嚴晴晴 沈海軍
隨著我國航空工業(yè)的發(fā)展,直升機的研制與生產有了很大的進步,尤其是在輕型和小型直升機領域,國產機型和配套系統(tǒng)均在實際應用中經受住了考驗,并出口國外,取得了令人矚目的成就。不過,在中型直升機領域,我國與國際先進水平尚有差距。經過多年努力,我國自主研發(fā)的直-20中型直升機試飛成功并列裝部隊,在慶祝中華人民共和國成立70周年閱兵式上亮相。在今年年初我軍的新年開訓中,也可見直-20的身影。這一切都標志著我國中型直升機的研制已突破技術瓶頸,后續(xù)的定型及量產已成定局。
直-20是一款采用典型的雙發(fā)單旋翼單尾槳布局的中型通用直升機。它在短期內填補了我國9~10噸級中型直升機的空白,從技術上看,有一定的先進性,具備多用途和良好的實用性,能夠在高原起降,適應潮濕、極寒地理環(huán)境,可執(zhí)行復雜的飛行任務,可在全空域使用,可供飛機運載,能投入批量生產,且軍民兩用。
直-20的主旋翼為五槳葉式,槳葉數量比美國“黑鷹”直升機多一片,其優(yōu)點是在同等條件下,通過增加旋翼面積,直接降低了槳葉載荷。其主旋翼采用五葉柔性結構,并配置新一代低阻槳葉和后掠槳尖,既能延緩前、后行的氣流分離,又能改善氣動載荷分布,降低槳渦流的干擾;而且能減少振動,降低噪聲;同時還能提高氣動效率,增加旋翼升力,加快飛行速度。此外,直-20的槳轂用鈦合金整體鍛造后數控加工,以此精簡零件數,減少了維護旋翼的工作量。
直-20的機身結構按抗墜毀要求設計,除采用鋁合金材料外,還使用了復合材料。其機身采用半硬殼結構,由多根縱向龍骨梁和主要承力框連接在一起,不僅強度高,而且抗墜毀能力強,在直升機不幸墜毀時,可同時承受垂直向下和向前的加速度產生的碰撞,吸收撞擊能量,防止發(fā)生火情,提高隨機乘員的生存率。
直-20的尾槳為復合材料結構。采用常規(guī)的十字形尾槳,具有效率高、噪聲低等優(yōu)點。其尾槳和主旋翼均設有電加熱除冰裝置,并且可以根據需要進行人工折疊,便于收藏和運輸。該款直升機采用大尺寸的全動式平尾,可由電動或人工手動操縱改變迎角大小,用以直升機的俯仰操控,保持平衡。
此外,直-20的機頭雷達罩安裝有防雷條,機身側面有絞車,機身后部兩側有導彈逼近告警接收機,機身與尾梁相交處的上方有紅外抑制器,兩側有干擾彈發(fā)射裝置。這些裝置均可在飛機執(zhí)行其他任務時為其提供強有力的幫助。
特別需要說明的是,直-20還攻破了旋翼防除冰的世界性難題。在7000米高度以下,當直升機穿越含水量較大的低空云層時,旋翼往往會因為低溫、高濕而結冰,無法正常工作。在直-20立項之前的十年里,其總設計師鄧景輝和團隊就開始了旋翼防除冰的先期關鍵技術攻關。2018年2月,在海拔5000多米的雪域高原,直-20首次進入真實惡劣環(huán)境下驗證旋翼防除冰技術,并成功完成了科研試飛任務。我國由此成為世界上第四個攻克直升機旋翼防除冰技術的國家。
相較于我國之前服役的系列直升機,直-20具有很大的優(yōu)勢。與直-8/18相比,直-20造價較低,又便于空運。因此,對于我國陸軍,直-20是一款能夠較好滿足需求的直升機。如果大規(guī)模裝備直-20,我國陸軍部隊的空中機動作戰(zhàn)能力將得到前所未有的提高,會像美國陸軍那樣“飛起來”。
直-20對于我國海軍的重要性也非常大。我國海軍現役的國產4噸級直-9C/D的載荷能力較小,難以攜帶較多的反潛探測設備和武器:除了固定安裝的機頭搜索雷達以及攜帶吊放式聲吶、兩枚魚-7反潛魚雷,該噸級的直升機再無余力搭載其他反潛設備。如果要攜帶聲吶浮標和磁探儀,還需要同時配置另外一架直-9C。在攜帶反潛探測和武器系統(tǒng)后,直-9C的航程和留空時間大大縮小,只能支持50千米范圍內的反潛作戰(zhàn)。進口的10噸級卡-28雖然從噸位上看比較合適,攜帶的反潛裝備也比較齊全,航程和留空時間都不錯;但其共軸雙旋翼屬于非主流設計,機庫必須為其增高而導致搭載艦艇重心的升高。再加上機載設備和武器系統(tǒng)落后,無法和國產的反潛設備和武器通用,因而卡-28并不能滿足我海軍反潛作戰(zhàn)的需要。
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;國產13噸級的直-8/18則難以搭載到驅護艦上,存在搭載平臺受限的問題。由于缺乏噸位合適且技術先進的艦載直升機,我國海軍的航空作戰(zhàn)能力,尤其是航空反潛作戰(zhàn)能力受到了很大制約。而對于在直-20基礎上發(fā)展出的艦載型直升機,情況就完全不同:直-20將旋翼直徑以及尾梁折疊后的機長與卡-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。
不僅如此,由于直-20采用的綜合航電技術是從2008年才開始研發(fā)設計的,其航電電子水平全面超越早在20世紀70年代就裝備定型的“黑鷹”直升機。當然,得益于我國軍事電子航空工業(yè)近幾年的快速發(fā)展,才使得直-20直升機在其初始版本開始就在機身上安裝了全套的、類似西方軍用直升機最高等級的相關電子裝備配置—雷達警告器、電子干擾天線、大型多普勒導航雷達以及前視紅外/電視光電頭等,可以說一應俱全。
在裝載能力方面,直-20運載武裝步兵的能力比直-9大得多,也將超過“黑鷹”直升機。這是因為直-20的機身比“黑鷹”的機身更加周正,顯然是為了增大貨艙空間而采取的設計措施。盡管直-20的裝載能力尚比不過米-17/171,但是其吊掛運輸能力至少在4噸以上,可以在一定程度上彌補飛機貨艙運力的不足。
在發(fā)動機功率相同的情況下,多一片槳葉,則能提供更大的升力。在發(fā)動機功率較低的情況下,依靠增多槳葉數量,可以彌補發(fā)動機功率的不足,保證直升機有足夠的升力。對直-20而言,增加的這片旋翼槳葉主要是為了提高升力,以適應高原環(huán)境的需求,使其高原性能更加優(yōu)越。直-20的旋翼在轉動時,噪聲相對也比較低,有利于隱蔽飛行。
除了先進的旋翼系統(tǒng),直升機還需要發(fā)動機具有足夠大的功率。直-20采用的是兩臺1600千瓦渦軸10發(fā)動機,其功率超過了“黑鷹”最新型號UH-60M的T700-T6E渦軸發(fā)動機的1577千瓦,更明顯超過了我軍現役“黑鷹”的T700-CT7-2D渦軸發(fā)動機的1200千瓦。這意味著,現有研制成功的直-20的空中機動性達到了很高的水平。由此可知,直-20的高原性能要略勝“黑鷹”一籌。
據稱,在最初引進“黑鷹”直升機時,我國就曾考慮仿制這款機型。盡管當年引進的只是民用出口型號,但其工藝技術水平之高,以我國當時的條件也是達不到的。例如,當時的“黑鷹”就使用了大尺寸鈦合金部件,而我國直到20世紀90年代也沒有這種制造工藝。盡管“黑鷹”屬于20世紀70年代的產品,但即使到了21世紀初,我國仍無法拿出類似的產品??梢姡蠖鄶岛娇諜C型一樣,我國仿制“黑鷹”也是一個異常艱辛的過程,需要材料、工藝、加工、研發(fā)等無數環(huán)節(jié)的積累。一些研發(fā)和工藝經驗,沒有10年甚至20年時間的磨合,沒有擁有足夠多經驗的研制隊伍,就算有了材料和機器,也無法成功開發(fā)一款新型飛機。我國直升機發(fā)展的艱苦歷程,也是一個航空技術落后的國家必須要經歷的痛苦過程。
需要說明的是,對我國而言,直-20的成功并不僅是一個美國老式直升機型號的復制品這么簡單,而是中國已擁有全套先進直升機研發(fā)、生產體系的象征。直-20在吸收“黑鷹”設計理念的同時,也加入了具有中國特色的技術內容,飛機的外形細節(jié)與前者有很大不同。這一切,都濃縮了中國航空業(yè)者多年來自力更生、艱苦奮斗的汗水。