2015年9月11日星期五

中国重型直升机将成世界最强

中国重型直升机将成世界最强

在天津直博会首次亮相的国产先进重型直升机(AHL)模型。

9月8日在天津举行的中国直升机博览会上,中国中航工业集团的国产重型直升机模型正式亮相。从现场传回的图片看,国产重型直升机采用了传统的气动外形设计,中置上旋翼的高尾梁常规尾桨布局设计,整体外形布局与俄罗斯的米-26直升机相差不大,但机身高度更低,机头更具流线型,驾驶舱的视野更加开阔。

该机采用了带有欧洲HTH重型直升机风格的一体化桨毂和7叶复合材料桨叶,尾桨外形低矮,更接近于国产直-8直升机。总体外形布局比俄罗斯米-26或美国CH-53E等类似机型都要先进,就是当初俄罗斯极力向中国推荐的米-26改进型——米-46直升机概念方案也无法与之相比。

从说明图板上的性能数据看,该机的最大起飞重量达到38.2吨,各项性能指标与美国正在研制中的西科斯基CH-53K超级种马(Sikorsky CH-53K Super Stallion)直升机非常接近。CH-53K计划于2018年起交付美军使用,如果国产重型直升机也能按计划在2025年前完成研制,那么两者将成为21世纪初期重型直升机的双雄,中美时间差距为7年。

根据新闻综合,国产重型直升机是中俄联合发展的成果。从2008年起,俄罗斯直升机控股公司就开始与中航直升机公司进行先进重型直升机研发项目的合作谈判。俄罗斯对这个项目非常上心,普京总统每次访华都将俄直升机控股公司带在身边。终于在今年的5月,根据中国国家主席习近平和俄总统普京的会谈结果,双方签订了在重型直升机领域合作的框架协议。这款直升机被命名为先进重型直升机(AHL)项目。

中国重型直升机将成世界最强

已完成组装的美国CH-53K重型直升机原型机。

虽说是中俄合研,但双方联合研发的直升机将主要针对中国市场,技术路线选择上以中国要求为主。对此中航工业直升机副总工程师黄传跃在接受采访时特别强调,"这是一款必须满足中国特殊要求的重型直升机,未来型号总装生产也将完全放在中国。"

预计俄罗斯会提供部分技术、以及关键的重型直升机研制经验,中国则会自主完成复合桨叶、传动系统等优势领域的研制。关于发动机则一直没有定论,到8月25日,俄罗斯副总理德米特里.罗戈津表示,俄罗斯5年内可以为俄中合研重型直升机研制出发动机。7月,俄罗斯国家技术集团公司国际合作部主任克拉多夫向俄新社表示,俄罗斯与中国就载荷可达15吨全新重型运输直升机的框架方案已达成一致,并已开始就其技术性能展开谈判。

从此次亮相的国产重直模型看,中方已经抛弃了俄方推荐的米-46直升机方案。米-46是俄罗斯米里设计局在上世纪90年代开始研究的项目,属于米-26的缩小型。其设计指标为最大起飞重量30吨,载重能力10-12吨,最大飞行速度270公里/小时,实用升限2300米,最大航程750公里。

而国产重型直升机最大起飞重量38吨,载重能力达到15吨,最大飞行速度300公里/小时,航程达630公里,实用升限为5700米,除航程外,各项性能均大幅超越米-46。

最大起飞重量也为38吨的美国CH-53K直升机的最大飞行速度为315公里/小时,航程852公里,实用升限为4380米。从飞行性能数据对比看,两型直升机的最大飞行速度几乎一致,CH-53K的航程比国产重型直升机要多200公里,但实用升限不如。

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旋翼特写,国产重型直升机将采用后掠旋翼技术,这在国内是首次。

中国重型直升机将成世界最强

国产重型直升机技术指标简介

对直升机来说,关键是最大起飞重量,以及实用升限--高原使用能力。一直以来,高原使用能力是中国陆航直升机的一个很重要的指标(世界上80%的直升机在青藏高原都玩不转)。

由于独特的地形分布,中国对于直升机的实用升限有着变态的要求。过去中国国产的直升机高原作战能力不足,大多数型号无法在西部高原使用。1985年,中国以单价600万美元从美国进口了24架"民用型"运输直升机,代号S-70C-2(对外称民用型,实际是标准的军用型号)。该机性能先进,抗造耐用,很得解放军陆航喜爱,在引进黑鹰之前,中国的直升机一直没有在海拔3000米以上高原恶劣环境下飞行作业的能力,有了"黑鹰"后,青藏高原不再是直升机的飞行禁区。黑鹰直升机之所以能够在青藏高原尽情使用,主要原因是它的动力充沛,采用了T-700-701A发动机,它的功率比当时美国陆航黑鹰发动机的功率还要大10%左右,拥有极大的动力储备。

中国一贯重视大型直升机的高原性能,例如国产直-18大型直升机就进行了飞越珠穆朗玛峰的试飞,显示出这种直升机良好的高原性能。2014年12月,总参陆航某部试飞大队试飞员李琳君和战友驾驶直-18运输直升机首次成功翻越珠穆朗玛峰,达到9000米高程,创造力国产直升机的升限纪录。在这个高度上,以前只有经过特殊改装的印度美洲驼直升机能够飞上去(1972年爬升至12442米绝对飞行高度世界纪录),但这是一种仅能乘坐5人的轻型直升机。

中国早在2000年时,军方就正式提出,陆军航空兵的直升机在西藏、新疆、青海甚至云、贵、川高原地区使用,必须保证"三个六"的要求,即具有6000米高度、600公斤商载、600公里航程的能力。此次亮相的国产重型直升机,完全符合了这个要求。

中国重型直升机将成世界最强

飞翔在拉萨上空的黑鹰直升机

中国重型直升机将成世界最强

国产直18大型直升机也满足了在青藏高原使用的要求。

要达到高原使用6000米和600公里航程的技术要求,对于重型直升机来说相当困难,动力上的要求极高。此次亮相的国产重直模型,并没有标明使用哪种发动机,使用哪种发动机是一架直升机型号研制的最根本问题,只有确定了基本布局构型和发动机型号,这种直升机的研发工作才能算基本落定。虽然本次博览会并没透露国产重型直升机的发动机型号,但我们可以从以前的新闻来分析。

从模型外观看,新型国产重型直升机采用了双发的结构设计,那么目前世界上能够配备在此型直升机上的发动机型号就可以推断出来,首先排除西方产品,中国在直升机发动机领域吃过美国等西方国家的大亏,例如直-10武装直升机因为进口动力无果造成的性能下降,并且耽误了研制进程。有直10的前车之鉴,国产重直几乎肯定不会采用西方动力。

首先一个选项,是国产5000千瓦大功率涡轴发动机,这个发动机在去年的直博会上露面,处于研制状态,已经接近成功。按照同一级别美国CH-53E直升机配备的3台3270千瓦的通用动力GE-416/416A涡轴发动机,总功率是9810千瓦。而CH-53K则配备3台功率为5600千瓦的GE38-1B型发动机,总功率16800千瓦。如果38.2吨起飞重量的国产重型直升机配用国产5000千瓦发动机,也需要配备3台发动机,总功率可达15000千瓦,飞行性能可以与美国CH-53K相仿,但无法达到升限6000米的特殊高原要求。这个问题可以通过提升未来5000千瓦国产涡轴机的潜力来解决。主要问题是配用3台发动机,需要在原设计的双发动机方案基础上进行改进,工作量和工程风险都很大。

中国重型直升机将成世界最强

GE38-1B发动机,它是CH-53K直升机研制的关键。

第二个选项是采用米-26的发动机,D-136发动机的功率高达8500千瓦,两台发动机总功率17000千瓦,完全可满足新型重型直升机的高原要求。但是有个很大的问题,这种发动机是乌克兰生产的。俄方在近两年极力阻止乌克兰参与中国重型直升机项目,但主导这个项目的中国应该更有发言权。尽管俄罗斯和乌克兰已经撕破脸,但中国仍然与这两个国家保持军事技术领域的密切合作。

在今年5月21日,俄罗斯直升机控股公司总经理米赫耶夫就宣布,乌克兰"西奇"发动机公司可能参加俄中重型民用直升机的研发。中方已经批准了项目"路线图",确定了项目参与者,即中国中航直升机公司、俄罗斯直升机控股公司、米里设计局和乌克兰西奇发动机公司,后者将供应D-136发动机。使用乌克兰D-136发动机的最大问题是这种发动机已经面世三十余年,技术状态早已老旧,耗油率很大,国产化和改进的潜力几乎没有。

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乌克兰D-136发动机,它的优点是功率大,缺点是技术落后,自身重量大,单位油耗大。

第三个选项是PD-12V发动机,这种发动机是俄罗斯联合发动机公司设计的,以PD-14涡轮风扇发动机为基础的衍生型号。如果采用PD-12V发动机,俄方固然是极力推荐,但这个发动机还在纸面上,因为其母型号——PD-14涡扇发动机至今还在试飞,并没有成熟。截止2015年6月,刚刚做完地面台架试验,未来几个月将进行空中试飞台的试飞考核,预计2017年取得国内适航证,2019年取得欧航局认证。

这也可以印证俄副总理罗戈津在今年8月份说的俄罗斯5年内可以为俄中合研重型直升机研制出发动机,并非空话,是大话。研制一种全新的直升机,计划使用一种也是全新的,而且是纸面上全新的发动机,在世界航空界都是不可想象的,这种建议只有喜欢说大话、拿别人当小白鼠的俄国人能做出来(这方面印度人需要吐槽),反正这个直升机是中国需要的。

中国重型直升机将成世界最强

俄罗斯PD-14涡扇发动机还在研制中,PD-12V更是连模型都看不到。

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正在研发的国产5000千瓦级涡轴发动机

综上,国产重型直升机的初期研制,最有可能还是采用乌克兰生产的D-136发动机,这种发动机技术成熟、稳定可靠,很适合新研制直升机试飞装机。采用乌克兰D-136发动机,动力充沛,功率储备大,所以国产重型直升机实用升限高,比美军CH-53K高出2000米,但是D-136技术落后油耗大,导致国产重直航程较小,比CH-53K要短200公里。

国产重型直升机(AHL)未来量产时可能会改用国产大功率发动机,中国的发动机事业,仍然是任重而道远,好在我们进步的速度很快!(文/科罗廖夫)

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