做到隱身並不難,斬首本拉登的直升機是如何靜音的?

怪島


27日美軍三角洲部隊搭載8架直升機,在兩架無人機的配合下,遠程奔襲併成功幹掉了IS最高頭目巴格達迪。這種高能效果,令人想起了2011年5月,美軍海豹突擊隊突襲巴基斯坦首都伊斯蘭堡郊區目標,成功擊斃基地組織頭目本拉登的等效案例。不過,與擊斃本拉登的行動相比,這次美軍三角洲部隊的行動乾淨利落,沒有留下任何尾巴。

在2011年海豹突擊隊擊斃本拉登的“斬首行動”中,美軍特種部隊留下了唯一的遺憾,一架神秘的直升機殘骸遺留在突襲打擊現場。根據現場留下的這架直升機殘骸,外界分析認為,美軍海豹突擊隊在行動中使用了一種新型的隱身直升機。除了外形的明顯隱身設計之外,這架直升機在降噪方面的設計也相當明顯。

軍事裝備專家分析稱,現場殘骸的尾槳與美軍現役黑鷹直升機裸露尾槳明顯不同,分析人士認為這是一款新型運輸直升機,能夠有效降低噪音強度,具備部分靜音隱身的效果。從外形看,這架被稱為“沉默黑鷹”的神秘直升機,有阻擋減低噪音,降低雷達反射面積的突出性能。美軍海豹突擊隊整個行動飛行,穿越了巴基斯坦印度河平原人口稠密區,規避了雷達的偵測,深入縱深200多公里。未被發現,難道真是隱身直升機的功勞?

然而,據阿伯塔巴德大院周圍的居民回憶,他們一開始並沒有聽到直升機的聲音,直到飛機飛到了差不多正上空的位置才察覺。由此可見,這款直升機不是無聲的。只不過它在設計上,降低噪聲的同時,提高了飛行速度,使得飛機在遠處時,房中的人幾乎聽不到它的聲音,等你反應過來時,它已出現在你面前。直升機的飛行聲音很容易識別,但通過降噪技術,可使其聲音融入背景噪音。

軍事裝備專家強調稱,隨著隱形雷達的應用,隱身設計對於低速的且無空戰能力的直升機來說,毫無意義(美軍連“科曼奇武裝直升機”都下馬樂)。降低噪音設計那就更難了,直升機本身就是通過與空氣摩擦產生升力與推力,任何降噪設計都不能產生量級改變。所謂靜音直升機可能就是在技術忽悠,讓其他國家走走彎路。


高峰軍事觀察


說到直升機靜音技術,

不得不提斬首本拉登用到的“沉默鷹”。這款改裝版直升機不僅使用了雷達隱身,紅外隱身,還使用到了靜音技術。

但說靜音技術,

直升機的靜音技術,噪音來源有幾方面,一方面是發動機噪聲,好的發動機噪聲低,再加上優異的隔振,隔音,類似潛水艇上的隔振墊,就可以大大降低噪聲。

除了發動機,槳葉噪聲也是一個重要噪聲來源,

槳葉噪聲,由槳葉週期劃過空間某一位置而產生,振動有波峰波谷,槳葉有圓周角速度,線速度,槳葉數,

當同一空間位置,有槳葉週期劃過,並且在20~20000以內時就形成可聽聞噪聲,

如果前一葉槳葉週期劃過而後一片槳葉能正好趕在負週期劃過同一位置,那前後兩片槳葉的波峰波谷正好相互抵消,這就實現靜音了,當然這僅是基本理論,真正做起來並不簡單,

要讓旋槳轉速角度與槳葉間隔角之間達到默契,正好奇偶對消,

沉默鷹基本做到了,

沉默鷹的技術在美國後續的直升機上有繼承和進化發揚,

沉默鷹是單旋槳葉峰谷對消靜音,

後續的S97和SB一1是共軸雙旋槳葉上下對消靜音,效果怎樣還有待觀察,但理論上很有前途。

比如3葉槳是120°後追,4葉是90°後追,5葉是75°後追。

讓單葉角速度與後追槳葉正好正負抵消。


星輝650


2011年5月1日,美國海豹突擊隊執行斬首行動,突入巴基斯坦境內斬首了“911的締造者——本.拉登”,而此次美國派出的是一款神秘的隱身直升機,成功躲避開巴基斯坦的雷達探測,但直升機螺旋槳噪音在幾公里外就能聽見了,為何沒有引起本拉登的警覺?於是就有很多人鼓吹美國的直升機連靜音都做到了,這是不是吹過頭了?

不知道有沒有人看過《艱難一日》,這個就是專門講訴美軍海豹突擊隊斬首本拉登的行動!這次行動是美國最高軍事機密,只有美國部分高官制導,而且整個行動奧巴馬和一些政府官員觀看了現場直播。

這次行動大戰美國啟用了一款全新的隱身戰機,2架直升機搭載了25名海豹突擊隊員直接降落在本拉登住所,但不是什麼原因,一架直升機墜毀而掛在了圍牆上,而美軍在完成任務後搭乘另一家直升機撤離!(這裡說點題外話,美國一直說我們軍事不透明,而這次出現的直升機從來都沒在亮相過,本次行動墜毀了一架才曝光了出來!美軍的軍事裝備同樣軍事不透明,包括當年的F117等等一些列武器)

《艱難一日》中對美軍的行動有詳細的介紹,最初海豹陸戰隊計劃尋找一處距離本拉登住所4~6公里的地方降落,然後再滲透過去!但是並沒有找到合適的著陸地點,所有的著陸區不是靠近城市,就是與目標隔著街區。降落後很容易暴露。而美軍也通過長時間的觀察,發現巴基斯坦的直升機經常從上空飛過,比如有一天美軍觀察到有一架從附近巴基斯坦軍事學校起飛了一架休伊直升機,當飛過本拉登的院子上空時,所有的警戒著沒有任何戒備!這意味著直升機的聲音對他們來說已經習慣了,因此最後美軍認為:直升機直接飛入院子實施斬首行動,聲音雖然會很大,但是也是最快速的,最有效的方法!

而整個過程美軍最擔憂的是巴基斯坦軍方的介入和干擾,因此整個行動美軍分為7個小組,院子外5人,2人帶著攻擊犬實施巡邏以及防止本拉登外逃時的追蹤,3人負責阻擋巴基斯坦軍隊或者警察的支援進行警戒!院子內20人分為5組,一路清理南側院落、一路清理北側院落、狙擊手佔據院內製高點、最後主攻組機降從樓頂向下攻擊。計劃非常保守、嚴密,冗餘度也非常高。

但是行動方案真正實施起來也是錯漏百出,首先直升機應該是拆除了座椅儘量的多裝人和裝備,這一點沒有任何問題,第二突入過程直升機關閉防撞燈突入到院子,加上直升機本身的顏色與黑夜融為一體,地面也很難看到,而且本拉登院子裡的恐怖分子已經對直升機聲音麻痺了,因此這個過程也沒有問題。但是整個索降過程至少就30秒才能完成,這一點風險就非常大了,不知道墜機是不是因為在索降過程發生交火,而除了岔子失去控制造成!而且這次意外墜機,讓整個行動小組在近10分鐘才開始恢復行動,讓行動突然性完全喪失,本拉登也可以充分利用這個10分鐘做好防禦工作並實施主動進攻!

好在海豹突擊隊的應變能力也很強,還有恐怖分子畢竟警戒意識都很弱,而且沒有經過專業訓練,團隊協調能力更差,最後美軍成功的擊殺本拉登,並且安全的撤退了,並沒有造成任何災難性的後果!至於美軍最擔心巴基斯坦介入的問題,這一點巴基斯坦也並沒有這麼傻,不會將自己和世界頭號恐怖分子捆綁在一起,因此巴基斯坦第二天對美國進行各種譴責,並指責這是侵略行為,但是巴基斯坦軍隊看起來反應很慢,雖然在這附近就有一個巴基斯坦的軍事學校和軍警,但是在美軍成功撤退後,巴基斯坦的警察和軍隊才趕到處理後事!不過巴基斯坦卻意外的收穫了一架世界上最先進的隱身直升機的殘骸,這個價值還是非常大的,這架直升機絕對能賣出大價錢!

至於直升機靜音的問題,其實根本不存在,美國可能通過一些手段降低了一些這款直升機的噪音,但是主要還是本拉登麻痺大意了!


狼煙火燎


2011年5月,策劃並創造了世界駭人聽聞的“911事件”的罪魁禍首——本拉登最終死於美軍海豹突擊隊的槍下,也為美國“獵殺本拉登”的斬首行動畫上了圓滿的句號。而這次獵殺行動最大的亮點卻是海豹突擊隊乘坐的那架沒能徹底銷燬的隱身直升機,因為在美軍公開報道了這次暗殺行動後,在畫面中出現了一架我們從未見過的新型直升機尾梁部分,而且最大的亮點就是採用了隱身設計,那麼這款能深入巴基斯坦境內行進300公里,完成斬首行動後並溜之大吉的新型隱身直升機是如何實現隱身的呢?

首先對於這架隱身直升機的殘骸我們可以看出這是一款在黑鷹直升機基礎上改進而來的隱身版本,而對於直升機的隱身處理不同於傳統隱身戰機的雷達隱身和紅外隱身兩部分,直升機的隱身還包括聲音隱身設計,因為直升機在低空飛行過程中,其旋翼劃過空氣會產生很大的噪音,所以對於這次獵殺本拉登行動而言,如果能夠靜悄悄的接近,那就已經成功了一半。

而我們知道直升機的雷達隱身和紅外隱身設計主要體現在其氣動外形和發動機上,所以將直升機的氣動外形修改為低RCS的隱身外形就可以大大降低直升機的雷達隱身,同時對於旋翼的隱身也可以通過修改旋翼的傾轉角度等方式實現旋翼系統的雷達隱身處理;而直升機的紅外隱身則主要體現在發動機的高溫排氣上,所以只要能夠大幅度降低直升機的排氣溫度那麼同樣可以降低直升機的紅外目標特徵,在一點其實要比雷達隱身簡單的多,只要在發動機的進氣道位置裝一臺氣流分離裝置,再在發動機排氣位置裝一個高效率的冷空氣與高溫排氣混合降溫裝置再輔以主旋翼高速下洗氣流的沖刷,同樣可以大幅度降低直升機的紅外隱身特徵,當然對於直升機上的某些紅外特徵明顯的機載設備同樣可以通過某種方式降低其紅外特徵。

但是對於直升機的聲音隱身設計就比較難了,直升機的噪聲源頭主要來自旋翼、尾槳和發動機三部分,而這三大部位的降噪設計很難得到根本解決,所以一直以來對於直升機的噪音就有“五公里之外就能發現直升機的蹤影”的形容詞。

以旋翼的噪音來說,旋翼在高速旋轉過程中,翼尖劃過空氣時的速度接近音速,從而與空氣摩擦爆炸產生高頻噪音,所以對於旋翼和尾翼噪音的解決方法就是限制槳尖速度過快,同時採用更多數量的槳葉、先進的翼型和槳尖形狀來降低槳尖速度,繼而有效降低直升機的旋翼噪聲,但是一般來說降低槳尖速度會降低直升機的飛行速度,所以就需要通過增加旋翼的數量和其他方式來彌補了。當然還有另外一種方法降低旋翼槳尖位置的噪音了,這就是通過大量使用碳纖維這種複合材料製造直升機來降低重量,這樣對於主旋翼來說,起飛重量降低了,那麼也就不需要那麼長的槳葉了。而縮短了槳葉長度後槳尖位置的線速度就大幅度降低了,那麼槳葉的噪音也就能夠大幅度降低了。

比如刺殺本拉登成功的大院周圍的居民回憶,他們一開始並沒有聽到任何直升機的聲音,直到直升機飛到了差不多正上空的位置才察覺。由此可見刺殺本拉登時的這款直升機不但噪音很低,而且其飛行速度並不低,它在降低噪聲的同時,反而提高了飛行速度,使得飛機在遠處時,房中的人幾乎聽不到它的聲音,等院子內的人反應過來時,直升機已出現在你頭頂。而且美軍撤退時沒有全部銷燬的隱身直升機的尾部旋翼槳葉數量也不同於黑鷹的4片十字形槳葉,而是5片式槳葉,槳葉數量更多,槳葉更短,這樣槳尖位置的線速度就比較低,再加之槳轂位置也增加了能夠雷達隱身和聲音隱身的拱形罩,所以這樣就能夠降低尾旋翼的噪音了。當然對於噪音更大的主旋翼應該設計的更為徹底大膽。

同時對於直升機發動機的降噪處理來說,直升機使用的渦軸發動機噪音主要體現在發動機自身內部的氣流壓縮噪音和排氣噪音,所以完全可以通過在直升機發動機外部設計一層隔音罩和主動降噪方式來降低發動機自身的噪音,對於發動機的排氣噪音也可以通過在排氣口設置的紅外降噪裝置同步降低排氣噪音,這個就像狙擊步槍的消音器一樣,其不光大幅度降低了槍口的噪音,而且同時降低了槍口的火藥燃氣紅外特徵。當然這會對發動機的輸出功率造成影響,畢竟刺殺地點阿富汗地區可是高海拔地區,但是對於美國軍工企業而言,研製一款輸出功率更大的渦軸發動機並不存在任何技術難度,只要給錢就行。

其實這個技術對於美國來說並不陌生,因為早在上世紀90年代的時候,美國就曾花費幾百億美元研製過一款隱身偵察直升機,這就是“科曼奇”武裝偵察直升機,該直升機在隱身處理上除了隱身外形外,其在紅外隱身和聲音隱身上也實現了突破,只不過後來因為量產成本太高而下馬。所以三十年後美國從新拾起原來就已經研製成功的降噪技術,用在刺殺本拉登行動上很正常。所以總結一點來說,對於刺殺本拉登這次特別行動來說,雖然基於黑鷹直升機基礎研製一款綜合隱身更為先進的隱身直升機成本很高,但是相比美軍自2001年後陷入中東不能自拔的成本而言,這種支出只能算九牛一毛,當然其研製成功後也能為後面美軍研製新型隱身直升機提供更為實際的參考,所以這種雖然對主、尾旋翼的數量、旋翼長度、氣動外形等方面進行了徹底改進的隱身黑鷹直升機只製造了至少兩架,但是不管從對這次刺殺行動的重要性還是美軍能否結束阿富汗戰爭以及後期的隱身直升機技術積累來說,都是划算的。


魑魅涅磐


其實飛機要做到聲音隱身的難度比雷達和紅外隱身要難得多,尤其是對直升機而言!直升機導彈噪音來源主要是:尾槳,旋翼,減速器,發動機,傳動系統。所以說,想要讓直升機做到聲隱身,就得減弱這五個部位產生的噪音。

首先來說,主旋翼的降噪方法

主旋翼主要產生的有槳渦干擾噪音,高速脈衝噪音,厚度噪聲,載荷噪聲,寬帶噪聲。而槳渦干擾噪音是最主要的噪音來源,減弱主旋翼的噪音大部分都是從減弱槳渦噪音入手。那麼減弱槳渦噪音的方式有兩個。



第一,避免下一個轉過來的槳葉撞上前邊槳葉產生的翼尖渦。

至於第一個方法也有數種措施,採用具有伺服襟翼的翼葉,這種方法主要是在翼尖出安裝兩三片具有伺服系統的襟翼,當主翼旋轉時,襟翼會隨著主翼上下轉動,從而改變氣流的方位,避免與後邊的翼尖相撞。採用特殊形狀的旋翼尖,這樣的翼尖很想燕子的翅膀,翼尖前緣先前掠,再後掠組成迴旋鏢那樣的形狀。這種形狀的翼尖可以避免翼尖與槳渦平行,如此一來,就可以減弱噪音。



第二,減小翼尖渦的強度

這種方法主要是通過增加主旋翼的數量和絃長,增加主旋翼的數量和絃長就相當於增大了主翼的面積,如果要獲取相同的升力,主旋翼弦長較大,數量較多的直升機就可以降低主旋翼的旋轉速度,減弱翼尖渦的強度。另外,主旋翼翼尖下偏,下偏的翼尖可以起到遮擋氣流的作用從而減弱渦的強度。還有就是採用鋸齒形翼尖,這種方法的原理是利用鋸齒形狀將翼尖產生的渦分散成若干個小型渦。由於翼尖的鋸齒並不是在同一條直線上,所以可以推遲渦與後邊的翼尖相撞從而減弱了翼尖渦的強度。



此外還是發動機的聲音,對於發動機的聲音主要的措施就是在發動機周圍加裝隔音材料。


而突襲本拉登的美軍黑鷹直升機使用的技術有主旋翼翼尖下偏,採用五片主旋翼。其尾槳也與常規的黑鷹直升機不同,有明顯的降噪減弱RCS當然技術使用。只不過,對於突襲本拉登的黑鷹直升機,美國一直對其嚴格的保密,即便是墜毀了也要將殘骸炸燬。所以說,這款黑鷹直升機究竟採用了何種措施降噪,還不得而知。但是絕對逃不出降噪的原理。(圖片來自網絡,侵刪)


江山何沉


之前科曼奇直升機靜音效果就不錯,參考它的技術路徑大致可以推測,黑鷹直升機靜音的原理。

直升機噪音來源主要是發動機和旋翼,其次是尾槳。發動機靜音主要是通過包敷吸音減震材料和排氣口採用消聲處理;主旋翼靜音主要是通過降低轉速,但降低轉速會導致升力不足,因此科曼奇相比阿帕奇增加了一片槳葉,採用五葉旋翼。而尾槳則採用x型槳葉而非十字槳葉,避免與主旋翼氣流產生干擾噪音。

也許靜音版黑鷹還採用了當時最新的油電混合動力技術,在靠近目標1-2公里距離時關閉發動機切換到電池驅動,進一步消除發動機噪音,撤離時再切換回渦軸發動機驅動。電池只需工作十幾分鍾時間,所以技術上沒有難度。

總之直升機為了靜音會犧牲較多性能,只能執行特殊任務,不適合大面積推廣。


軍迷愛軍


只有旋翼的速度超過音速才會有螺旋槳擊打空氣的聲音,所以增加槳葉數量降低轉速就可以了。


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