2020-03-08 21:04:13 佚名

非人哉少年英雄小哪吒

如題主所言，不僅是米24武裝直升機有這樣的圓罩子，在同時期的蘇/俄式直升機上都可以看到這樣的東西。其實這個東西也不併不神秘，它是直升機發動機的進氣道保護罩和過濾器，主要作用是保證直升機發動機進氣道不吸入異物，避免損傷到發動機。

（米24武裝直升機）

目前的直升機廣泛使用的是渦軸發動機，其在結構上是由進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等組成的。通常情況下，發動機前面是兩級普通渦輪，用來啟動壓氣機維持發動機工作。而後面是兩級自由渦輪，利用高溫燃氣作功，傳遞到傳動軸來帶動直升機的旋翼轉動，提供直升機上升的動力。此外，尾噴管噴出燃氣廢氣，也可以為直升機產生一定的推力，只不過這種推力比較小，僅起到一些輔助作用。因此，直升機發動機要想正常工作，發動機也是需要吸入足夠量的空氣的。

（直升機渦軸發動機結構示意圖）

直升機具有起降方便、反應迅速、使用環境多樣的特點，在現代戰爭和民營航空領域有著重要的作用。由於直升機使用的環境通常都是野外，而且直升機在起降過程中受旋翼下吹氣流影響，往往會將地面的一些沙石等雜物吹到空中。一旦這些異物被吸入發動機的進氣道內，很容易損傷到直升機的發動機葉片或渦軸，從而導致發動機損壞產生事故。

（直升機起降時往往會吹起異物）

由於當時的前蘇聯在直升機發動機技術上落後於西方，使得蘇聯在一體式進氣道保護裝置上處於落後的地位。不過本著戰鬥民族粗獷的設計風格，其選用了在外部設置保護罩的方法來解決問題。因此，我們也就會看到絕大部分蘇/俄直升機都會帶著兩個顯著的“大眼睛”了。而在同期的西方直升機上就很少看到類似的設計。

（西方直升機上很少可以看到類似的設計）

戰情解碼

米24“雌鹿“重型武裝直升機作為前蘇聯自主研製的第一款專用武裝直升機，憑藉著其強大的性能表現在戰場上奮勇殺敵，可以說其綜合作戰實力相比世界上著名的AH-64阿帕奇武裝直升機有過之而無不及，為什麼這麼說呢？首先從起飛重量來說，米-24最大起飛重量比阿帕奇還大一些，所帶來的的是更大的載彈量和更遠的飛行距離，而這一切都是米-24的加分項。當然米-24相比阿帕奇這種專用武裝直升機而言，其屬於半路出家的衍生機型，而且原型機就是基本囊括了整個蘇聯乃至當時華約組織大部分國家陸軍垂直運輸主力的米-8通用運輸直升機，可以說米-24的半路出家既出的很荒唐也很成功，首先從其氣動外形相比原型機來說，米24只不過是將米-8運輸直升機機頭的並列雙座通用駕駛艙換成了正面投影面積更小的串列式雙人座艙罷了，並且還保留了機身中後部空間巨大的運輸機艙，等於是米-24不光可以承擔專職的空中武裝打擊任務，同時還可兼具空中垂直運輸任務，但是卻誤打誤撞造就了世界上第一款能夠同時在專職武裝打擊和空中垂直運輸領域都很出色的直升機。

而其機頭上方兩個類似”眼睛“的東西其實是發動機進氣道口的”粒子分離器“，其作用就是將進入發動機工作的空氣中包括灰塵等雜物分離出去，以保證進入發動機工作的空氣中沒有任何雜質會影響到發動機的正常工作。因為直升機常常需要在不同場所起降，那麼在起降過程中，在懸翼的影響下地面沙塵等固體顆粒會被高速揚起,很可能會不可避免地與空氣一起吸入發動機。由於這些雜質顆粒的粒徑範圍分佈較廣,從微米量級到毫米量級,甚至到分米量級都有，體積大一些的雜質一旦吸入發動機內部，很有可能會直接和發動機內部的壓氣機葉片發生高速碰撞，繼而造成發動機葉片損傷甚至斷裂影響直升機飛行安全，而體積很小的微米級灰塵被吸入發動機內部，雖然不會直接對發動機葉片造成損傷，但是其伴隨被吸入發動機內部哦高速氣流，會持續對發動機葉片等金屬部件造成沖刷，有可能粘連在葉片上降低發動機進氣效率，或者長久的造成發動機葉片磨損發生斷裂。另外這些看不見的細微顆粒還有可能和用於冷卻的冷卻空氣進入發動機其他零部件內，發生阻塞噴油口/氣膜冷卻口等嚴重影響直升機飛行安全的事故。

特別是對於蘇聯一貫強調飛行器野戰環境起降的性能要求下，對於直升機來說，其在整個起降過程中，被頭頂主旋翼吹起的雜質會更多，那麼更多的雜質很有可能會被進氣需求更強的發動機吸入發動機內部，所以蘇聯在發動機進氣口前端設計了一個慣性粒子分離器，而這個慣性粒子分離器的原理也很簡單，主要利用氣體流過進氣唇口時拐彎時的離心作用力把準備被吸進發動機內部的汙物/灰塵沙礫等雜質與乾淨空氣實現分離，並將這些雜質排至發動機外部。

基於米-8運輸直升機衍生而來的米-24武裝直升機因為實際作戰需求，常常需要低空飛行等在惡劣環境下飛行，所以也就保留了這個能夠有效保護髮動機正常工作，並且延緩發動機壽命的”粒子分離器“。不過可能我們有些時候看到某款米-8直升機進氣口位置並沒有這麼顯眼的粒子分離器，並不是說其沒有裝備粒子分離器，而是裝備另外一種對進氣效率損失更低的滑移式粒子分離器，由於這種滑移分離器工作原理並不同，所以在設計上也是將其包含在整個發動機短艙內的，所以就像是沒有安裝似的。早期和後期有些米-8直升機可能因為使用環境的不同，並沒有選擇這個進氣唇口的”粒子分離器“，因為這個粒子分離器雖然不需要藉助任何外部動力，但是其依然會對發動機進氣效率產生直接影響，所以對於某些客戶而言，也就不願意選裝這個”粒子分離器“了。

順道再插一句，像AH-64阿帕奇武裝直升機進氣口前端也有一個類似眼睛的東西，但是這個東西並不是能夠淨化空氣的”粒子分離器“，而是阿帕奇武裝直升機裝備的渦軸發動機減速裝置。阿帕奇武裝直升機進氣口也有類似米-24這種空氣淨化裝置，不過這個裝置整體包含在發動機短艙內部，從外部肉眼是看不到的。

魑魅涅磐

那是直升機發動機進氣罩，學名叫做“航空燃氣渦輪軸發動機進氣保護裝置”，它的作用與汽車的發動機空氣濾芯是一樣的（即汽車濾芯分離器），都是用來為發動機進氣口實施氣物分離，讓空氣通過過濾以後進入到發動機內參與做功，異物則被隔離在外面，避免發動機內部發生故障或零部件損壞。

直升機工作時，旋翼將大量空氣吹向下方，一般情況下，對發動機的工作影響不大。但是當直升機在野戰環境下，特別是在多砂地帶或沙漠中起降或近地懸停時，下吹的空氣流會將地面的砂塵等異物吹揚起來，這些飛揚起來的異物會隨空氣流被髮動機吸入，對發動機的工作是非常不利的。

據測試，空氣在被髮動機壓氣機吸入時，流速達到了100米/秒左右，當那些包括砂塵在內的異物以這麼高的速度流進高速旋轉的壓氣機工作葉片時，堅硬的異物會打壞葉片；形態較小且質地較柔軟的異物則會磨蝕葉片，破壞了正常的葉片型面，使壓氣機效率降低。

更為嚴重的是，塵砂類異物會隨空氣流向渦輪工作葉片中細小的冷卻通道，造成通道堵塞，使渦輪工作葉片超溫甚至燒燬，所以像mi24武裝直升機這樣的軍用直升機都會在發動機進氣口安裝發動機進氣罩，而俄式軍用飛機所使用的發動機進氣罩外形設計得比較粗狂，所以看起來像一對萌萌噠大眼睛。

▼下圖為正在為米-17直升機更換進氣罩濾芯的我國陸航部隊地勤人員，紅色箭頭指示的就是那雙與mi24武裝直升機同款的萌萌噠大眼睛，它是俄製直升機最典型的外形特徵。

直升機發動機屬於燃氣渦輪軸發動機，它的結構與噴氣式飛機的渦扇發動機基本相同，所以發動機葉片十分脆弱

直升機是依靠旋翼高速旋轉獲得升力進行飛行的，所以有很多讀者認為直升機的發動機應該與汽車發動機差不多，其實並不是這樣的，直升機所使用的發動機為燃氣渦輪軸發動機，並不是活塞發動機。

燃氣渦輪軸發動機的結構與渦扇發動機的機構基本相同，它是由渦輪風扇發動機的原理演變而來，只不過渦輪軸發動機將風扇變成了旋翼。除此之外，渦輪軸發動機也有自己的特點：它一般裝有自由渦輪（即不帶動壓氣機，專為輸出功率用的渦輪），而且主要用在直升機和垂直/短距起落飛機上，比如F-35B背上揹著的那個風扇。

在構造上，渦輪軸發動機也有進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等燃氣發生器基本構造，但它一般都裝有自由渦輪，發動機前端是兩級普通渦輪，它帶動壓氣機，維持發動機工作，後面的二級是自由渦輪。

當燃油被化油器轉換成燃氣以後，燃氣在其中作功，通過傳動軸專門用來帶動直升機的旋翼旋轉，使它升空飛行。此外，從渦輪流出來的燃氣，經過尾噴管噴出，可產生一定的推力，由於噴速不大，這種推力很小，如摺合為功率，大約僅佔總功率的10%左右，噴速過小時甚至不產生什麼推力。

渦輪軸發動機的工作原理與汽車發動機的渦輪增壓機基本相同，汽車發動機的渦輪增壓機的工作原理是利用發動機排出的高溫廢氣作為動力來推動位於排氣道內的渦輪，渦輪轉動的同時帶動位於進氣道內同軸的葉輪，葉輪壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。當發動機轉速加快，高速的廢氣推動渦輪提速，廢氣排出速度與渦輪轉速同步加快，空氣壓縮程度得以加大，發動機的進氣量就相應地增加，氣缸內燃燒更充分，動力輸出就更高。

而直升機的渦輪軸發動機的工作原理則是這樣的：空氣通過進氣口被壓氣機吸入，經過壓氣機壓縮後以高壓的形式進入燃燒室，被火焰筒分成內、外兩股，大部分空氣在火焰筒外部，沿外部通道向後流動，起著散熱、降溫作用。

小部分空氣進入火焰筒內與燃油噴嘴噴出(或者甩油盤甩出)的燃油混合形成油氣混合氣，經點火燃燒成為燃氣，向後膨脹加速，　然後與外部滲入火焰筒內的冷空氣摻合，燃氣溫度平均可達1500℃，流速可達230米／秒，高溫、高速的燃氣從燃燒室後部噴出衝擊渦輪裝置。

渦輪裝置的主要部件就是葉片，高溫、高速的燃氣在衝擊葉片時推動渦輪轉動形成動力，高速轉動的渦輪軸將動力傳導給後段的減速機，減速機帶動輸出軸轉動，輸出軸驅動旋翼或螺旋槳轉動，至此渦輪軸發動機的動力輸出就完成了。

需要特別指出的是，燃燒室是渦輪軸發動機內燃油與空氣混合、燃燒的地方，工作條件十分惡劣，由於氣體流速很高(一般流速為50~100米／秒之間)，混合氣燃燒如大風中點火，因此保持燃燒穩定至關重要，為了保證穩定燃燒，在燃燒室結構設計上採取氣流分流和火焰穩定等措施。

由於燃燒室的惡劣工況，現代渦軸發動機進入渦輪前的燃氣溫度可高達1500℃，渦輪轉速超過50000轉／分鐘，所以渦輪裝置的葉片工作中常出現翹曲、變形、裂紋、過熱燒穿等故障，是渦輪軸發動機中最容易受損的部件，為此渦輪裝置的葉片採用熱強度高、熱塑性好的耐高溫合金。

在如此的高溫、高速、高壓工作環境中，如果有異物被進氣口吸入並帶入到燃燒室，那麼葉片將會受到嚴重損傷，後果輕則導致直升機動力下降、發動機壽命減短；重則致使發動機停車，飛機失去動力後墜毀，因此必須保證渦輪軸發動機擁有較理想的工作環境。

▼下圖為公開展示的國產渦軸-10直升機用發動機，它將成為武直-10武裝直升機的發動機，紅色箭頭指示的部位時該型發動機的進氣口保護裝置，該設計與美製“阿帕奇”武裝直升機的進氣口保護裝置基本相同，即單通道粒子分離器。

保證直升機渦輪軸發動機擁有較理想的工作環境的措施是為進氣口加裝空氣過濾進氣保護裝置

汽車活塞發動機有異物被吸入缸內時尚且會損壞發動機，更何況是精密的葉片渦輪發動機呢？所以直升機的渦輪軸發動機也需要一種能夠過濾空氣的裝置來保護髮動機葉片，它就是發動機進氣罩。

然而直升機是一種在空中飛行的航空器，不可能使用汽車那樣傻大粗的進氣格柵，同時渦輪軸發動機的功率非常高，工作時所需空氣量是非常大的，所以直升機發動機進氣罩的性能要求遠遠高於汽車發動機的進氣罩，當然名稱也就更高大上了，也就是文前提到的“航空燃氣渦輪軸發動機進氣保護裝置”。

以國產WZ-8渦輪軸發動機為例，其設計轉速51000轉/分鐘，輸出軸轉速6000轉/分鐘，最大輸出功率625千瓦，空氣壓縮比為6.7，空氣流量為15~18千克/秒。

如此巨大的空氣流量意味著異物吸入風險非常高，假設每20千克空氣流量中夾帶了0.1克包括沙塵在內的異物，那麼發動機工作10分鐘就吸入了60克異物，這無疑會嚴重製約發動機的性能發揮，倘若吸入異物是堅硬的石礫，那麼發動機葉片必將會在51000轉/分鐘的轉速中被打碎。

因此直升機渦輪軸發動機的進氣口空氣過濾裝置的性能要求是既能阻止形態較大的異物進入，又能過濾顆粒細小的沙塵，同時還要滿足發動機巨大的空氣流量需求。

根據不同發動機性能要求以及設計要求，直升機發動機進氣口空氣過濾保護裝置分為阻攔式過濾器、單通道粒子分離器、多通道粒子分離器、整體式慣性粒子分離器四種，空氣過濾保護裝置技術的應用大大提高了直升機發動機的壽命，例如越南戰爭期間，美軍的CH-54直升機在未使用空氣過濾保護裝置的情況下在越南每飛行80小時就對發動機進行一次大修，而到了1972年全面使用整體式慣性粒子分離器以後，發動機大修間隔達到了800小時，提高了整整10倍。

▼下圖為國產某型大功率直升機用渦輪軸發動機剖面，可見其內部核心部件是由精密的葉片渦輪裝置構成的，所以一旦吸入異物便會造成非常嚴重的損傷。

mi24武裝直升機以及眾多蘇式直升機使用阻攔式過濾器為發動機進氣口提供進氣保護

我們的主角mi24武裝直升機以及眾多蘇式直升機上那對看似大眼睛的發動機進氣保護裝置則屬於阻攔式過濾器，由於過去蘇聯的高分子技術還很落後，因此沒有使用體積小、過濾效果好的粒子分離器，只能使用這種用普通濾棉製成的進氣保護裝置。

阻攔式過濾器對直升機發動機的保護原理說白了就是給發動機帶上兩個海碗大的紗布口罩，它的結構由三層過濾材料構成，外部為全尺寸的弧形面金屬罩，作用是阻擋直徑較大的異物，它覆蓋著整個進氣口；與弧形面金屬罩相連接的是一層金屬濾網，它的作用是在吸入空氣的同時過濾直徑較小的異物；過濾器內部是由一道棉製濾芯構成，濾芯結構為三層網狀佈置，可以過濾細小沙塵。

當發動機啟動時，氣流以大約16千克/秒的流速被吸入發動機進氣口，在進入之前受到阻攔式過濾器的層層過濾，那些較大的異物首先會被弧形面金屬罩阻攔，比如石礫、木屑等等；接下來是金屬網的過濾，最後氣流進入棉質濾芯進行最後一道過濾，剩下的乾淨空氣就被壓氣機吸入，與化油器噴出的油霧在燃燒室內燃燒，形成高溫高壓燃氣推動葉片轉動。

mi24武裝直升機所使用的阻攔式過濾器的優點是空氣壓力損失低、與發動機進氣道對接以及維護方便；缺點是對細小顆粒物的過濾效果不佳、需要經常更換濾棉、進氣效率低。這也是俄製直升機很難飛越青藏高原以及俄製發動機壽命較短的原因之一。

我國的國產武裝直升機武直-10的發動機進氣口保護裝置採用了GJB-1171-91《軍用直升機防沙要求》標準的IPS裝置，即整體式粒子分離器（與美製“黑鷹”直升機同款），對大粒徑≤200微米的沙塵過濾效率為94%，因此我國的國產武裝直升機動力可能不如俄製mi24武裝直升機，但是壽命絕對超過它。

▼下圖為我國西部戰區某陸航團裝備的美製“黑影”通用直升機，它的進氣道保護裝置採用整體式粒子分離器，進氣效率遠遠高於俄製直升機，因此“黑鷹”成為唯一一種能夠飛越青藏高原，為我軍提供空中補給的直升機，其整體式粒子分離器技術也被應用到武直-10武裝直升機以及直-20通用直升機上。

綜上所述我們可以得出這樣的結論：第一、mi24武裝直升機上邊的那兩個像眼睛一樣的圓罩子是發動機進氣罩，學名叫做“航空燃氣渦輪軸發動機進氣保護裝置”，它的作用是過濾發動機吸取的空氣，防止異物進入發動機內部，損壞到發動機內部的各精密零部件。

第二、mi24武裝直升機所使用的發動機進氣保護裝置屬於阻攔式過濾器，它被廣泛應用到各型蘇式直升機上，所以大多數俄製直升機上都有這麼一雙萌萌噠大眼睛。

直升機與固定翼飛機相比有機動性好、能在多種環境下起降的特點，這些環境決定了直升機使用環境的多樣性，比如在沙漠、叢林等環境中執行起重、救援、運輸、偵察以及攻擊等任務，因此直升機發動機往往經常處於惡劣的環境中工作，使得發動機吸入異物的風險遠遠高於固定翼飛機，發動機的空氣進化顯得尤為重要，所以各個國家在發展直升機渦輪軸發動機技術的同時也不遺餘力地研究發動機進氣口保護措施，mi24武裝直升機上那對像一雙大眼睛一樣的阻攔式過濾器就是當年蘇聯研究發動機進氣口保護措施的產物。

▼下圖為研發階段的mi24武裝直升機，紅色圓圈位置是發動機進氣道保護裝置研發團隊為該型直升機研發的另一種阻攔式過濾器，它的過濾效果要好於“圓罩子”，但是基於氣動外形的考慮，該型阻攔式過濾器設計方案未被採用。