升机结构自重和挂载重量都集中在机身的重心处,所以,在狭小区域起降时,直升机飞行状态会更加平稳,安全性也会有所提高。在10吨级直升机上采用共轴双旋翼,其旋翼轴的转动惯量将大大小于单旋翼带尾桨直升机,因此,航向的操纵性要好于单旋翼带尾桨直升机,另外,由于共轴双旋翼直升机的机身较粗短,结构强度高,可以采用面积较大的平尾和双垂尾,这样就进一步提高了直升机纵向飞行的稳定性,而这一特性对于需要长时间在低空飞行的反潜直升机和武装直升机来说有很大的价值。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

卡25反潜直升机

可以看出,共轴反转双旋翼舰载直升机对于直升机甲板较小的护卫舰和驱逐舰来说有着非常大的意义,因此,前苏联海军一直专注于发展共轴反转旋翼舰载直升机。卡莫夫直升机设计局从20世纪50年代初就开始为苏联海军研制共轴反转双旋翼直升机,1961年推出的卡-25是首款成熟的共轴反转双旋翼舰载直升机,能够部署在上甲板面积严重不足的"卡拉"级巡洋舰上,是当时苏联海军监控北约核潜艇的主力。此后更先进的卡-27、卡-28、卡-29、卡31均为10吨级共轴式反转双旋翼舰载直升机,可以在只能供4吨级的直-9舰载直升机使用的飞行甲板上起降。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

卡29反潜直升机

虽然,共轴式反转双旋翼直升机有着很多优点,不过,当时的北约组织并不怎么看好这种另类直升机,稍作尝试之后就把发展重点放到了单旋翼带尾桨直升机上。与之相反,卡式直升机不仅在舰载直升机领域独树一帜,新锐的卡50/52还成为了取代米-24的俄罗斯下一代主力武装直升机。根据阿富汗战争的经验,没有尾桨的共轴式反转双旋翼武装直升机消除了单旋翼带尾桨武装直升机存在的尾桨易于被破坏的隐患,而且在飞行中也不会出现尾梁受损变形而引起的尾桨传动机构故障,短小的机身使装甲对关键部位的保护更加有效,从而提高了武装直升机的战场生存能力。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

卡50"黑鲨"

不可否认,卡-50/52对武装直升机的设计带来了开创性的思路。由于没有尾桨拖累,不需要复杂的传动系统和长长的尾梁,整机的结构重量随之减轻了不少,代之以更大的有效载荷。而且,由于不需要把发动机输出的部分动力驱动尾桨,卡-50/52的主旋翼产生的升力比同等动力下的常规武装直升机增加了12%,加上共轴式反转双旋翼在空气动力上的对称性,消除了单旋翼带尾桨直升机的偏航动力,卡50/52在机动飞行时的操纵性能非常出色,改变航向时也能够很容易的保持飞行高度。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

卡52"短吻鳄"

使用共轴反转双旋翼的另一个好处就是主旋翼的直径较小,因此,卡-50/52武装直升机的轮廓尺寸比米-24/28和AH-64小很多,加上澎湃的动力,在超低空飞行时非常灵活。比如,拉机头向上绕圈侧滚和漏斗,转弯半径也很小,高速飞行时还可以突然悬停,这使卡50/52能够在近乎静止的状态下使用航炮射击,这将大大提高命中率。所以,在实战中,短小精悍的卡50/52在山区和城市等地形复杂地区作战时,能够轻松地规避各种障碍物,具有比常规武装直升机更强的生存力。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

当然,卡式共轴反转双旋翼直升机也有着一个致命的安全缺陷,那就是它们使用的软桨在高速大机动飞行时,下层旋翼和上层旋翼很容易打在一起,特别是在做一些特定的高机动飞行动作时,上下两片螺旋桨的相撞已经成为卡式共轴反转双旋翼直升机的通病。因此,在设计时,两副主旋翼的间距与主旋翼直径需要成一定的比例,以保证飞行时,上下主旋翼不会因为不当操纵和大风引起的垂直摆动而发生相碰,而这一补救措施不仅增加了直升机的垂直高度,两个主旋翼间的非流线不规则桨轂和暴露在外面的共轴反转部件增加了直升机的飞阻面积,反而非常不利于直升机的高速飞行,无法充分利用发动机的输出功率。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

S-97"侵袭者"直升机

所以,美俄在研制下一代先进高速直升机的验证机时,采用的共轴刚性旋翼加推进型尾桨的气动布局设计,省去了用于较接的挥舞铰,上下主旋翼可以离得很近,这使共轴反转双旋翼直升机的功率传递效率更高,使用相同发动机的情况下,直升机拥有更多的剩余功率。所以,美国的S-97"侵袭者"直升机就具有了非常高的机动性能,能够以超过480千米的时速保持安全飞行,能更快地将作战人员运抵战场,也能在完成攻击任务后,将作战人员快速撤离战场,在遭到攻击时还可以通过低空高速机动飞行摆脱敌方的火力打击。目前世界各国所使用的军用直升机,最高时速都在300千米左右,即使是目前飞得最快的常规布局直升机AH-64"阿帕奇",它的最高时速也只达到了365千米。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

中国"绝影8"高速无人直升机

20世纪90年代以来发生的局部战争已经证明了传统的单旋翼带尾桨直升机的生存能力并不理想,即使经过增强防护力的武装直升机也不能有效承受轻型防空武器的打击。其中主要原因在于传统直升机速度较慢,外形也不具备隐身能力,一旦被雷达发现,很难逃脱打击,再加上本身结构的脆弱性,战场上的生存能力不强也是顺理成章。尤其是21世纪初发生的反恐战争,包括AH-64在内的美国军用直升机频频被技术性能并不高的地面火力击落使美军认识到现役的军用直升机在未来战争中已经不能再提供美军所需要的压倒性优势。

另类!两个螺旋桨同时反着转,这架特殊直升机却是俄罗斯的最爱

作为下一代美国先进直升机的S-97恰恰弥补了传统直升机的缺陷,由于采用双旋翼,不需要尾梁的S-97拥有圆滑的一体化机身,有着明显的流线型特征,少有不和谐的突出部,机身浑然一体。这种机身的好处首先是有利于减小飞行阻力,提高巡航速度,其次就是能够降低雷达反射截面积(RCS)和减小噪声,两者能够有效提高战场隐蔽能力和生存能力。由此可见,相比倾转旋翼这类较为复杂的技术,采用推进效率更高的双旋翼加推进式螺旋桨设计已经成为突破传统直升机布局限制最为可行的方案。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据