陳風

2013年行將結束的時候，互聯網上突然出現了一款新型國產直升機首次試飛成功的消息，網友們將這款直升機稱為直-20。從網上不甚清晰的試飛照片看，直-20在外形上與美國S-70“黑鷹”（軍用型為UH-60）直升機相似，所以應該是一種10噸級通用直升機。有不少分析稱，直-20的出現，標志著中國直升機技術取得了重大進步，中國陸軍的空中機動將得到極大提升，甚至有可能因此組建空中突擊師。筆者認為，直-20的作用不只限于提高陸軍的機動能力，對于提升海軍的航空作戰(zhàn)能力同樣具有重要意義。

與“黑鷹”差異不少

直-20雖然在外形上與“黑鷹”相似，但其不是對“黑鷹”的簡單模仿，而是有著不少改變?？梢哉f，直-20是中國在參考“黑鷹”設計的基礎上融入了自己的實際需求，是一種自主刨新的中型通用直升機。通過網上的試飛照片，再結合此前中國曾經公開的10噸級通用直升機模型，可以發(fā)現直-20與“黑鷹”存在著以下幾點重要區(qū)別。

首先，直-20旋翼采用5葉槳，而“黑鷹”是4葉槳。在中型以上直升機上應用5葉槳，俄羅斯最常見。米-8、米-17、米-171、米-24、米-28等直升機都是5葉槳。在發(fā)動機功率相同的情況下，多一片槳葉則提供的升力就更大；或者在發(fā)動機功率較低的情況下，依靠增多槳葉數量來彌補發(fā)動機功率不足，保證直升機有足夠的升力。更多的槳葉還有利于減小主旋翼直徑，而旋翼直徑減小不僅有利于在狹窄空間起降，還可以降低阻力。較低的旋翼轉速可以降低噪聲和振動，或者為增速留出空間。從“黑鷹”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，那么增加一片槳葉很可能是為了提供更大的升力。

現在還沒有直-20更清晰的照片，僅從網上首飛的模糊照片來看，直-20的槳轂結構和5葉槳與直-10武裝直升機的相似，這說明此類槳轂結構和5葉槳設計已經成熟。從直-10在地面停放的情況看，其槳葉比較“硬挺”，下垂較小，與西方直升機類似，說明直-10不需要槳葉用過度的柔性來換取疲勞壽命。由此推測，直-20的槳葉材料和設計水平也非常高。另外，直-10在飛行時的噪聲很小，說明其主旋翼槳葉轉動時噪聲就不大，這對于其聲隱身非常有利。而這也意味著直-20同樣采用了低噪聲主旋翼，飛行時旋翼噪聲水平較低。

其次，直-20的4葉尾槳是與“黑鷹”相似的十字形尾槳，但“黑鷹”尾槳采用向左傾斜20度角的設計，這樣做是為了保持平衡，因為其重心落在主旋翼軸的后面，在懸停和前飛時會產生抬頭力矩。而直-20的尾槳似乎并沒有采用類似設計，由此推知，直-20的重心布置還是放在主旋翼軸的前面。

再次，直20的尾輪位置比“黑鷹”更加靠后，幾乎是在尾梁末端下方。這種布局與直-10相似，說明直-20在尾輪設計上應該借鑒了直-10的設計。讓尾輪更加靠后，好處是在牽引時可以減輕機體的顛簸。

第四，直-20的機身與尾梁之間的過渡比較明顯，類似于歐洲NH90直升機的設計，雖然對減阻不利，但有利于增加機內空間。“黑鷹”的機身與尾梁之間的過渡比較平滑，飛行阻力相對較小，但機體內部空間也受到了限制。

第五，“黑鷹”的平尾構型接近對稱面，尺寸很大，安在尾斜梁的下端并且可以大角度全動。直-20的平尾構型則是典型的反升力構型，尺寸較“黑鷹”的小，呈固定角度安裝在尾梁的末端。

第六，“黑鷹”的2臺渦軸發(fā)動機尾噴管有套管包裹，而且管口向后，也就是向后排出廢氣。直-20的2臺渦軸發(fā)動機尾噴管形狀與直-10發(fā)動機相似，管口為弧形朝向兩側外部，即向左右兩側排出廢氣。

第七，直-20的駕駛艙內也像“黑鷹”一樣并排布置正副駕駛員座椅，但“黑鷹”駕駛艙正面的擋風玻璃為三片，直-20為兩片，這樣可以獲得比“黑鷹”更清晰廣闊的視野。

直-20對陸航的重要性

中國軍用直升機產業(yè)由于基礎薄弱，長期以來發(fā)展比較緩慢，這也導致中國在相當長時期內無法按照自己的實際需求發(fā)展直升機裝備，基本處于被動狀態(tài)，即“能拿來什么機型用什么機型”。

例如中國陸軍航空兵大規(guī)模裝備4噸級直-9系列直升機，是因為當時處于根本無可選擇的困難局面。根據國外的裝備發(fā)展趨勢和效果看，軍用直升機就要立足于軍用直升機的技術條件，用民用直升機改軍用很難滿足實際的裝備要求。直-9的原型——法國“海豚”直升機是按照民用標準設計，在世界軍用直升機市場上并沒得到多少認同。直一9雖然屬于同級直升機中的小尺寸型號，涵道尾槳的安全性也比較好，但其發(fā)動機艙與傳動艙疊放的布局，也明顯增加了直一9的機體高度。國內對直-9的改進投入雖然很大，但始終無法徹底擺脫其本身的設計限制，算不上是種合格的軍用4噸級通用直升機。

在10噸級及以上直升機方面，中國陸航除了少量裝備在上世紀80年代引進的S-70“黑鷹”，還裝備大量俄制米-17/171，后者已經成為中國陸軍航空兵運輸直升機的基本裝備。中國陸航在多年使用米-17/171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立方米，明顯超過西方同等噸位的直升機，所以米-17/171的4噸有效載荷雖然與“黑鷹”基本相同，但大尺寸機艙內可載30-36名武裝步兵，數量要比“黑鷹”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(yōu)勢。而米-17帶跳板的后艙門所提供的戰(zhàn)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3036人可在15秒內全部離機，我軍裝備的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(zhàn)班組。

中國陸航裝備的直-8系列是仿制和改進自法國“超黃蜂”，屬于13噸級直升機。但由于其成本較高，裝3臺發(fā)動機，高海拔性能不佳，與米-17系列的功能還存在重疊，所以裝備數量較少。endprint

綜上所述，盡管中國直升機產業(yè)發(fā)展緩慢，但通過仿制以及引進，中國陸軍還是建立起了建制內的直升機機動作戰(zhàn)部隊，利用直升機機動的中國軍隊已經不再是輕步兵。而且隨著直升機數量的增多和使用經驗的豐富，中國陸航的眼界也與以往大不相同，對新裝備和新技術的發(fā)展方向有了自己的獨特認識。更重要的是，在建立陸航后，直升機機動運輸的戰(zhàn)術價值體現得更加清楚。在擺脫了早期簡陋的直升機應用思想之后，中國陸航對直升機也有了新的目標定位。像直-10武裝直升機以及現在的直-20等，都是中國建立獨立直升機裝備體系的新開端。

從世界范圍看，各國陸航的通用直升機基本都是中型機，中國未來也不會例外。所以像直-9這類民轉軍、運量小的輕型通用直升機，今后將會逐漸退出中國陸航的裝備體系，完全被中型通用直升機取代。但是取代直一9的顯然不可能是俄制米-17/171，必然需要國產中型通用直升機。其原因在于：一是米-17/171在生產供應、維護等方面都受制于人：二是米-17/171的高溫和高原性能不盡如人意，而中國恰恰有大片的高溫和高原地區(qū)，如南方普遍屬于高溫地區(qū)，西南、西北的很多地區(qū)則是高原地形，而像青藏高原、云貴高原、四川周邊等都是海拔數千米的山地，非常需要高溫高原性能出色的中型通用直升機。

高溫和高原環(huán)境對直升機性能會產生很多影響，其中最大的是會導致直升機載荷條件變差。旋翼升力和拉力與空氣密度成正比，而在高原山地，空氣密度要比平原地區(qū)小得多，造成旋翼的升力和拉力也隨之明顯下降。不僅如此，空氣密度下降還使得進入發(fā)動機的空氣量也隨之減少，例如在平均海拔3000米以上的高原地區(qū)，空氣含氧量低于海平面的一半，會造成發(fā)動機供氣不足，輸出功率嚴重下降（通常會減少40%左右），從而進一步降低旋翼的升力和拉力。而直升機旋翼效能的大幅下降又直接導致直升機的有效載荷、地效懸停高度、飛行速度等性能明顯降低。此外，高原山地氣候惡劣、風向多變，也對直升機的飛行構成很大風險。而在高溫地區(qū)，空氣密度則因溫度高而減小，從而對直升機性能造成與高原地區(qū)相似的影響。此外，當外界大氣溫度高于30%時，直升機如果較長時間進行懸停作業(yè)，還會發(fā)生發(fā)動機燃氣溫度調節(jié)器工作不正常。

蘇聯由于地處高緯度地區(qū)，沒有高溫和高原環(huán)境的需求，所以在設計米-17/171的原型米-8時根本沒有考慮高溫和高原性能。直至米-8在阿富汗戰(zhàn)爭時期暴露出高原環(huán)境適應能力差的弱點后才開始改進。而從上世紀90年代開始，俄羅斯出于向中國、東南亞、非洲、中東、南美等國出口直升機的需要，才推出了適合高溫高原環(huán)境使用的米-17/171，特別是專門針對高原環(huán)境改進的米17V7，換裝了功率達1764千瓦的VK2500發(fā)動機，發(fā)動機啟動系統的工作高度也達到了6000米，正常起飛重量的無地效懸停高度從米-17基本型的1760米提高到了5000米，使高原飛行性能和載荷條件有了明顯改善。但是米17/171并沒有對米一8的基礎設計進行綜合性的改進，依然存在自重大、機體高度和長度大、旋翼直徑大（21.29米）、傳動系統性能低、機體壽命較短、機載設備比較落后、可靠性和可維護性較低等諸多不足，不但效費比較低，而且在復雜地形條件下的適應性也比較低。

筆者認為，直20在設計上的重點就是提高其在高原山地和高溫環(huán)境的技術性能。之所以沒有借鑒米17/171的設計，而選擇以“黑鷹”為基礎，一個是上面提到的米17/171存在的諸多不足，另一個是“黑鷹”的初始設計就要求優(yōu)異的高溫和高原性能，動力傳動系統和旋翼匹配很好，機體尺寸和旋翼直徑小，在復雜地形條件下使用靈活。中國陸航使用“黑鷹”在高原地區(qū)飛行多年，對其出色的高原性能印象極為深刻。另外，在中國直升機研發(fā)技術實力仍然較弱，技術儲備不足的情況下，選擇綜合性能好、技術起點更高，又有多年使用經驗的“黑鷹”作為直20的設計參考原型，顯然比米-17/171更合適。

從前面的介紹可知，要想讓直20具備出色的高溫和高原性能，不但要提升旋翼技術，要有性能優(yōu)異的大功率渦軸發(fā)動機和傳動系統。在旋翼技術方面，直-20采用5葉槳就是增強高溫和高原條件下旋翼升力和拉力的具體表現。而且根據國內公開報道，中國直升機設計研究所數年前就已經掌握了第三代先進旋翼系統的研制技術，實現了旋翼研制技術的跨越發(fā)展。特別是在大尺寸鈦合金球柔性槳轂、先進復合材料槳葉等方面取得了重大突破，研制出新構型彈性元件，解決了鈦合金鍛造和機械加工的技術難題。與此同時，貴州安大航空鍛造公司研制生產的新型直升機槳轂鈦合金鍛件也達到了國外同類產品先進水平，鍛件結構、尺寸及各項性能指標全面滿足新型直升機設計和使用要求。所以，中國的旋翼技術現在已不存在重大技術障礙，剩下的就是解決大功率渦軸發(fā)動機和傳動系統問題，這也是外界對直20的最關注之處。

“黑鷹”直升機出色的高溫和高原性能，很大程度上得益于美國發(fā)動機技術的強大。早期“黑鷹”采用2臺美國通用電氣公司的T700-GE-700發(fā)動機，單臺功率1210千瓦；1989年后生產的UH-60L裝2臺通用電氣公司的T700-GE-701C發(fā)動機，單臺功率1342千瓦。但對中國來說，發(fā)動機長期是制約中國航空工業(yè)發(fā)展的最大瓶頸。特別是在直升機用的渦軸發(fā)動機方面，中國與發(fā)達國家差距更大。目前，可供直20選擇的與T700系列功率相當的渦軸發(fā)動機是國產渦軸-6C、加拿大普惠公司的PT6B-67A和中法合作研制的渦軸-16（法國稱“阿蒂丹”3）。

原用于直一8的渦軸6C的功率雖然達到了1200馬力，但受制于原型渦軸-6上世紀六十年代的老舊設計，耗油率較高，功重比很低，并且使用壽命短（首期翻修間隔只有500小時），所以不大可能成為直-20的首選發(fā)動機。

加拿大普惠公司的PT6B-67A性能優(yōu)異，功率達到1448千瓦，功重比7.1，首翻期3500小時，而且配有雙通道全權數字電子控制系統（FADEC）。如果直-20將其作為動力，則整體技術性能將極為出色。但加拿大受美國政治影響太大，普惠的母公司又在美國，因此供貨方面存在巨大的不確定性，所以直20不大可能采用其作為量產型的動力。endprint

中法聯合研制的渦軸16功率為1200～1500千瓦，功重比達到7以上，首次翻修間隔大于3000小時，而且也配有雙通道全權數字電子控制系統。渦軸-16由中法兩國共享知識產權，各自建立一條生產線，中方的生產單位是哈爾濱東安航空發(fā)動機廠。如果直20采用渦軸-16，技術性能也不亞于采用PT6B-67A。除了直-20，渦軸-16還可用來改裝直10，甚至以其為動力發(fā)展更先進的重型武裝直升機。

但是渦軸16去年11月才在法國完成第一次臺架試車，所以它很可能是直20在未來量產選用的發(fā)動機。那么直20原型機的發(fā)動機會是哪種型號呢？從原型機試飛一般采用成熟發(fā)動機推論，外界普遍推測其采用的是PT6B-67A。

在傳動系統方面，各個級別的直升機都不同，因此直20無法借用7噸級的直-15或13噸級的直-8，必須進行全新研制。這套傳動系統也應該采用單元體設計，單元體之間應具有高度互換性，每個單元體都具備自我診斷能力，主減速器必須具備無潤滑時干運轉30分鐘的能力（“黑鷹”的主減速器實際干運轉時間可達1小時）。

可以肯定的是，直-20的出現，不但填補了國內8～10噸級直升機領域的空白，而且將大大提高中國陸軍的機動能力，尤其是在高原山地這類特殊地形條件下的機動能力。如果未來中國陸航裝備數量較多的直20，那么一旦在高原山地發(fā)生邊境戰(zhàn)爭或自然災害，就可以迅速運送人員物資。

直20未來很可能像“黑鷹”一樣發(fā)展出各種變型，如特種作戰(zhàn)型、電子戰(zhàn)型、突擊運輸型等。在這方面，中國具有豐富的經驗，直-9就被中國改裝成了通用型、艦載型、搜救型、武裝型等。如果直20發(fā)展出多種變型，中國陸航遂行多樣化任務的能力將會有巨大提升。

至于不少人設想的直20將讓中國有能力建立空中突擊師，筆者認為光有直20還不夠。因為直-20很大程度上借鑒了“黑鷹”的設計，而“黑鷹”是以運送人員為主的，運貨時也只能運送小件物資。即使采用吊掛方式，“黑鷹”也只能進行短途吊掛運輸，機動距離有限。實際上，美國第101空中突擊師之所以具有強大的空中突擊能力，除了AH-64武裝直升機和UH-60"黑鷹”中型直升機之外，還在于擁有CH-47這類22噸級的重型運輸直升機。CH-47內部有效載荷6512千克，設有尾門，可以運送輕型車輛和大件物資：外部有效載荷達7192千克，最大吊掛載荷10627千克，可以吊運M777型155毫米輕型榴彈炮這類大型裝備。但是中國目前還缺乏類似CH-47的重型直升機，僅有米-17/171和少量直一8能夠運送輕型車輛和較大件物資，支持空中突擊的能力還有很大不足。所以中國要建立類似美軍那樣的空中突擊師，還需要研制一款重型直升機。

上艦值得期待

直20未來還可以像“黑鷹”一樣發(fā)展艦載型，包括艦載反潛型、突擊運輸型、搜救型等，搭載到驅逐艦、護衛(wèi)艦、航母、船塢登陸艦、多用途登陸艦以及未來可能出現的兩棲攻擊艦上，以提高中國海軍的反潛、垂直登陸、垂直補給、海上搜救等各型能力。

以直20為基礎發(fā)展反潛型是最有必要的，因為反潛作戰(zhàn)一直是中國海軍的一個短板，其中很大原因就在于缺乏合適的艦載反潛直升機?，F役的4噸級直9C對反潛作戰(zhàn)來說顯得太輕，難以攜帶較多的反潛探測設備和武器。例如其除了固定安裝的機頭搜索雷達以及攜帶吊放式聲吶、2枚魚-7反潛魚雷后，再無余力搭載其它反潛設備。如果要攜帶聲吶浮標和磁探儀，還需要另外一架直9C。而且直-9C在攜帶反潛探測和武-器系統后，航程和留空時間太小，只能支持50千米范圍內的反潛作戰(zhàn)。13噸級直-8又太大，難以搭載到驅護艦上，這也是直-8沒有特意發(fā)展反潛型的重要原因。引進的10噸級卡28大小比較合適，除固定裝備搜索雷達外，還能同時攜帶吊放式聲吶、聲吶浮標、磁探儀和反潛魚雷等搜潛、攻潛裝備，航程和留空時間也不錯。但卡28的共軸雙旋翼設計屬于非主流，機庫必須為其增高而導致艦艇重心升高。而且卡28的俄制機載反潛設備和武器也比較落后，又無法和中國生產的反潛設備和武器通用，所以并不能很好的滿足中國海軍反潛作戰(zhàn)需要。另外，卡28還存在與米-17/171同樣的問題，就是生產和維護都受制于人，缺乏自主性。

如果將直20發(fā)展上艦就不同了。該機與卡-28同屬于10噸級直升機，有較強的載荷和較大的航程，而且其旋翼直徑、尾梁折疊后的機長等與卡28相近，可以直接利用現役驅護艦上專為卡28設計的飛行甲板、機庫等設施。如果未來發(fā)展新型驅護艦，還可因直20外形低矮的特點降低機庫高度。

直20的大噸位和自主研制生產的便利性，使其可以同時裝備多種國產先進的反潛探測設備和武器，如對海搜索雷達、吊放式聲吶、聲吶浮標、磁探儀、反潛魚雷和深水炸彈、光電吊艙、音響處理系統、電子戰(zhàn)系統等，再加上其遠航程以及較大的留空時間，不但能將中國海軍的反潛范圍擴大到100千米以上，而且能支持較長時間的搜潛和攻潛行動，從而大大提升中國海軍的反潛作戰(zhàn)能力。

如果再像美國MH-60R那樣，為直-20反潛型裝上通用掛架的話，那么它還可以攜帶輕型反艦導彈執(zhí)行反艦任務，打擊敵方輕型護衛(wèi)艦、導彈快艇、巡邏艇等輕小型水面目標，大幅增加任務彈性。

當然，直-20要上艦，還需要進行相應的改進，如提高抗海水腐蝕能力、適當增強機體結構、尾梁能夠折疊、加強起落架強度（例如尾輪支柱要更堅固，而且尾輪要改為雙輪，并前移至機身后下方以減少占用甲板面積）等。endprint