超黃蜂/直八、AW101、米8/米171/米38系列設計思路比較_風聞
TSQ-2019-01-02 23:56
直八寬今後該如何發展,這涉及到直升機設計思路,正好目前超黃蜂/直八、AW101、米8/米171/米38系列屬於13-16噸最大起飛重量的中大型直升機,比較這些機型的設計思路,還是挺有意思,而且通過比較,也能看出未來直八寬繼續改進的潛力。
直升機設計的重要部分是旋翼系統設計,旋翼系統設計涉及到槳盤載荷、旋翼實度、旋翼數量選擇等方面,就這些方面談談個人看法。
一、槳盤載荷設計
下面是《飛機設計手冊》《直升機設計分冊》對於槳盤載荷的選擇的論述,很值得一看:

槳盤載荷實際上反應的是旋翼向下吹風的大小,同樣起飛重量,旋翼直徑小吹的風就強,旋翼直徑大吹的風就小。選擇什麼樣的槳盤載荷,要根據具體情況來選擇,超黃蜂/直八、AW101、米8/米171/米38在槳盤載荷方面的選擇差異還是比較大的。旋翼直徑方面,米系列直徑都是21米多,同樣起飛重量槳盤載荷最低,根據上面描述,同時考慮到俄羅斯的環境,可以説米系列是考慮了俄羅斯冬季雪很多防止雪被吹起影響視線等因素。槳盤載荷小旋翼直徑大,這對狹小環境操作不利,也不利於機動性,而AW101設計時是要考慮上艦的,所以其旋翼直徑不能像米系列那樣大,選擇了18.6米這樣的直徑,是13-16噸系列中旋翼直徑最小的,這對上艦應該説有利,對機動性也有利,但在俄羅斯那樣的環境就未必有利了。而俄羅斯的米系列要上艦則明顯不利。超黃蜂/直八系列介於米系列和AW101之間,旋翼直徑更接近AW101,是18.9米,這個尺寸選擇與當年法國設計超黃蜂上艦有關。這個直徑對於上高原、貼地飛行、運輸有其不利之處,但相比AW101還是要好一些;當然由於直徑比米系列小,所以機動性上可能會有其優勢,算是有利有弊。或許超黃蜂/直八系列這個旋翼直徑對我們來説屬於瞎貓碰着死耗子,這個直徑也算是能夠兼顧上艦和高原使用,因為直徑再大就不利於上艦,再小不利於高原使用。
二、旋翼實度和旋翼數量選擇
同樣還是先看飛機設計手冊截圖:

從上面可以看出,旋翼實度和旋翼數量選擇有關,目前由於複合材料旋翼技術的採用和槳轂技術的進步,越來越傾向於增加旋翼數量。在這方面,AW101和米8/米171都是5片旋翼,米38和超黃蜂/直八都是6片旋翼。明顯可以看到,AW101的起飛重量能達到15噸以上,而且其旋翼直徑最小,5片槳葉,槳葉最寬,也就是槳葉實度最大;

相對應的,米8/米171的槳葉實度要小,槳葉最為細長:

米38增加了1片旋翼,旋翼和米8/米171細長程度相當,但旋翼實度增加,或者説增加了一片旋翼的升力,另外旋翼有明顯改進,故其最大起飛重量達到16噸。

超黃蜂/直八基本是13噸起飛重量,旋翼數量是6,旋翼也比較細長,介於米8/米171和AW101之間。

三、尾槳設計
還是先看飛機設計手冊截圖:

上面可以看出,尾槳設計和旋翼設計類似,也是考慮槳盤載荷、尾槳實度和數量,這方面各個機型選擇差異挺大,米8/米171選擇是3片,AW101和米38是4片,超黃蜂/直八十5片。米8 和米171的3片與尾梁長度和尾槳直徑有關,後來米38的基本旋翼尺寸和機身長度沒有太大變化,3片尾槳已經不能滿足要求,就增加了1片。AW101的尾槳旋翼更寬,選擇上和旋翼選擇有點類似。超黃蜂/直八在尾槳設計上也與旋翼設計類似,選擇了多葉片,估計是希望藉助葉片數量讓葉片更細長,提升高葉片氣動效率,但付出結構複雜性的代價。
四、直八寬今後的改進
直八寬的機體尺寸有了,如果其改進要上兩棲登陸艦和平原運輸,那麼還是希望提升最大起飛重量,由於槳盤面積已定,增加起飛重量就要增加槳盤載荷,需要增加旋翼實度。在難以增加旋翼數量情況下,增加旋翼的寬度提升單個旋翼載荷能力,也可以提升最大起飛重量。當然,配套發動機、減速器系統也得提升以滿足最大起飛重量增加的要求。
由於槳盤面積基本不變,槳盤載荷也不能一味的增大,所以直八寬的最大起飛重量也不能增加太多,按照目前AW101的槳盤載荷,直八寬的最大起飛重量可以增加到16噸,再往上增加起飛重量,是否適合陸地起降就會是個問題,因為旋翼對地面的吹風強度也會大大增加,這將會造成對地面沙塵和雪等物的飛起。
直八改進旋翼提升起飛重量後尾槳也得提升推力,尾槳估計也是採用增加槳葉寬度辦法,5片旋翼已經夠多,不會再增加數量。
希望直八寬的最大起飛重量達到16噸級別,如果能有16噸,對於陸地、艦載都有不小的提升,也是不錯的結果。