談談隱身直-20_風聞

近來流傳一張新型直升機的圖片，總體外觀與直-20相似，但有很多重要的不同之處：

神秘的新型直升機

具有明顯的直-20的影響，但又有很多不同

直-20是中國直升機科技的重要里程碑。直-9在80年代引進的時候是先進的，但並不適宜作為主流中型運輸直升機的基礎，這不是工程放大的問題，而是旋翼技術、涵道尾槳的問題，法國也是到NH90年代才攻克中型運直的。直-10也走了一些彎路。

直-20不是西科斯基UH-60“黑鷹”的翻版，但對標，受到的影響還是很顯然的。美國正在進行“黑鷹”家族（包括海軍的“海鷹”和空軍的“鋪路鷹”）換髮，新發動機的功率更大、耗油更低、可靠性和壽命更好。美國正在推動FVL計劃，研製下一代運直，但換髮後的“黑鷹”家族還將用幾十年。中國是後來者，先趕上、再超過是正常操作。

直-20作為基本中型運直是合適的，但沒有什麼隱身考慮。圖片上的新型運直就顯然有很多隱身考慮了。機體的隱身修型是最顯然的特徵，封閉式槳轂罩是另一個。尾槳槳轂看不到，估計也有類似的槳轂罩。

但直升機以超低空運作為主，紅外隱身和降噪比雷達隱身更重要，這裏，新型運直就展示亮點了。

直升機的噪聲很複雜，但噪聲強度是一個問題，噪聲頻率是另一個問題。人類對高頻噪聲更加敏感，所以阻擋發動機發動機的噪聲外傳很重要，最後採取的措施也和降低發動機排氣紅外特徵相同。

直升機速度低，蒙皮氣動加熱本來就較少，在旋翼下洗氣流沖刷下，更是很快消散。發動機噴流才是最大的紅外源。要達到紅外隱身，首先要避免可以從遠距離上直視發動機熱端，也就是説，不宜採用直接向後噴氣的直噴口。採用45度向外的噴口可以緩解一下，90度效果更好，但噴口依然熾熱，形成強烈的紅外特徵。採用引射冷卻，用噴流的能量吸入環境空氣，混合降温後排出，可以顯著降低紅外特徵。但“科曼奇”採用尾撐側下條狀排氣孔，除了在正下方，基本上避免直視，大大改善了紅外隱身，而且發動機噪聲基本上聽不見了。

早期直升機沒有什麼講究，發動機噴口直接向後，還能提供聊勝於無的推力，但從遠距離上就可直視發動機熱端，紅外特徵強烈

早期“黑鷹”稍好一點，但相差不多

NH-90的噴口90度向外，紅外隱身要好很多

後期型號轉向上，避免地面直視，還強化旋翼下洗氣流的吹散作用，但噴口背壓提高，發動機效率受到影響

H-160的噴口向外轉45度，效果介於直接向後與90度向外之間。H-160是民用的，紅外隱身不是重點，降低外傳的發動機噪音的考慮更多

A-109向外、向上各轉45度，效果比H-160更好

“黑鷹”後來加裝排氣冷卻裝置，降低紅外特徵，也適當降低直視

空軍敵後搜救用的MH/HH-60具有更加複雜的噴氣冷卻裝置

排氣經冷卻後從尾撐兩側百葉窗口排出，因為排氣温度大大降低，直視的問題大大淡化

從3D模型可以看到冷卻空氣進氣口

號稱第一代隱身直升機的RAH-66“科曼奇”粗看看不到排氣口，完全避免了直視問題

實際上條狀排氣口在尾撐兩側的側下

比照中國的新型運直，不僅機體隱身修型和槳轂罩與“科曼奇”相似，尾撐上還有兩排進氣孔。這起到與MH/HH-60冷卻裝置一樣的作用，但在設計上優美得多。

“科曼奇”的條狀排氣口避免了對噴口的直視問題，但熾熱排氣在尾撐結構裏流動，對結構防熱要求很高，增加重量。而且沒有與環境空氣的混合冷卻，排氣降温完全靠噴出噴口後的混合。

相比之下，中國新型運直不僅保留了“科曼奇”尾撐排氣口與氣動外形整合良好的優點，還用尾撐上表面進氣孔吸入旋翼下洗氣流，降低尾撐內的温度，降低結構防熱要求，同時降低排氣温度，紅外隱身能力達到世界最先進水平。發動機噪聲應該和 “科曼奇”一樣，聽不到了。

另外，尾撐對旋翼下洗氣流是有遮擋作用的，造成旋翼升力損失。隱身修型要求加寬尾撐，才能形成必要的倒五邊或者六邊形截面，進一步增加升力損失。尾撐上的進排氣孔開闢了下洗氣流的流道，降低了升力損失。

要是與NOTAR原理相結合，還可降低尾槳的出力。NOTAR就是很直白的No Tail Rotor，就是無尾槳的意思，降噪作用十分明顯。

NOTAR就是沒有尾槳的意思

“5”所示的轉動噴口只產生1/3的反扭力，2/3由尾撐的引射效應產生

大部分直升機事故由尾槳掛碰或者失效造成。尾槳失效的話，直升機就立刻失控了，原地打轉轉中，自旋着陸都極易失事。直升機在林地、建築物之間運作的話，尾槳要是掛住障礙物，飛行員連反應的時間都沒有，基本上是註定機毀人亡。

尾槳也是噪聲源的重要部份。尾槳要產生和主旋翼相同的扭力，出力小不了。但為了最大限度地降低尾槳尺寸，以降低重量和阻力，尾槳的轉速必然要提高，產生的高頻噪聲成為主觀感受噪聲的主要來源。

NOTAR取消了尾槳，用發動機通過齒輪帶動的壓氣機（“2”）產生高壓氣流注入尾撐，大部分通過尾撐側面很窄的條狀噴口（“7”）高速噴出，在尾撐表面形成引射效應，帶動環境氣流加速，通過左低右高的氣流速度差形成向右的反扭力，這與機翼產生升力的機制有很大的相似之處。引射作用提供反扭力的2/3，尾撐末端可轉動的噴口進一步提供其餘1/3的反扭力，還可用於姿態控制。

直接用發動機噴氣在理論上可以，但需要增加尾撐內的防熱結構，不再通暢的排氣通道也提高發動機背壓，降低發動機效率和出力，實際上並無優點。

NOTAR不僅安全，噪音還特別低。問題是壓氣機“吃”功率，而且高速前飛時後洗氣流與引射氣流互相干擾，降低反扭力的出力，實際上用H形尾翼（“4”）在提供反扭力了。這使得在不同飛行階段、速度條件下的直升機操控都不一樣，增加操控複雜性。

但中國新型運直如果在設計時就有所考慮，可以在尾撐內部下洗氣流流道設計中形成一點引射反扭力，為尾槳減負，降低尾槳的動力消耗和噪聲，但依然保留尾槳，降低操控上的複雜性，也避免額外的NOTAR壓氣機的功率消耗。

直-10的尾槳是剪刀形，或者説是背對背的V形

直-20則是更加簡單的十字形

新型運直的尾槳看不清，但估計是和直-10一樣的剪刀式，而不是直-20的十字式。十字式比較簡單，但產生均勻的高頻噪聲。四葉的剪刀式可粗略地看作雙葉，噪聲頻率降低（實際上是低頻與弱化的高頻的疊加），主觀感受噪聲有顯著降低。

主旋翼的葉尖有明顯的後掠，推遲激波產生，可在同樣噪聲水平下提高轉速，增加出力；或者在同樣轉速和出力情況下降低噪聲。槳葉較軟、下垂明顯是在同樣的技術條件下，容許增加出力的需要。這意味着新型運直可能配備了功率更大的發動機。

據報道，在擊斃本拉登作戰中，美國出動了“隱身黑鷹”，但墜毀飛機主體被炸燬，只有剩下的尾槳結構還算完好

“隱身黑鷹”的想象圖

中國的新型運直對標“隱身黑鷹”嗎？會大量裝備，還是隻用於特種部隊？這就要等更多信息的公開了。