直20能比「黑鷹」青出於藍,因爲這條怪異的「歪尾巴」?

我國陸航的直-20突擊運輸直升機在設計上有個非常項目的特點,那就是該機的尾槳是向左傾斜的,形成了一個獨特的歪尾巴外觀,在我國眾多直升機中顯得獨樹一幟,與眾不同。

那麼直-20為啥不按常理出牌,像正常直升機那樣安裝一個垂直尾槳呢?這個歪尾巴到底有什麼設計用意呢?

直20能比“黑鷹”青出於藍,因為這條怪異的“歪尾巴”?

直20能比“黑鷹”青出於藍,因為這條怪異的“歪尾巴”?

“阿帕奇”武裝直升機採用的傳統垂直尾槳。

這要從直-20的原準機——西科斯基UH-60“黑鷹”說起。

我們無需否認直-20與“黑鷹”之間極其親近的血緣關係,“黑鷹”是一種非常成功的突擊運輸直升機,具有強悍的飛行性能和生存能力,是全球中型直升機的標杆。直-20在設計中正是通過把“黑鷹”優秀的總體氣動佈局和自行研製的旋翼和傳統系統相結合,才獲得一種青出於藍而勝於藍的直升機。在這個過程中,直-20自然也繼承了“黑鷹”的傾斜尾槳。

直20能比“黑鷹”青出於藍,因為這條怪異的“歪尾巴”?

直20能比“黑鷹”青出於藍,因為這條怪異的“歪尾巴”?

直-20外形上與“黑鷹”高度相近,但內部結構及系統設備都是標準的國貨。

西科斯基公司是在CH-53E重型直升機上首次使用傾斜尾槳的。與之前型號的“種馬”直升機不同,CH-53E“超級種馬”在旋翼軸後方增加了第三臺T64-GE-415渦軸發動機,從雙發重型直升機搖身變為三發重型直升機。但這第三臺發動機位於主變速箱後方,致使直升機重心後移。為了解決這一工程挑戰,西科斯基工程師並沒有重新設計機身,而是把尾槳的直徑從4.88米增加到6.10米,並且向左傾斜20度,在旋轉時可同時產生抗扭裡和升力(907千克)完美平衡了重心後移帶來的所有問題。這不失為一個非常成功而優美的解決方案。

直20能比“黑鷹”青出於藍,因為這條怪異的“歪尾巴”?

CH-53E“超級種馬”首次使用傾斜尾槳

根據《黑鷹之路》一書透露,1972年西科斯基參加美國空軍下一代通用直升機招標時,在設計“黑鷹”直升機中遭遇難題。美國陸軍對該機提出了非常苛刻的空運要求:C-130可運輸1架直升機,C-141可運輸2架,C-5可運輸6架。這些空運要求不僅限制了“黑鷹”的高度,使該機機身呈現低矮扁平的外觀,還限制了旋翼的直徑。為了堅固美國陸軍對爬升性能的要求,西科斯基公司除了採用先進氣動技術來提高旋翼效率之外,還借鑑了CH-53E的傾斜尾槳設計。

“黑鷹”的尾槳同樣向左傾斜20度,但是安裝方向與CH-53E相反,尾槳是安裝在垂尾右側,降低了極端情況下尾槳擊打到垂尾的風險,提高了飛行安全性。“黑鷹”直升機的傾斜尾槳在旋轉中能把拉力的34%轉化為升力分量,在懸停狀態下的升力大約是181千克,有利於縮小旋翼直徑。

直20能比“黑鷹”青出於藍,因為這條怪異的“歪尾巴”?

直-20與“黑鷹”同角度對比。

西科斯基工程師在研究中發現,如果旋翼和傾斜尾槳產生相同的升力增量,那麼傾斜尾槳需要增加的功率遠小於升力,從而進一步提高直升機的總體升力效率。此外尾槳產生的升力也使直升機的升力中心隨之後移,這樣就能把“黑鷹”的駕駛艙後移些許,進一步縮短機身長度來滿足苛刻的空運要求。與先前採用垂直尾槳的設計相比,縮短機身並改用傾斜尾槳的新設計由於機身垂直阻力的降低和尾槳升力分量提高的升力效率,總體性能反而增強了。

直20能比“黑鷹”青出於藍,因為這條怪異的“歪尾巴”?

但是傾斜尾槳的斜置拉力軸也導致了直升機的偏航俯仰耦合,需要對飛控軟件進行修改。目前已知直-20採用了全數字化線傳飛控,所以這種程度的飛控修改不成問題。

正是由於傾斜尾槳的種種優點,才造就了直-20的歪尾巴外形。

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