直-20为何能比“黑鹰”青出于蓝 因为这怪异的“歪尾巴”?

风林火山菌  风林火山菌     2020-03-26      0

首页 > 军事

​​我国陆航的直-20突击运输直升机在设计上有个非常项目的特点,那就是该机的尾桨是向左倾斜的,形成了一个独特的歪尾巴外观,在我国众多直升机中显得独树一帜,与众不同。

那么直-20为啥不按常理出牌,像正常直升机那样安装一个垂直尾桨呢?这个歪尾巴到底有什么设计用意呢?

“阿帕奇”武装直升机采用的传统垂直尾桨。

这要从直-20的原准机——西科斯基UH-60“黑鹰”说起。

我们无需否认直-20与“黑鹰”之间极其亲近的血缘关系,“黑鹰”是一种非常成功的突击运输直升机,具有强悍的飞行性能和生存能力,是全球中型直升机的标杆。直-20在设计中正是通过把“黑鹰”优秀的总体气动布局和自行研制的旋翼和传统系统相结合,才获得一种青出于蓝而胜于蓝的直升机。在这个过程中,直-20自然也继承了“黑鹰”的倾斜尾桨。

直-20外形上与“黑鹰”高度相近,但内部结构及系统设备都是标准的国货。

西科斯基公司是在CH-53E重型直升机上首次使用倾斜尾桨的。与之前型号的“种马”直升机不同,CH-53E“超级种马”在旋翼轴后方增加了第三台T64-GE-415涡轴发动机,从双发重型直升机摇身变为三发重型直升机。但这第三台发动机位于主变速箱后方,致使直升机重心后移。为了解决这一工程挑战,西科斯基工程师并没有重新设计机身,而是把尾桨的直径从4.88米增加到6.10米,并且向左倾斜20度,在旋转时可同时产生抗扭里和升力(907千克)完美平衡了重心后移带来的所有问题。这不失为一个非常成功而优美的解决方案。

CH-53E“超级种马”首次使用倾斜尾桨

根据《黑鹰之路》一书透露,1972年西科斯基参加美国空军下一代通用直升机招标时,在设计“黑鹰”直升机中遭遇难题。美国陆军对该机提出了非常苛刻的空运要求:C-130可运输1架直升机,C-141可运输2架,C-5可运输6架。这些空运要求不仅限制了“黑鹰”的高度,使该机机身呈现低矮扁平的外观,还限制了旋翼的直径。为了坚固美国陆军对爬升性能的要求,西科斯基公司除了采用先进气动技术来提高旋翼效率之外,还借鉴了CH-53E的倾斜尾桨设计。

“黑鹰”的尾桨同样向左倾斜20度,但是安装方向与CH-53E相反,尾桨是安装在垂尾右侧,降低了极端情况下尾桨击打到垂尾的风险,提高了飞行安全性。“黑鹰”直升机的倾斜尾桨在旋转中能把拉力的34%转化为升力分量,在悬停状态下的升力大约是181千克,有利于缩小旋翼直径。

直-20与“黑鹰”同角度对比。

西科斯基工程师在研究中发现,如果旋翼和倾斜尾桨产生相同的升力增量,那么倾斜尾桨需要增加的功率远小于升力,从而进一步提高直升机的总体升力效率。此外尾桨产生的升力也使直升机的升力中心随之后移,这样就能把“黑鹰”的驾驶舱后移些许,进一步缩短机身长度来满足苛刻的空运要求。与先前采用垂直尾桨的设计相比,缩短机身并改用倾斜尾桨的新设计由于机身垂直阻力的降低和尾桨升力分量提高的升力效率,总体性能反而增强了。

但是倾斜尾桨的斜置拉力轴也导致了直升机的偏航俯仰耦合,需要对飞控软件进行修改。目前已知直-20采用了全数字化线传飞控,所以这种程度的飞控修改不成问题。

正是由于倾斜尾桨的种种优点,才造就了直-20的歪尾巴外形。


​​​​


郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如信息有误,请联系我们修改或删除。