高原战士——直-20直升机

直-20是中国自主设计制造的10吨级战术通用直升机,其突出的高原性能使解放军终于拥有能飞上青藏高原的国产直升机。它是在什么背景下研发出来的?它与之前一直使用的“黑鹰”直升机相比有哪些不同?

直升机曾经是中国军事的短板,这种情况直到进入二十一世纪才有明显改变。其中直-20的服役,不单填补了中国在10吨级战术通用直升机方面的空白,也使解放军终于拥有能飞上青藏高原的国产直升机。这对于守护国家西部边境显得尤为重要。可以说,直-20面世,是中国军事的里程碑之一。

直-20的最大特色就是其高原性能,总设计师邓景辉曾明确表示,在起初设计时,就将能上高原作为直-20主要的设计点,“从某个特色上来说,这型机就是为高原而生的。”直-20是在甚么样的背景下研发出来?它还有哪些特色呢?

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第五届天津直升机博览会上的直-20直升机(图片来源:人民视觉)
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高原飞行指标曾可望不可及

平均海拔在4,000米以上的青藏高原,占了中国国土四分之一,但长期以来解放军都缺乏能够在青藏高原上使用的直升机,难以解决边境线巡逻和物资补给的困难。上世纪八十年代,军方提出对中型通用战术直升机的需求,以用于西部山区和青藏高原,并提出“666”的指标,即6,000米升限、600公里航程和600公斤载重。但为上高原而设定的6,000米升限,对那时候的中国工业水平而言,是可望而不可及的。当年中国可以量产的国产直升机,根本不具备上高原的能力。

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为青藏高原的哨所运送物资补给一直是件难事。图为西藏边疆站岗放哨的解放军(图片来源:视觉中国)
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为尽快解决直升机上青藏高原的难题,中国于1984年至1985年间,花高价从美国引进24架S-70“黑鹰”直升机,亦即美军UH-60“黑鹰”的民用版。上世纪七十年代开始服役的“黑鹰”,可以执行战术运输、空中突击、电子战、救援等任务,舰载型号还能作为搜潜、反潜之用,几乎每次美军军事行动都有其身影。而解放军引入的“黑鹰”虽说是民用版,但性能不比军用版差;更重要的是,这款直升机的高原性能更佳,曾在西藏拉萨贡嘎机场飞出7,315米的极端高度。

引进“黑鹰”后,解放军没有直升机能上高原的缺口总算补上了,例如以往长期不通公路的西藏墨脱县,“黑鹰”便发挥了重要作用。踏入二十一世纪,“黑鹰”仍是解放军在高原运输和山区抢险救灾的利器。2008年汶川大地震后,“黑鹰”便多次飞临灾区运送物资和转运伤员。

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除了美军外,“黑鹰”还装备了全球20多个国家地区的部队。(图片来源:AP)
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但“黑鹰”高原性能虽好,数量却非常有限。为了解决困局,也为了把技术掌握在自己手中,中国决定自力更生,研发一种优异的10吨级通用战术直升机,这就是后来的直-20。

直-20于2010年正式立项。2013年10月,有传媒在哈尔滨飞机工业集团的试验场中发现一款新型的5桨叶直升机,这是直-20第一次现身。同年12月23日,直-20首飞。之后直至2019年10月国庆70周年阅兵,直-20才终于公开亮相,以六机编队飞越天安门广场。

 

直-20 VS “黑鹰”

直-20是单旋翼带尾桨的直升机,它拥有两部国产先进涡轴发动机,5片桨叶在高原得心应手。旋翼防除冰系统,也让它轻松应对冻雨、结冰等昼夜复杂气象条件,具有全域、全时出动能力。

直-20直升机服役是中国军事重磅消息。它公开亮相后,不少军事迷都觉得它与美国的“黑鹰”直升机很相似,有人称之为“中国黑鹰”,甚至有人质疑它的研发是否参照了“黑鹰”。但不少中国军事专家都指出,直-20和“黑鹰”有质的分别,且它在高原飞行和操作性能等多方面,都比当年解放军引进的“黑鹰”要胜一筹。

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直-20率先在解放军陆军航空兵服役,并陆续推广到其他兵种,预计产量会超过1,000架。(图片来源:视觉中国)
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在外形方面,专家指出,直升机气动外型和整体布局,都是经过无数次计算和风洞测试而得来的最佳方案,至少也是平衡各个因素的方案。“黑鹰”既是10吨级通用战术直升机表表者,又经过了40年实际操作和不断改良,这些方面已非常成熟。也因如此,同类别的直-20,气动外型不可能与“黑鹰”有太大差别。直-20的外形设计上吸收了“黑鹰”的优点,这是无可厚非。

而细观二者的外形,还是可以明显看出,直-20和“黑鹰”旋翼的叶片数量不同:直-20是5桨叶设计,“黑鹰”则是4桨叶。不要小看一叶之差,当中涉及直升机升力问题,在技术层面牵一发动全身。

直升机之所以能飞起来,是靠它旋翼产生的升力大于自身的起飞重量。而升力大小主要取决于两点,一是旋翼的转速;二是旋翼翼面总面积,面积愈大,升力相对愈高。在现实上,直升机旋翼桨叶不可能无尽加长和加宽,要加大旋翼的翼面总面积,只能增加桨叶数量(虽然增加数量后,桨叶的升力效率会有折损)。因此载重愈大的直升机,桨叶数量一般都愈多,例如世界现役最重的直升机俄“米-26”,它的桨叶便有8片之多。所以按此推论,引擎功率一样的情况下,5桨叶的直-20升力要比“黑鹰”大。

另一方面,引擎功率会因高原空气稀薄而明显下降,而空气稀薄会令桨叶向下压缩空气的效率减低,因此更大功率引擎是直升机上高原的基本要求。目前与直-20配套的“涡轴-10”引擎已取得技术突破,功率达到1,600千瓦(2,145.6匹),已超出新版黑鹰引擎的1,471千瓦(1972.6匹),所以在运作上,直-20也会比“黑鹰”有更好高原性能;在同一载重下,它会有更远航程和更高升限。

此外,直-20是中国第一款安装自主研制的“电传飞控”系统的直升机。这个从外表看不到的系统,是直升机更新换代的象征。“电传飞控”,就是将飞行员用操纵杆控制直升机的机械指令,经由特殊传感器转化为电子信号,并由飞行控制电脑计算后传到相应的舵机,操纵直升机作相应的动作,例如转向。与传统飞控系统相比,它省掉大量机械传动装置和液压管路,能节省空间和减轻重量,也让飞行员操作更敏捷、更便利。目前全球掌握电传飞控技术的国家寥寥可数,“黑鹰”也是在新世纪后推出的改进型号才有此系统。而直-20的其他电子设备也有后发优势。

客观来说,直-20总体未必将上世纪七十年代开始服役的“黑鹰”直升机抛离很远,与美军现役最先进的直升机相比也仍有一段距离,但它却是中国已拥有全套直升机研发、生产体系的象征,意义重大。

 

(文章来源:当代中国,特别鸣谢。原文有删改。)

上载日期:
2020年12月30日

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