#厲害了我的海軍#艦載直升機和陸基直升機的設計有何差別?

叫我東海

艦載直升機和陸基直升機之間的差異還是很大的,不過艦載直升機中,有不少也是從陸基直升機改進而來的,也有的是專門為艦艇使用而設計的,接下來我們分開討論。

首先說一下從陸基直升機改進而來的艦載直升機。首先舉美國SH60海鷹直升機的例子,SH60其實和UH60有一定的關係,兩者的外形也基本一致,但是不同也是很大的。UH60黑鷹直升機主要用來運輸兵員、物資等,因此性能要求不大,但是SH60則要承擔很多任務。

首先就是反潛能力,很多艦艇僅能搭載直升機,而直升機速度要比艦艇快得多,用於近程反潛是在再合適不過的了。SH60就裝備有AN/APS 124探測雷達,此外還有磁信號探測裝置,聲吶浮標發射器等等,可以用於反潛作戰,並能發揮不小的作用。而且SH60也能搭載武裝,比如MK46魚雷,用於攻擊敵方艦艇等目標。

此外,海上作戰經常有營救落水人員的任務,因此需要一定的特殊設備方便救援人員營救,SH60就安裝有絞車用於釋放繩索,利於快速營救。再比如艦上穩定性差,而且空間寶貴,於是SH60改為起降輪改為雙輪設計,並且旋翼可以摺疊起來向後收放,節省空間。

接下來再說一些專門設計的艦載直升機,比如俄羅斯卡27直升機,這是專門為了在艦上使用而設計的直升機,主要用於反潛作戰,因此卡27等設計之初就具有反潛探測儀器、聲吶浮標發射器等裝備,並且可以使用魚雷。此外,艦上空間寶貴,而且軍艦的顛簸很大,於是卡27使用的還是四起降輪設計,更具有穩定性。而且由於卡27沒有尾槳(其使用的是雙旋翼設計),所以機體的長度也大大降低,更能節約寶貴的機庫空間。


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眾所周知,艦載直升機和陸基直升機兩者的作戰任務環境存在很大差別的,所以兩者在很多飛機設計上都是有很大的不同。當然了現在有很多國家的艦載直升機和陸基直升機是同款的,所以要想上艦就必須要進行一系列相對應的改進。那麼下面,我們就來了解一下兩者的不同。

一,我們知道,軍艦為了裝備更多的武器裝備和設備,其艦上的空間是十分緊張有限的,特別是機庫只是比直升機的機身大了一小圈而已,而直升機巨大的旋翼可是很大的“累贅”,所以艦載直升機要存放在機庫就必須設置了可摺疊式旋翼、摺疊式尾梁等措施。這可以極大減少了艦載直升機艦上停放所需的空間。

二,艦載直升機的各系統可靠性要求高。事實上,陸基直升機如果出現了飛行故障,那麼只要直升機還能操控,其往往可以進行安全的迫降。而艦載直升機就不一樣了。由於其往往是在茫茫大海上飛行,如果遇到了機械故障,那麼其只能迫降到海面上損失了。所以艦載直升機很多系統的可靠性的要求要更高一點。

三,前面說到艦載直升機可能會迫降到海面上,那麼為了機組人員的安全逃生甚至是保存直升機,那麼艦載直升機就需要能夠可以供直飛機浮在水面上的船型機身和浮筒等設備,還有機體應該採用相關的水密結構設計等。

四,我們知道,有時海上的氣象條件是較為惡劣的,所以艦載直升機飛行時的防冰除冰是必須要解決的問題。而且海上溼度大,鹽霧重,對機體的腐蝕嚴重,這需要在設計時需要加以重視。所以艦載直升機還必須有較強的防鹽霧、防黴菌、防潮溼等能力。

五,我們知道,軍艦的直升機起降平臺都是很小的,僅僅是剛剛夠用而已。因此為了增強直升機起降時的安全性穩定性,艦載直升機的機體往往比較矮小,使得重心較低,穩定性也要更好。而且為了快速著艦,現在很多艦載直升機都會採用助降裝置。

總的來說,艦載直升機由於作戰任務環境更復雜更惡劣,所以很多方面的設計性能要求是要比一般的陸基直升機高的,而且要想擁有一款先進可靠的艦載直升機,其可能還需要軍艦在設計建造時作出一定的配合設計,如擴大甲板面積。而這些協調的設計都是有難度的。


圖說軍事

(071塢登的直升機甲板,夜間燈光助降系統的照明燈全部打開)

現在各國的主戰艦艇,直升機起降甲板、機庫的面積已經越來越大了,對艦載直升機的適應度越來越高,包括美國海軍在內,都是把陸軍的通用直升機改進後,變成艦載直升機的,正如黑鷹到海鷹,歐洲的NH90、EH101等先進的艦載直升機都是這麼來的,專門設計的艦載直升機,除了美國海軍早期的SH-2“海妖”,蘇聯、俄羅斯海軍的卡-25、卡-28(包括卡-31)之外,都不是很多。

陸基直升機改為艦載直升機,需要進行一系列針對性改裝。為了在狹窄的驅護艦機庫中停放,摺疊旋翼是最重要的,有些機體偏長的要把尾翼都要摺疊起來,而俄羅斯為了解決這個問題,卡-25、卡-31都是共軸反轉雙旋翼也就是沒尾槳的,機體長度很短,但帶來了高度偏高的問題,所以你看到中國海軍的054A型護衛艦,機庫為了容納卡機,都是加高的,更奇葩的俄羅斯海軍的1155型無畏級反潛艦為了容納卡機,居然搞出了奇葩的半下沉式機庫。

(卡-28的高度偏高,是一個硬傷)

除此之外,直升機在驅護艦甲板上起降,也需要加裝一整套的著艦和助降裝置。

著艦裝置最有名的中國海軍直-9系列艦載直升機自法國引進的“魚叉”式助降系統,飛機降落後,一個鉤子直接抓在圓形網格里,這樣在甲板上降落後,不會因為風浪顛簸造成飛機受損,與此同時還有一套牽引入庫的系統,可幫助水兵們把直升機推回機庫。

(直-9C機腹有個鉤狀物就是魚叉助降裝置的抓鉤,據說對材料要求很高,中國在2013年還在像法國購買)

而能夠起降直升機的驅護艦都是有起降管制室的,同時配備有燈光助降系統,也就是直升機庫上方的指示燈和機庫周圍、直升機甲板上的探照燈、照明燈,可以提醒飛行員降落姿態並且保障夜間著艦,當然還包括了直升機導航雷達,是一整套的系統組成的。


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圖注:中國艦載直升機

艦載直升機與陸基直升機同屬一類旋翼航空器,除具有共同的特點外,由於擔負的任務、使用的環境不同,其與普通直升機在結構設計上,有明顯的區別。

第一,艦載直升機的旋翼和尾斜梁大都要能摺疊,這主要是基於縮小艦載直升機的停放空間。目前服役或正在改進改型的艦載直升機大都採用電動旋翼和尾斜梁摺疊技術。

第二,為了便於緊急時水上降落,艦載直升機的機身一般都是水密結構,並大都可選裝浮筒或漂浮裝置。而陸基直升機則無需採用這種設計。

第三,為了便於裝卸貨物或士兵快速離機,一般尾部開有裝載跳板/門。陸基直升機中,有相當多的型號並未採用這種設計。

第四,防冰除冰,由於艦載直升機在海洋環境下使用,環境空氣溼度很大,因此防冰除冰是必須要解決的問題。而一般陸基直升機,由於飛行高度較低,使用環境溼度也不大,因此無需像艦載直升機或需要在高空飛行的噴氣式固定翼飛機那樣,配備專門的防冰除冰設備。

第五,綜合保障技術,艦載直升機需要在氣象條件變化無常的海洋環境中飛行,經常在面積狹小、搖擺不定的艦船甲板上起降,又要完成各種複雜的海上作業,危及其安全性的因素很多,而艦載直升機的艦上起降、艦上停放、艦上牽引是影響其安全的三個要素,這也成為艦載直升機綜合保障系統所要考慮的重點問題所在。

第六,發動機不同。艦載直升機由於使用環境相對陸基直升機更為惡劣,因此對動力系統要求有所不同,一般說來,艦載直升機需要採用更大功率的發動機,以增大有效載重,提高直升機的性能。發動機裝有先進的全權數字控制和狀態與使用監控系統,實現對發動機的視情維護。

第七,防腐蝕設計。艦載直升機長期在海上飛行,海上的水汽、鹽霧等,都會導致不少部件、機件表面嚴重腐蝕。因此,艦載直升機,往往採用許多針對性的防腐蝕設計和措施,比如在機體外表面上採用防腐蝕塗裝,在發動機進排氣口採用防腐蝕設備,比如定期對直升機與空氣直接接觸的設備進行養護和維護等。陸基直升機則一般不需要這種設計。


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艦載直升機和陸基直升機在起落架、著艦裝置、槳葉、機體設備材料、武器設置、電子系統兼容性都有差異。

起落架

由於軍艦在海上上下顛簸不穩,而且艦載直升機降落速度通常比陸基直升機快,所以艦載直升機在降落時可能會對起落架產生一個較大的衝擊力,所以起落架設計必須要堅固。舉個例子:陸基直升機著陸指標可承受2米每秒,但是EH101直升機要求3.6米米每秒。

著艦裝置

陸基直升機降落時只需要找準著陸場地降落即可。但是艦載直升機降落時必要考慮到母艦在大風浪情況下大幅度左右上下搖擺,而且像驅逐艦護衛艦這種軍艦飛行甲板面積較小,所以艦載機降落難度遠高於陸基直升機。

所以艦載直升機設計了一個輔助降落裝置,簡單來說就是放下一根鋼索與飛行甲板相連,通過鋼索牽引和引導準確降落在飛行甲板上。

摺疊槳葉

由於軍艦上空間比較狹小,機庫無法容納這麼龐大的直升機旋翼。所以通常艦載直升機的槳葉是可以摺疊的。舉個例子:NH90直升機自身寬度只有4.52米,但是加上槳葉寬度達到16.3米。如果採用摺疊槳葉就很好解決了這個問題。

機體和設備材料

相比於陸地,海上的情況比較複雜,艦載直升機設計時必須考慮潮溼、高溫、高鹽的情況。海上空氣的含鹽量是陸上的50-100倍,如果採用陸基直升機的材料,那麼腐蝕情況會非常嚴重。另外電子設備的材料也要參考這些因素,如果不考慮防潮那麼很容易因為潮溼導致電子設備發生損壞。

武器設置

陸基直升機主要考慮對地作戰,主要武器系統考慮火箭巢、反坦克導彈、大口徑機槍等。但是艦載直升機面向的主要是海上作戰、對潛作戰,

所以主要武器側重於反艦導彈、對潛聲吶、魚雷等武器。這樣一來,相對應的雷達也不同,艦載直升機主要側重對海搜索雷達、水面搜索氣象探測等設備。

電子設備兼容

通常來講,一艘軍艦上集成了大量導航、通訊、雷達、火控等電子設備。這些電子設備本身就在相互干擾。設計時必須要考慮艦載直升機要有效解決分辨這些信號,另外讓自己的電子設備不能讓軍艦干擾。

所以,便面上看陸基直升機和艦載直升機差不多,但實際上有很多細節性問題要去考慮,最終演變成一個系統性的問題。


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艦載直升機與陸基直升機是同屬於旋翼類航空器,他們具有非常多的共同點,例如,氣動外形與旋翼設置兩者就相差無幾,但由於作戰及使用環境的不同,使得兩者還有著一些區別。艦載直升機是以水面艦艇為起降基地並執行各種水上作戰任務(海上救援、聯絡和反潛等),陸基直升機絕大部分起降基地和活動範圍在陸上(主要是運輸、反坦克和偵察等)。並且由於艦艇的空間有限,所以艦載直升機對機體的體積和重量有著一定的限制,如米-26這樣的大型直升機就上不了艦。由於起降條件、使用環境及機體重量體積的限制,所以艦載直升機結構設計上也就有著各種不同的特殊要求。

首先,艦艇的飛行甲板和機庫尺寸限制,艦載直升機多采用可摺疊的旋翼和尾斜梁,以便能夠在窄小的機庫內容納多架直升機;其次,艦上起降甲板周圍建築物會產生擾動氣流區,並且艦載直升機在海上執行任務多在低空、超低空甚至貼近海面飛行,飛行高度低和空氣溼度大,所以艦載直升機必須安裝大功率發動機、升力冗餘度儲以及良好的操縱性和機動性;再次,艦載直升機多有海上懸停的設計要求,但當懸停高度過低時,旋翼氣流和風浪使海水極不穩定,直升機很難保持預定的高度和位置。這時必須有可靠的自動駕駛儀,參照羅盤、地平儀和懸停指示器,以保持機身的穩定懸停狀態。最後,海上空氣溼度大、鹽霧重,對機體腐蝕嚴重,導致機體外部部件及內部線路和油壓系統可靠性降低,引起直升機旋翼和發動機效能降低,還會加速機件腐蝕、老化,降低機件的使用壽命。因此,艦載直升機還必須有較強的防鹽霧、防黴菌、防潮溼的“三防”能力。

而上述的種種,只有在艦載直升機的設計和製造過程中才會出現的特殊要求,而陸基直升機相對來說則沒有那麼嚴格的要求,這也是兩者最大的區別。(NT)


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雖然從直升機的角度來看,可能型號都很類似,但是實際上,由於不同的使用環境和使用需求,產生了既然不同的技術要求。通常情況下,陸基條件下使用直升機往往不大受限,而艦載直升機則受到艦上、水面起降的影響較大,所以設計上艦載與陸基的區別還是很大的。

首先,在機身設計上艦載直升機為了方便水上降落都採用了水密艙式機艙設計,陸基則無需考慮;其次艦載型號的直升機受軍艦甲板大小、機庫大小的限制,一般體型都不能太大,多為中型直升機,而陸地上如果需要就可以設計的很大;再次艦載型號多為反潛、預警、救援等水上用途,而陸基的相對來說用途就更加廣泛一些;最後從發動機上看,艦載型號的直升機對於動力要求也更高。

由於艦載型號的多在水面附近起降、飛行,受水面潮溼、高溫的氣候影響較大,並且遇到冰雪、風暴等惡劣天氣的情況也較多,所以在設計時都需要專門考慮在不同海況條件下起降、飛行所面對的困難,由於艦上甲板狹小,艦身搖擺不定,所以在起降時需要針對不同的艦體、甲板大小進行考慮,甚至需要設計不同的起落架和控制系統。同時艦上潮溼、多鹽、多黴變的環境,也對艦載型號直升機的設計也提出特殊的要求。

總體來說,艦載直升機需要專門進行設計,不可能像陸地上那樣有通用型號,這種設計上的差別主要源於不同的使用環境造成的不同的需求。


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艦載直升機設計上主要在耐腐蝕性、起降性能以及摺疊設計方面與陸基直升機有區別。

關鍵部位採用特殊材料增強耐腐蝕性

所有海軍型戰機都是要經過耐腐蝕性處理,海水具有鹽鹼性,長期在這種高溼度腐蝕性強環境工作,必須要對關鍵部位進行特殊處理和補強,對於艦載直升機來說尾梁、槳葉、發動機噴口位置特別要加強耐腐蝕性處理。
受嚴重腐蝕的過濾裝置

尾梁和槳葉是直升機的較脆弱位置,這地方出問題會引發嚴重後果。發動機廢氣出口位置因為高溫熱氣,容易烘乾水汽導致海鹽凝結。目前採取的措施一般是採用特殊耐腐蝕性強的複合材料製作。

必須注重起降性能

與陸地起降不一樣,海上起降條件要差很多。一方面艦艇起降平臺本身是處於搖晃狀態,沒有陸地那麼美好。另一方面,海上氣流和風向複雜多變,直升機受橫風和亂流影響很大。



所以艦載直升機普遍要求發動機在起降階段能夠提供更大功率,增強抗風性能。輕型直升機上常出現的簡易的滑雪橇式起落架不能用,起落架還必須經過增強處理,能否承受一定的降落衝擊力。

而現在新型的艦載直升機普遍將飛機上的數字電傳操控系統應用過來,進一步增強起降階段的對於直升機的控制能力。像CH-53E超級種馬、MV-22魚鷹都採用3度餘數字電傳操控技術。而英國的NH-90灰背隼更是首次應用戰鬥機級的4度餘電傳操控技術。



儘可能的省空間考慮

由於艦載直升機要塞進機庫考慮,儘可能的要求省空間考慮,所以艦載直升機普遍能夠進行摺疊設計,儘可能節約寶貴的艦內空間。


同時一些空間浪費極大的結構佈局,不提倡採用,例如CH-47支奴幹,這種佈局平面和高度佔用都很大,摺疊性差,所以不被海軍所喜歡。

同樣是基於空間利用考慮,蘇聯海軍喜歡使用共軸反槳的結構,像卡-28這種中型直升機只需要一個海豚這種輕型直升機的機庫就夠了。


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艦載直升機並不是把直升機搬到軍艦上那麼簡單,除了需要作出防腐處理外,其執行任務也與陸航直升機不同。根據用途主要有海軍特種作戰、搜索救助、反潛、反艦、運輸(垂直補給)、中程制導等任務。

我國目前艦載直升機主要有8款:

直-15、20、卡-28反潛直升機

直-8運輸直升機

直-9C反潛/搜索直升機

直-9D反艦直升機

卡-31預警直升機

不同於陸航直升機,艦載反潛/搜索直升機一般會配備對海搜索雷達、電子偵搜裝置、聲納浮標發射器、魚雷等武器裝備;艦載反艦直升機會配備制導設備引導反艦導彈、自身攜帶反艦導彈;預警直升機配備大功率對空搜索雷達;搜救直升機會攜帶簡易救生筏等救護裝備;艦載運輸直升機一般承擔艦艇垂直補給、醫療後送任務,會裝備起重機械和較大的空間。此外,驅逐艦的艦載直升機還設有“觸艦鉤”這一設施,用以應對惡略海況下的著艦。


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