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國產重型武直為何還是傳統構型?新的高速構型還會有嗎?

2024-03-24軍事

2024年3月21日,疑似國產新型重型武裝直升機的首張真實照片曝光,而隨著更多其它角度照片的陸續出現,特別是隨著該機側面照片的公開,這架新型直升機是一款專用武裝直升機的事實,已經毫無爭議。不過各種疑問也隨之而來,這架國產新武直難道僅僅是直-20的改進型?為什麽還是傳統構型?為啥不用全新的高速構型呢?

新曝光的圖片顯示這是一架全新設計的武裝直升機

要想解答這些疑問,我們還是要從這架重武直本身說起。

從目前照片上已經透露出的資訊看,這架新的重武直基本上可以肯定是沿用了直-20的「三大件」,即旋翼系統、發動機和主減速器。該機采用的是五葉大尺寸旋翼、帶傾斜角的四葉尾槳、可調整俯仰角度的水平尾翼,再考慮該機的尺寸和可能的噸位,其整套設計直接由直-20移植而來是較為合理的推論。

重武直初步分析

這種做法也可算是世界上專用武裝直升機研發中的常態。世界上第一種專用武裝直升機AH-1「眼鏡蛇」,就是利用UH-1的三大件研發,甚至直接被歸入UH-1系列中;俄羅斯的米-24也是以米-8的三大件為基礎研發,另外還有南非的「石茶隼」,移植了「超美洲豹」的三大件,意大利最新的AW249整體采用了AW149的三大件。可以說只要有合適噸位的成熟機型「三大件」可用,各國在研制專用武裝直升機時都會優先以成熟型號的「三大件」為基礎研發。

意大利新研制的AW249武裝直升機就是利用AW149運輸直升機的三大件

所以從專業角度來評判,新的重武直是直-20的一種改型這一說法,也是可以成立的,雖然兩者的氣動外形有著天壤之別。因為對於直升機這種特殊的航空器來說,決定飛行效能的關鍵,永遠都是直升機的這「三大件」!其旋翼既是提供升力的「升力面」,又是提供前飛動力和改變姿態的「操縱面」,所以旋翼的效能直接決定了直升機飛行效能;而旋翼旋轉的驅動力,又是由發動機透過主減速器傳導過來的。因此這三大件的組合,才是直升機能不能飛的關鍵,同時也是判斷各型直升機差異的專業標準。

發動機、旋翼和主減速器是決定直升機效能的關鍵要素

不過,透過對重武直的照片判讀,我們也發現了一些不同。重武直的旋翼安裝角可能有9-10度,比直-20的7度左右要大。旋翼安裝角就是整套主旋翼偏好設定的前傾角度,它可以使主旋翼產生的總升力,分割為垂直向上和水平向前的兩個分量。垂直向上的分量為直升機提供升力,水平向前的分量則為直升機提供前飛的驅動力。簡單的物理原理可以得知,旋翼安裝角越大,升力分量越小,前飛驅動力越大,所以現在新研發的直升機,其安裝角越來越大。「黑鷹」直升機的安裝角大約為4度左右,而直-20已經達到7度。安裝角增大帶來的好處並非直升機的絕對速度,而是在套用場景最多的巡航階段,可以讓機身在保持水平狀態、阻力最小的情況下,獲得更大的前飛驅動力,從而提高巡航速度。但是安裝角加大的前提,是發動機功率必須夠大,否則無法提供足夠升力。

直-20的旋翼安裝角為7度,因此懸停時會曾擡頭狀,重武直的擡頭程度更大

那麽重武直在發動機沒有變化的情況下,為什麽能增加安裝角呢?這可能和該機的短翼設計有關。重武直的短翼很長,因此可以為安排更多武器外掛點提供便利。但這副短翼的關鍵作用可能並不在這裏,而是在直升機處於高速前飛時,在氣動外形可以發揮效果的情況下,為直升機提供一定的升力,從而減輕主旋翼的升力負擔。那麽,重武直的設計理念就和美國FRAR計劃中貝爾公司360「不屈」直升機的理念類似了。

貝爾360「不屈」的短翼能分擔主旋翼約30%的升力負擔

360「不屈」設計了一套非常巨大的短翼,其單側翼展就有2.7米,按貝爾公司的說法是在最高速度時,其產生的升力可以減輕主旋翼約30%的升力負擔。因此360「不屈」利用傳統構型,可以達到303公裏/小時的巡航速度,是目前實用巡航速度最快的直升機,這種設計本質上是直升機和固定翼兩種飛行原理的跨界或結合,因此也被視為是傳統構型直升機的巔峰之作。相比起來,重武直的短翼相對保守,雖然並沒有360「不屈」那麽大的效果,但起碼是遠遠高於直-10、AH-64、AW249這類直升機的。

360「不屈」也被稱為傳統構型直升機的巔峰之作

而這也說明,重武直也並非直接照搬直-20的三大件,其設計中采用的新理念一定程度考慮了高速飛行的需求。那麽問題又來了,重武直為啥不直接上高速構型呢?

關於這個疑問,筆者的理解是:並非中國未來的重型武裝直升機不采用新的高速構型,而是目前我們見到的這架重武直沒有采用高速構型,至於高速構型的重武直,可能會是另外的一個型號。

國產新型重型武裝直升機

誠然,目前傳統構型直升機對於解決直升機速度慢這個最大缺陷,已經做到近乎極致,潛力已經基本挖盡了!但是,傳統構型依然是現階段最成熟、最穩定的構型,在直升機研發歷史上,無數個試圖突破傳統構型的概念,最終都因無法達到實用標準而被放棄。在這架重武直身上,我們處處能看到利用成熟技術來降低研發風險的影子,因此這架重武直可以看成是中國未來重武直計劃中的保守方案,或者叫「保底方案」。

不成熟的旋轉尾槳高速直升機構型,早已被放棄

而以剛性共軸對轉雙旋翼+尾部推進螺旋槳為特征的高速構型,是目前直升機業界公認最有可能成為現實的新構型概念。不過值得註意的是,不管是發明現代直升機的美國西科斯基公司,還是常年致力於研發共軸雙旋翼直升機的俄羅斯卡莫夫公司,至今都未能將這一新構型真正實用,即便是西科斯基公司已經先後制造了三種不同尺寸、不同噸位的新構型驗證機,試飛了近二十年,也不能說已經完全成熟。

剛性共軸雙旋翼+推進螺旋槳是最有可能實用的高速直升機構型

西科斯基用於競標美國陸航下一代航空器的兩型高速構型直升機,SB>1方案在FLRAA招標中被貝爾公司的V-280傾轉翼飛機擊敗,RAIDER X方案則隨著FRAR計劃的取消也一並作古;卡莫夫設計局類似構型的高速直升機方案,至今還是雷聲大雨點小,連驗證機都還沒有。所以事實上,高速新構型到目前為止世界上還沒有一種真正成熟、能發揮新構型優勢、在其它方面又不至於比傳統構型差太多的型號誕生,高速構型真正實用還有很多問題需要解決。

V-280傾轉翼飛機,已經不能算是直升機了

這其中很大的原因是,高速構型不僅對直升機本身的結構帶來很大變化,飛行原理上也開始有很多不同。新構型直升機的操作方式,將更接近固定翼飛機而不是直升機,甚至很多操作和傳統直升機是完全相反的。所以采用新構型不僅要解決技術上的問題,更要解決部隊實際使用中與基於現有構型直升機制定的戰術戰法之間的沖突問題,SB>1的競標失敗,很大程度上是由於這種沖突無法解決造成的。

SB>1驗證機

而對於中國這個直升機領域的後來者,剛剛才把傳統構型的研發和套用完全搞利索的新秀,現在就一口氣上高速構型,顯然是托大了!在中國目前較大戰爭風險的外部大環境下,成熟可靠的傳統構型可以保證重武直的研制成功率,降低研發風險,能保證部隊先拿到能力比直-10大幅提高的裝備,顯然更為實際。利用已經成熟的直-20技術,結合近年來研發的各種全新武器和作戰系統,快速研發新型重武直,這一做法是非常明智的。能不能滿足軍迷的胃口不重要,能滿足部隊現階段的需求就行。

網友繪制的重武直繪畫,其實還是挺好看的

有了這個成熟可靠的「保底方案」,技術風險高的全新高速構型就不必操之過急,可以按部就班的進行充分的論證和試驗,將其技術完全掌握、完全成熟穩定後,再投入實用。目前新構型的小型無人原理驗證機早就已經開展了大量試飛工作,而載人的新構型驗證機據傳也已經首飛成功。不過,在美俄兩國新構型都長期停滯的情況下,中國是否會堅持投入巨大的資源繼續堅持研發是個問題。但如果中國堅持研發並最終將其實用化,成功研制出實用型號裝備部隊,那將是對老牌直升機強國的強勢逆襲。而這種新構型直升機,也將成為未來戰場上逆天的存在!