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百度地图卫星图:晨枫:中国反潜直升机,不能再

S-97的宣传照,其他直升机的常见机动动作对于采用了硬质螺旋桨的它来说是个挑战

电动尾桨是非常值得关注的新技术。即使对传统的单旋翼-单尾桨布局,电动尾桨也大有可为,但这是另外一个话题了。

较短的航程和留空时间使得直-9C只能在离舰50公里的半径上运作,勉强超过鱼雷射程,但显著短于潜射反舰导弹的射程,已经不能有效完成任务了。

以其吨位而言,卡27的尺寸实在是非常紧凑,对驱护舰来说有独特的优势

西科斯基在80年代就开始研究类似的理念,最新版本是参与美国陆军下一代直升机技术验证机计划的S-97“劫掠者”,不过这依然是机械传动的,而不是电动推进。西科斯基S-90的侧重点是速度,最高速度达到407公里/小时,几乎两倍于常规直升机,最大挑战则在于直升机特有机动,如悬停、侧飞、倒飞、筋斗。陆航对一般机动性也有很高的要求。

另一个思路是使用单桨和反扭力尾桨。传统的机械传动反扭力尾桨与单桨相匹配,为了避免主旋翼桨盘与尾桨桨盘的冲突,总长必须较大。直-9C总体轻小,问题还不大。参照SH-60“海鹰”,直-20的总长可能要比直-9C长8米,这就有问题了。但采用电动尾桨的话,可以在尾后两侧(比如7点钟和5点钟方向)设置小直径双尾桨,缩短总长。电动尾桨可转向的话,还可以在反扭力尾桨和推进尾桨之间平滑过渡。对重量不太敏感而要简化飞控和可靠性设计的话,也可另外单设电动推进尾桨。

由于没有传动轴和动力分配的限制,电动螺桨甚至可以考虑多桨,如宽间距小直径双桨,进一步增加机动性和可靠性,并大大减小乃至取消固定的尾撑和尾翼结构,进一步缩小占地。

中国海军还有至少50艘056轻护。反潜直升机可以极大地增强056的反潜作战能力。056只有直升机甲板,没有机库,可以起降直升机,但不宜固定搭载。要发挥这些甲板的作用,更需要具有较大航程的反潜直升机,否则这些甲板只有在基地的门口才能发挥作用,这是很可惜的。

反潜直升机则可在悬停中,用吊放声呐探入水中,在良好的水声环境里工作,效果要好得多。拖曳声纳则极大地加长基阵,提高灵敏度,加大探测距离。直升机的速度大大高于舰船,不断的蜻蜓点水可以在不长的时间里搜索大片海域,反潜效率大大高于舰艇。

【文/观察者网专栏作者 晨枫】

舰载反潜直升机是驱护舰反潜作战的关键一环。舰艇声纳尺寸大,理论性能好,但水声性能难以避开本舰高速航行中的推进和波浪噪声影响,停船在静默中搜索则有很多战术限制,不是总可以做到的。

新一代反潜直升机的可能思路

直-20的总体布局导致并不适合在中国海军的驱护舰上运用

在世界主要海军国家里,美国海军和日本海自等使用十吨级SH-60“海鹰”,英法和北约海军主要使用英法联合研制的五吨级“大山猫”,未来主要使用十吨级NH-90,俄罗斯海军使用十二吨级的卡-27,中国的卡-28是其出口型。

但共轴反转双桨不仅机械复杂,还特别高大,迎风阻力大,速度受到限制。在特定的大过载机动情况下,上下桨叶还有可能发生灾难性的碰撞。不过反潜对速度的要求不太高,也对大过载机动没有要求,一般不是问题。

但共轴反转双桨的问题也是现实存在的,中国不能简单复制卡莫夫路线。

对于舰载使用来说,速度和一般机动性的要求不高,除了悬停外,对侧飞、倒飞、筋斗也没有多少要求。实际上,在侧风条件下降落的话,对侧飞还是有点要求的,但通常这可以通过舰艇短暂转向迎风方向解决。

近年来的中国海军建设是冷战后世界海军史上最亮丽的一章。但在辉煌底下,有一块显眼的短板,这就是舰载反潜直升机。

传统上,中国海军使用空军飞机的改型,成语词典大全四字,绝少有专为海军研制的。歼轰7也是空军“不要”后被海军“捡起来”后才被空军重新采纳的。在人力物力高度受限的过去,这样做有其必要性。但现在是时候考虑海军的特殊需要了。海上航空力量是现代海军战斗力的核心组成部分,不能再凑合了。

不过这些问题使得共轴反转双桨在陆基直升机中很少采用。即使在俄罗斯,卡莫夫直升机也差不多是海军专用的,只有卡-50武直是个例外。中国如果走共轴反转双桨的路的话,也有这个问题。但这50艘依然新锐的战舰还要继续使用至少30-40年,反潜短板不能一直存在下去。相反,只要机库高度合适,占地小不是问题,共轴反转双桨也可以在为直-20设计的战舰上运作。更加宽裕的甲板改善飞行安全,简化了甲板运作,提高周转率。

直-18的体型决定了它只能在航母和两栖舰艇上使用

如果把旋翼从推进作用中解放出来,只需要考虑升力,就可以大大简化共轴反转双桨的设计挑战。推力则由独立的推进螺旋桨提供,这就是组合直升机的思路。但恶魔总是在细节之中。

新型反潜直升机的运用条件

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中国海军有更大的十三吨级直-18,但这太大太重了,不适合在驱护舰上使用,不过很适合在大甲板战舰上使用,“辽宁”号已经搭载。中国海军也有少量卡-28,尽管作战半径达到100公里,但机载电子设备性能落后,还是不尽人意。

直升机还可以布放声呐浮标。被动声呐浮标可以在多点听音中三角定位,在悄无声息中就捕捉到潜艇的位置和动向。主动声呐浮标可以将坐底静默的潜艇也抓出来,或者有意打草惊蛇,迫使潜艇暴露踪迹。现代驱护舰的最高航速通常不超过30节,不仅不高于核潜艇,而且只能持续有限的时间。即使发现核潜艇,靠追是追不上的。追击又要靠直升机。

共轴反转双桨的飞行特性也适合海上使用。由于共轴反转双桨不仅互相抵消反扭力,还互相抵消振动,飞行更加平稳,号称飞行员实行悬停操作只要单手就可以做到,这对吊放声呐操作特别有利。这也使得舰上精确着陆比较简便。卡莫夫直升机不需要助降系统就可以在较小的直升机甲板上安全降落。

由于旋翼不再需要产生推力,在理论上可以取消斜盘,改用刚性桨叶,大大缩小上下旋翼的间距。在平飞中,短翼产生一定的升力,风车状态的旋翼也产生一定的升力,这时实际上由传统的直升机演化为旋翼机,振动和疲劳问题都大大缓解。

052C/D和054A的机库高度是可以容纳卡-28的。卡-28除了电子设备陈旧,共轴反转双桨也有特殊的机械复杂性,但这是一个可以考虑借鉴的思路。

由于对速度没有太大的要求,可以采用宽短的机体,便于利用机内空间,也适合安装宽间距小直径电动推进螺桨。为了加强对舰上人员的保护,可考虑涵道推进螺桨,还降低噪声。

但弹性也导致挥舞,在大过载的时候挥舞显著增加,这是上下旋翼必须相隔很远的原因。但间隔很大的上下旋翼使得旋翼的受力周期和方向问题得到放大,驱动轴的扭曲变形问题显著增加,由此带来一系列的问题。

共轴反转双桨具有本质反扭力、桨盘小的特点,十分适合上舰。由于占地小(卡-28比直-9C还短了1米),共轴反转双桨直升机只需要较短小的直升机甲板就可以起落。这可以缩短舰长,降低吨位,降低动力要求;或者在同样吨位和动力配备的情况下,增加舰上空间,便于搭载更多系统或者改善综合性能。这对战舰设计是十分重要的。

中国海军的第一代舰载直升机直-9C是不得已之举。这是引进法国SA-365“海豚”的国产化舰载版,只有四吨级,也是世界上主要海军国家里最轻小的舰载反潜直升机。较小的起飞重量限制了直-9C搭载更多更有效的搜潜设备和器材,更无法在搭载搜潜设备的同时挂载反潜鱼雷,所以只能依赖舰上发射的反潜导弹。

陆基武装直升机的机动复杂得多,共轴反转双桨在地面上就面临水土不服的问题,卡-50最终还是没能竞争过米-28

柔性桨叶的桨毂是直升机上最复杂和重要的结构之一,出事故的概率也非常大

这样的复杂结构不仅导致重量和可靠性问题,还有严重的振动和疲劳问题。所以,桨叶是有弹性的,在停机时有显著的下垂,转动的时候挥舞起来。桨叶的弹性吸收一些振动,并克服疲劳问题。

电动推进螺旋桨不仅不需要传动轴,推进螺旋桨也不与旋翼产生机械交联,不需要离合器和变速器就可以自由地按需要改变推力。电动推进螺旋桨、发电机和输配电系统的重量与简化的旋翼结构相抵消。

中国正在研制十吨级的直-20,性能堪比美国的UH-60“黑鹰”,其舰载型预计性能至少不低于SH-60“海鹰”。这将大大增强中国海军的水面反潜能力。但直-20显著长于直-9C,由于机库和直升机甲板尺寸限制,现有的21艘052C/D和29艘054A加上近10艘051C、052B、“现代”级等将难以搭载,只有继续依赖差强人意的直-9C和卡-28。这是很令人遗憾的。

直升机的旋翼是奥秘和命门之所在。旋翼不仅产生升力,还产生推力。为此,桨毂具有复杂的变距铰和斜盘结构,使得桨叶在转动中不断提升、放下,形成倾斜的桨盘,在产生升力的同时,产生推力。变距铰则改变桨叶出力的力度。

机械传动的组合推进需要在旋翼和推进螺旋桨之间有离合器和变速器,以适应动力在不同的升力和推力组合之间无级分配的要求。这大大增加了系统的重量和复杂性,旋翼结构简化导致的重量降低都不足以补偿。但电动推进螺旋桨根本改变了全盘设计考虑。

与起飞重量更大的新型反潜直升机配合使用的话,反潜导弹(与反舰导弹共架发射)可以显著增加舰机系统的反潜作战半径和威力;或者由反潜直升机携带反潜鱼雷,而把导弹发射系统完全留给反舰导弹,使得轻护保持更为均衡的战斗力。共轴反转双桨对轻护的意义甚至超过对052C/D和054A。

搜潜能力和攻潜能力无法兼顾,是直-9C在运用上的一大短板

直-9C和卡-28