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国产重型武直为何还是传统构型?新的高速构型还会有吗?

2024-03-24军事

2024年3月21日,疑似国产新型重型武装直升机的首张真实照片曝光,而随着更多其它角度照片的陆续出现,特别是随着该机侧面照片的公开,这架新型直升机是一款专用武装直升机的事实,已经毫无争议。不过各种疑问也随之而来,这架国产新武直难道仅仅是直-20的改进型?为什么还是传统构型?为啥不用全新的高速构型呢?

新曝光的图片显示这是一架全新设计的武装直升机

要想解答这些疑问,我们还是要从这架重武直本身说起。

从目前照片上已经透露出的信息看,这架新的重武直基本上可以肯定是沿用了直-20的「三大件」,即旋翼系统、发动机和主减速器。该机采用的是五叶大尺寸旋翼、带倾斜角的四叶尾桨、可调整俯仰角度的水平尾翼,再考虑该机的尺寸和可能的吨位,其整套设计直接由直-20移植而来是较为合理的推论。

重武直初步分析

这种做法也可算是世界上专用武装直升机研发中的常态。世界上第一种专用武装直升机AH-1「眼镜蛇」,就是利用UH-1的三大件研发,甚至直接被归入UH-1系列中;俄罗斯的米-24也是以米-8的三大件为基础研发,另外还有南非的「石茶隼」,移植了「超美洲豹」的三大件,意大利最新的AW249整体采用了AW149的三大件。可以说只要有合适吨位的成熟机型「三大件」可用,各国在研制专用武装直升机时都会优先以成熟型号的「三大件」为基础研发。

意大利新研制的AW249武装直升机就是利用AW149运输直升机的三大件

所以从专业角度来评判,新的重武直是直-20的一种改型这一说法,也是可以成立的,虽然两者的气动外形有着天壤之别。因为对于直升机这种特殊的航空器来说,决定飞行性能的关键,永远都是直升机的这「三大件」!其旋翼既是提供升力的「升力面」,又是提供前飞动力和改变姿态的「操纵面」,所以旋翼的性能直接决定了直升机飞行性能;而旋翼旋转的驱动力,又是由发动机通过主减速器传导过来的。因此这三大件的组合,才是直升机能不能飞的关键,同时也是判断各型直升机差异的专业标准。

发动机、旋翼和主减速器是决定直升机性能的关键要素

不过,通过对重武直的照片判读,我们也发现了一些不同。重武直的旋翼安装角可能有9-10度,比直-20的7度左右要大。旋翼安装角就是整套主旋翼预置的前倾角度,它可以使主旋翼产生的总升力,分割为垂直向上和水平向前的两个分量。垂直向上的分量为直升机提供升力,水平向前的分量则为直升机提供前飞的驱动力。简单的物理原理可以得知,旋翼安装角越大,升力分量越小,前飞驱动力越大,所以现在新研发的直升机,其安装角越来越大。「黑鹰」直升机的安装角大约为4度左右,而直-20已经达到7度。安装角增大带来的好处并非直升机的绝对速度,而是在应用场景最多的巡航阶段,可以让机身在保持水平状态、阻力最小的情况下,获得更大的前飞驱动力,从而提高巡航速度。但是安装角加大的前提,是发动机功率必须够大,否则无法提供足够升力。

直-20的旋翼安装角为7度,因此悬停时会曾抬头状,重武直的抬头程度更大

那么重武直在发动机没有变化的情况下,为什么能增加安装角呢?这可能和该机的短翼设计有关。重武直的短翼很长,因此可以为安排更多武器外挂点提供便利。但这副短翼的关键作用可能并不在这里,而是在直升机处于高速前飞时,在气动外形可以发挥效果的情况下,为直升机提供一定的升力,从而减轻主旋翼的升力负担。那么,重武直的设计理念就和美国FRAR计划中贝尔公司360「不屈」直升机的理念类似了。

贝尔360「不屈」的短翼能分担主旋翼约30%的升力负担

360「不屈」设计了一套非常巨大的短翼,其单侧翼展就有2.7米,按贝尔公司的说法是在最高速度时,其产生的升力可以减轻主旋翼约30%的升力负担。因此360「不屈」利用传统构型,可以达到303公里/小时的巡航速度,是目前实用巡航速度最快的直升机,这种设计本质上是直升机和固定翼两种飞行原理的跨界或结合,因此也被视为是传统构型直升机的巅峰之作。相比起来,重武直的短翼相对保守,虽然并没有360「不屈」那么大的效果,但起码是远远高于直-10、AH-64、AW249这类直升机的。

360「不屈」也被称为传统构型直升机的巅峰之作

而这也说明,重武直也并非直接照搬直-20的三大件,其设计中采用的新理念一定程度考虑了高速飞行的需求。那么问题又来了,重武直为啥不直接上高速构型呢?

关于这个疑问,笔者的理解是:并非中国未来的重型武装直升机不采用新的高速构型,而是目前我们见到的这架重武直没有采用高速构型,至于高速构型的重武直,可能会是另外的一个型号。

国产新型重型武装直升机

诚然,目前传统构型直升机对于解决直升机速度慢这个最大缺陷,已经做到近乎极致,潜力已经基本挖尽了!但是,传统构型依然是现阶段最成熟、最稳定的构型,在直升机研发历史上,无数个试图突破传统构型的概念,最终都因无法达到实用标准而被放弃。在这架重武直身上,我们处处能看到利用成熟技术来降低研发风险的影子,因此这架重武直可以看成是中国未来重武直计划中的保守方案,或者叫「保底方案」。

不成熟的旋转尾桨高速直升机构型,早已被放弃

而以刚性共轴对转双旋翼+尾部推进螺旋桨为特征的高速构型,是目前直升机业界公认最有可能成为现实的新构型概念。不过值得注意的是,不管是发明现代直升机的美国西科斯基公司,还是常年致力于研发共轴双旋翼直升机的俄罗斯卡莫夫公司,至今都未能将这一新构型真正实用,即便是西科斯基公司已经先后制造了三种不同尺寸、不同吨位的新构型验证机,试飞了近二十年,也不能说已经完全成熟。

刚性共轴双旋翼+推进螺旋桨是最有可能实用的高速直升机构型

西科斯基用于竞标美国陆航下一代航空器的两型高速构型直升机,SB>1方案在FLRAA招标中被贝尔公司的V-280倾转翼飞机击败,RAIDER X方案则随着FRAR计划的取消也一并作古;卡莫夫设计局类似构型的高速直升机方案,至今还是雷声大雨点小,连验证机都还没有。所以事实上,高速新构型到目前为止世界上还没有一种真正成熟、能发挥新构型优势、在其它方面又不至于比传统构型差太多的型号诞生,高速构型真正实用还有很多问题需要解决。

V-280倾转翼飞机,已经不能算是直升机了

这其中很大的原因是,高速构型不仅对直升机本身的结构带来很大变化,飞行原理上也开始有很多不同。新构型直升机的操作方式,将更接近固定翼飞机而不是直升机,甚至很多操作和传统直升机是完全相反的。所以采用新构型不仅要解决技术上的问题,更要解决部队实际使用中与基于现有构型直升机制定的战术战法之间的冲突问题,SB>1的竞标失败,很大程度上是由于这种冲突无法解决造成的。

SB>1验证机

而对于中国这个直升机领域的后来者,刚刚才把传统构型的研发和应用完全搞利索的新秀,现在就一口气上高速构型,显然是托大了!在中国目前较大战争风险的外部大环境下,成熟可靠的传统构型可以保证重武直的研制成功率,降低研发风险,能保证部队先拿到能力比直-10大幅提高的装备,显然更为实际。利用已经成熟的直-20技术,结合近年来研发的各种全新武器和作战系统,快速研发新型重武直,这一做法是非常明智的。能不能满足军迷的胃口不重要,能满足部队现阶段的需求就行。

网友绘制的重武直绘画,其实还是挺好看的

有了这个成熟可靠的「保底方案」,技术风险高的全新高速构型就不必操之过急,可以按部就班的进行充分的论证和试验,将其技术完全掌握、完全成熟稳定后,再投入实用。目前新构型的小型无人原理验证机早就已经开展了大量试飞工作,而载人的新构型验证机据传也已经首飞成功。不过,在美俄两国新构型都长期停滞的情况下,中国是否会坚持投入巨大的资源继续坚持研发是个问题。但如果中国坚持研发并最终将其实用化,成功研制出实用型号装备部队,那将是对老牌直升机强国的强势逆袭。而这种新构型直升机,也将成为未来战场上逆天的存在!