淺談直-20 (上)


淺談直-20 (上) - 為什麼長得像黑鷹?

沒去過長春現場,也沒有放大鏡和顯微鏡,來說點虛的吧。

聲明,所有資料及圖片均來自公開網絡,所有分析均為個人觀點,不存在洩密問題。

軍用直升機種類繁多,在適用性最廣的10噸級中型通用直升機領域,美國的UH-60系列和歐洲的NH-90分別代表了兩大門派。

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> 瑞典和澳大利亞是唯二同時運作這兩種直升機的國家,表現值得關注,上圖為瑞典空軍的黑鷹(前)和NH-90(後)

黑鷹的特點是小機體,機身扁平,乘員艙低矮,側艙門寬大,不設尾門,尾梁和機腹齊平,後三點佈局,固定式起落架。

NH-90與之相反,大機體,機身厚實,乘員艙高大,側艙門比黑鷹窄10釐米,設有尾門,尾梁高置,前三點佈局,可收放起落架。

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> 黑鷹和NH-90對比,黃色為貨艙空間,紅色是油箱位置,綠色是尾梁位置

這樣的整體佈局差異主要和雙方的直升機體系、陸航規模以及技戰術要求有關。

UH-60

美國有著龐大而完善的運輸直升機體系:輕型有4噸級的陸軍UH-72A(引進空直EC-145 - 無武裝、用於戰場救護)和空軍UH-1N;中型是8噸級的陸戰隊UH-1Y;通直是裝備數量最多的10噸級黑鷹系列,代替了過去的UH-1作為戰場出租車;重型有20噸級的CH-47運貨運人,陸戰隊和空軍還有27噸的魚鷹傾轉翼飛機;再往上是30噸級的陸戰隊CH-53E/K。

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> 美國現役運輸直升機體系:型號下標註的是最大起飛重量,橙色是機組乘員人數,黑色是有座席的載員人數

黑鷹處於整個體系的正中間,主要任務是空中突擊,將戰鬥人員(一個班11名步兵)和相應的器材物資機降或索降到戰場上甚至是敵後,因此黑鷹必須具備出色的戰場生存能力和環境適應能力。

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> 在阿富汗乾熱河谷降落的黑鷹

戰場生存能力包括:

① 防彈性 - 擁有鈦合金翼梁的主旋翼和複合材料尾槳葉片都能承受23毫米炮彈的直接射擊,機體關鍵部位安裝有凱夫拉裝甲。

② 耐墜性 - 根據MIL-STD-1290軍標,垂直下落速度12.8m/s時乘員倖存率需達到95%。為此黑鷹像大多數攻擊直升機一樣採用了吸能更強的後三點固定式起落架,主起落架帶有重型減震器,可以承受粗暴著陸;耐墜毀油箱垂直設置在後部機體內,底面積非常小;低置的尾梁在墜地時也可以參與潰縮吸能;乘員採用懸掛式防墜帆布座椅。

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> 2014年12月3日,一架南卡羅萊納州陸軍國民警衛隊1-171通用航空支援營F連2分隊的黑鷹因旋翼故障在1分鐘內墜落2千米高度,2名飛行員成功駕駛受損直升機迫降在哥倫比亞市郊外的一處農田裡,機上3人沒有受傷。從上圖可見一片旋翼葉片殘缺了一半,露出後半部的蜂窩結構,但前部的鈦合金主翼梁沒有損壞。4天后它被一架支奴幹吊運回基地修復。

③ 低姿態 - 黑鷹的機身格外的扁平,儘量降低機體高度以減少側面受彈面積;機艙地板離地高度很低,尺寸非常大的側開艙門(寬度1.8米)在火線機降時能讓乘員向兩側快速離機展開或儘快多路登機。

④ 自衛對抗系統 - 黑鷹的基本型安裝了AN/ALQ-144“迪斯科燈”定向紅外干擾機、雷達告警接收機及箔條-紅外干擾彈投放器。MH-60K這樣的特種作戰型號還加裝了前視紅外轉塔、地形規避/跟蹤雷達、導彈/激光/脈衝/連續波告警接收機和射頻干擾機。

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環境適應能力包括:

① 高原性能 - 自詡“世界警察”的美軍作戰地域覆蓋全球,中東沙漠、阿富汗/伊朗高原都是典型的作戰環境,對黑鷹的高溫高原性能提出了非常高的要求。高氣溫和高海拔對發動機功率輸出以及旋翼升力有影響很大,黑鷹採用了較小的機體,金屬結構的機體空重僅僅4.8噸,不到最大起飛重量的一半,再加上功率強大的通用電氣T700系列發動機,使它的高原性能非常突出。UH-60L實用升限達到5790米,遠超同時代同噸位等級的其它直升機(晚3年首飛的法國航宇“美洲獅”最大起飛重量9噸,實用升限只有3450米)。

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> 2010年1月21日,一架隸屬於第82空降師第82航空戰鬥旅第82航空團2營A連的黑鷹在阿富汗扎布爾省一處山巔單前輪觸地接回特種部隊

我國進口的民用型S-70C2是黑鷹家族中最輕的型號之一,空重只有4.6噸,比UH-60L輕了0.6噸,發動機同樣是功率增加到1900軸馬力的T700-GE-701C,從而實現了我國提出的“三個6”硬指標,即實用升限6千米、載荷能力6百公斤、航程6百公里,這樣的高原性能在當時無機能及。

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> 飛行在布達拉宮上空的黑鷹,拉薩市海拔3656米

② 可空運能力 - 為了全球部署,美軍要求黑鷹必須能夠裝入C-130的貨艙,C-5則能一次運輸6架,C-17一次2架。黑鷹機體低矮,機載時主旋翼向後摺疊,平尾能夠快速拆除,主起落架也可以“跪下”。

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> 從C-130上卸下的澳大利亞陸軍黑鷹

③ 穩定性 - 黑鷹重心低,尾輪設在尾梁末端,和主輪的軸距長達9.4米,是同級別直升機中最大的,著陸穩定性非常高,降低了對起降場平整度的要求,擴展了作戰範圍。同時低矮的輪廓外型也提高了抗側風的能力,在乾熱河谷、高山峽谷等氣流異常複雜的環境起降不容易受側風影響。

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> 2012年3月7日,一架黑鷹救援直升機從阿富汗庫納爾省山村外一處未鋪設的臨時起降場起飛,運走一位負傷的阿富汗特種部隊突擊隊員

黑鷹並沒有強化貨艙的裝載能力,機艙內部只能承載1.2噸,而外部掛載能力達到4.1噸,可以吊運榴彈炮和悍馬。

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> 黑鷹吊運第101空中突擊師的M119 105毫米榴彈炮

綜上所述,黑鷹的設計哲學就是用盡可能小的機體實現最大的飛行性能和戰場生存力,關鍵詞是“突擊”。

NH-90

再來看看NH-90,它是由空客直升機、意大利萊昂納多和荷蘭福克合資成立的NH工業公司研製生產的,NH就是北約直升機的縮寫。英國在早期曾經加入過這個歐洲最大的直升機聯合研製計劃,但後來退出另起爐灶和意大利聯合研製了更重型的三發EH101。

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既然是聯合研製,自然要兼顧各參與國以及潛在用戶的不同需求。這裡不談海軍的NFH - 北約護衛艦直升機型,單看陸軍的TTH - 戰術運輸型:

法國34架,替代同級別的“美洲豹”和“美洲獅”。

德國80架,並考慮增訂20架由北約聯合使用;德國過去沒有中型通直,只有輕型的UH-1D和重型的CH-53G/GS。

意大利60架,替代眾多貝爾205/206/212/214。

荷蘭空軍8架,替代12架“美洲獅”;直升機主力還是17架支奴幹(又增訂了14架F型)。

西班牙45架,替代33架“美洲豹”和“美洲獅”;西班牙還擁有17架支奴幹。


阿曼20架,替代貝爾205/212。

澳大利亞40架,同時還操作35架UH-60L,後者將被逐步替換。

瑞典18架,其中9架安裝了反潛系統,以應對2014年著名的不明潛艇入侵事件;瑞典還另外訂購了15架UH-60M。

芬蘭20架,替代老舊的米-8。

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> 歐洲主要現役運輸直升機體系

可以看到訂購數量最多的德國也不過80架(目前2型NH-90總共交付了380架),而美國單一個第101空中突擊師就裝備了209架各型黑鷹(總產量超過4500架),這個差距是非常巨大的。

對於NH-90的用戶來說,只有荷、西、德在其上還有更大的支奴乾和CH-53,其它國家的實力都只能裝備一兩種直升機,數量也非常稀少。因此對NH-90的要求就是儘量多的用途,儘量大的空間。而且這些軍隊基本上已經不具備大規模戰爭潛力,主要任務都是阿富汗一類的低烈度治安戰和日常的戰術運輸,對戰場生存能力、遠程部署、高原能力的要求遠沒有黑鷹這麼高。

所以我們看到的NH-90貨艙寬大,可以安排14個作席,頂棚更高,內飾更舒適。它的尾門其實是選裝件,但大部分TTH型都安裝了尾門,可以搭載一輛小型突擊車或用於跳傘,方便裝卸大型貨物;但加強過的尾門連同開閉機構也大大增加了機體重量。

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> 如果說NH-90的內部是舒適的保姆車,那黑鷹只能算簡陋的“小面的”了

因為全通貨艙和尾門的存在,NH-90的耐墜毀油箱被安排在地板以下,發生墜地時仍將是一個安全隱患;這也造成貨艙地板離地高度較高,需要在艙門下安裝踏板,登、離機不夠方便;全機高度較高,側面投影面積大,只能用A400M這個級別的大型運輸機空運;只能採用前三點,在墜機時前起落架支架有可能擊穿地板威脅到乘員的安全;尾梁只能高置,無法提供潰縮吸能的作用。

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> NH-90和黑鷹的機身高度(藍色為士兵身高)、地板高度(黃色)對比,注意NH-90放下了尾部跳板,2路同時離機

晚首飛21年的NH-90機身為全複合材料製成,輕巧堅固,但因為體型高大,空重仍然達到6.4噸,比UH-60L高出1.6噸之多,在發動機功率高出678軸馬力的情況下最大起飛重量還要少60公斤,實用升限略高210米。

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> 澳大利亞陸軍的NH-90和黑鷹機群,前三架NH-90的機身頂部幾乎就和後面黑鷹的旋翼頂部一樣高

NH-90的先進性毋庸置疑,但除了高大上的構型不利於高烈度、惡劣環境的作戰外,它還有一個最大的弱點就是太貴,2013財年的單價約4200萬美金,2012財年UH-60的單價為2130萬美金,便宜了一半。

對比黑鷹,NH-90的設計思路是在適中的重量下實現裝載能力的最大化,關鍵詞是“運輸”。

直-20

終於說到直-20了,中國三軍盼星星盼月亮一樣期盼一款通用直升機,對它有什麼樣的需求呢?

首先中國軍隊規模龐大,遠不是諸多歐洲小國可以比擬的,單是陸軍按一個集團軍100架通直算需求量就達到1300架了,因此直-20必須相對簡潔易用,不能太複雜、太昂貴。

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其次我軍經過多年建設,目前運輸直升機已經逐漸形成較完善的體系:4噸級有直-9、直-19;7噸級將來有直-15;13噸級有直-8/直-18。直-20的入役將補齊10噸級這最後一塊拼圖;尚且欠缺的30噸級重型運輸機也在研製之中,相對而言對重直的需求沒有通直那麼迫切。

我們的建軍思想、裝備發展都是著眼於祖國統一以及外來強敵干涉,做高烈度大規模正規戰爭的最壞打算。在我軍的直升機體系中,直-20同樣專注於突擊和救援任務,給陸軍插上翅膀,達到更高的機動性和作戰靈活性,而不用分心兼顧大件貨運、武裝偵察等其它職能。

再看看我國的地形,山地、高原和丘陵佔陸地面積的67%,其中的1/3還是平均海拔高度4500米的青藏高原,險山惡水眾多,對直升機高原性能的要求甚至高過美軍。

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我國疆域遼闊,東西跨度5200公里,南北相距5500公里,這樣的地理尺度大大超過普通直升機一千公里以下的續航距離,用運-9及運-20將直升機投送到戰區也是對通直的硬指標。

因此與其說直-20和黑鷹長得很像,不如說直-20和黑鷹的任務需求幾乎一樣:就是大國陸軍衝殺在火線的戰場出租車。直-20甚至在一些方面要求更高,比黑鷹還要黑鷹。

事實上美國陸軍在1972年通用運輸飛機系統(UTTAS)選型時也考慮過NH-90這樣更傳統的構型,那就是和西科斯基YUH-60A攜手入圍的波音·伏托爾YUH-61A,前三點、高置尾梁、無尾門,就像UH-1和UH-60的混合體。最終美國陸軍在1976年選擇了YUH-60,成就了一代名機。

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> 對比試驗中的YUH-60A(前)和YUH-61A(後)

黑鷹家族歷經第一代A型、第二代L型和第三代M型,直到日前剛剛首飛的最新一代HH-60W型,機體架構一直沒有什麼變化,只是不斷升級發動機、旋翼系統和航電。經過美國40年實戰經驗的驗證,這可以說是同等需求下目前最優化的構型了。

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> 2019年5月17日,HH-60W在西棕櫚灘首飛

運用下一代先進航空技術的貝爾V-280傾轉旋翼機和波音-西科斯基SB>1複合推進直升機目前仍然面臨很多技術上的問題,要到2030年左右才能開始服役最終替代“黑鷹”。

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從相關資料看我國在研製直-20時也走過相同的道路,不是簡單地模仿黑鷹,而在早期階段考慮過這2種不同的構型。

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最終選擇我們也看到了,就是今天的直-20,在10-20年內它都將是中國陸軍通用直升機的主力,也完全符合中國的國情以及我軍的需求。

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