陳風(fēng)

2013年行將結(jié)束的時候，互聯(lián)網(wǎng)上突然出現(xiàn)了一款新型國產(chǎn)直升機首次試飛成功的消息，網(wǎng)友們將這款直升機稱為直-20。從網(wǎng)上不甚清晰的試飛照片看，直-20在外形上與美國S-70“黑鷹”（軍用型為UH-60）直升機相似，所以應(yīng)該是一種10噸級通用直升機。有不少分析稱，直-20的出現(xiàn)，標(biāo)志著中國直升機技術(shù)取得了重大進(jìn)步，中國陸軍的空中機動將得到極大提升，甚至有可能因此組建空中突擊師。筆者認(rèn)為，直-20的作用不只限于提高陸軍的機動能力，對于提升海軍的航空作戰(zhàn)能力同樣具有重要意義。

與“黑鷹”差異不少

直-20雖然在外形上與“黑鷹”相似，但其不是對“黑鷹”的簡單模仿，而是有著不少改變?？梢哉f，直-20是中國在參考“黑鷹”設(shè)計的基礎(chǔ)上融入了自己的實際需求，是一種自主刨新的中型通用直升機。通過網(wǎng)上的試飛照片，再結(jié)合此前中國曾經(jīng)公開的10噸級通用直升機模型，可以發(fā)現(xiàn)直-20與“黑鷹”存在著以下幾點重要區(qū)別。

首先，直-20旋翼采用5葉槳，而“黑鷹”是4葉槳。在中型以上直升機上應(yīng)用5葉槳，俄羅斯最常見。米-8、米-17、米-171、米-24、米-28等直升機都是5葉槳。在發(fā)動機功率相同的情況下，多一片槳葉則提供的升力就更大；或者在發(fā)動機功率較低的情況下，依靠增多槳葉數(shù)量來彌補發(fā)動機功率不足，保證直升機有足夠的升力。更多的槳葉還有利于減小主旋翼直徑，而旋翼直徑減小不僅有利于在狹窄空間起降，還可以降低阻力。較低的旋翼轉(zhuǎn)速可以降低噪聲和振動，或者為增速留出空間。從“黑鷹”旋翼直徑只有16.4米的情況推測，直-20的旋翼直徑?jīng)]有再減小的必要，那么增加一片槳葉很可能是為了提供更大的升力。

現(xiàn)在還沒有直-20更清晰的照片，僅從網(wǎng)上首飛的模糊照片來看，直-20的槳轂結(jié)構(gòu)和5葉槳與直-10武裝直升機的相似，這說明此類槳轂結(jié)構(gòu)和5葉槳設(shè)計已經(jīng)成熟。從直-10在地面停放的情況看，其槳葉比較“硬挺”，下垂較小，與西方直升機類似，說明直-10不需要槳葉用過度的柔性來換取疲勞壽命。由此推測，直-20的槳葉材料和設(shè)計水平也非常高。另外，直-10在飛行時的噪聲很小，說明其主旋翼槳葉轉(zhuǎn)動時噪聲就不大，這對于其聲隱身非常有利。而這也意味著直-20同樣采用了低噪聲主旋翼，飛行時旋翼噪聲水平較低。

其次，直-20的4葉尾槳是與“黑鷹”相似的十字形尾槳，但“黑鷹”尾槳采用向左傾斜20度角的設(shè)計，這樣做是為了保持平衡，因為其重心落在主旋翼軸的后面，在懸停和前飛時會產(chǎn)生抬頭力矩。而直-20的尾槳似乎并沒有采用類似設(shè)計，由此推知，直-20的重心布置還是放在主旋翼軸的前面。

再次，直20的尾輪位置比“黑鷹”更加靠后，幾乎是在尾梁末端下方。這種布局與直-10相似，說明直-20在尾輪設(shè)計上應(yīng)該借鑒了直-10的設(shè)計。讓尾輪更加靠后，好處是在牽引時可以減輕機體的顛簸。

第四，直-20的機身與尾梁之間的過渡比較明顯，類似于歐洲NH90直升機的設(shè)計，雖然對減阻不利，但有利于增加機內(nèi)空間?！昂邡棥钡臋C身與尾梁之間的過渡比較平滑，飛行阻力相對較小，但機體內(nèi)部空間也受到了限制。

第五，“黑鷹”的平尾構(gòu)型接近對稱面，尺寸很大，安在尾斜梁的下端并且可以大角度全動。直-20的平尾構(gòu)型則是典型的反升力構(gòu)型，尺寸較“黑鷹”的小，呈固定角度安裝在尾梁的末端。

第六，“黑鷹”的2臺渦軸發(fā)動機尾噴管有套管包裹，而且管口向后，也就是向后排出廢氣。直-20的2臺渦軸發(fā)動機尾噴管形狀與直-10發(fā)動機相似，管口為弧形朝向兩側(cè)外部，即向左右兩側(cè)排出廢氣。

第七，直-20的駕駛艙內(nèi)也像“黑鷹”一樣并排布置正副駕駛員座椅，但“黑鷹”駕駛艙正面的擋風(fēng)玻璃為三片，直-20為兩片，這樣可以獲得比“黑鷹”更清晰廣闊的視野。

直-20對陸航的重要性

中國軍用直升機產(chǎn)業(yè)由于基礎(chǔ)薄弱，長期以來發(fā)展比較緩慢，這也導(dǎo)致中國在相當(dāng)長時期內(nèi)無法按照自己的實際需求發(fā)展直升機裝備，基本處于被動狀態(tài)，即“能拿來什么機型用什么機型”。

例如中國陸軍航空兵大規(guī)模裝備4噸級直-9系列直升機，是因為當(dāng)時處于根本無可選擇的困難局面。根據(jù)國外的裝備發(fā)展趨勢和效果看，軍用直升機就要立足于軍用直升機的技術(shù)條件，用民用直升機改軍用很難滿足實際的裝備要求。直-9的原型——法國“海豚”直升機是按照民用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，在世界軍用直升機市場上并沒得到多少認(rèn)同。直一9雖然屬于同級直升機中的小尺寸型號，涵道尾槳的安全性也比較好，但其發(fā)動機艙與傳動艙疊放的布局，也明顯增加了直一9的機體高度。國內(nèi)對直-9的改進(jìn)投入雖然很大，但始終無法徹底擺脫其本身的設(shè)計限制，算不上是種合格的軍用4噸級通用直升機。

在10噸級及以上直升機方面，中國陸航除了少量裝備在上世紀(jì)80年代引進(jìn)的S-70“黑鷹”，還裝備大量俄制米-17/171，后者已經(jīng)成為中國陸軍航空兵運輸直升機的基本裝備。中國陸航在多年使用米-17/171進(jìn)行的演習(xí)和救災(zāi)行動中，清楚地感受到了其大機身貨艙和尾艙門的巨大價值。米-17/171的貨艙尺寸為5.34×2.34×1.8立方米，明顯超過西方同等噸位的直升機，所以米-17/171的4噸有效載荷雖然與“黑鷹”基本相同，但大尺寸機艙內(nèi)可載30-36名武裝步兵，數(shù)量要比“黑鷹”的11名高3倍。米-17/171為單兵重量分配的載荷雖然較小，但也能夠在正常使用條件下實現(xiàn)滿載運輸，同時運載12副擔(dān)架更是“黑鷹”難以比擬的優(yōu)勢。而米-17帶跳板的后艙門所提供的戰(zhàn)術(shù)價值就更加明顯——在采用可平放打開的后跳板時，乘員艙內(nèi)的步兵在貼地懸停時即可下機，全機3036人可在15秒內(nèi)全部離機，我軍裝備的大多數(shù)輕型車輛都可自行駛?cè)霗C艙，也可單機運輸單兵防空和反坦克導(dǎo)彈的成套作戰(zhàn)班組。

中國陸航裝備的直-8系列是仿制和改進(jìn)自法國“超黃蜂”，屬于13噸級直升機。但由于其成本較高，裝3臺發(fā)動機，高海拔性能不佳，與米-17系列的功能還存在重疊，所以裝備數(shù)量較少。endprint

綜上所述，盡管中國直升機產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，但通過仿制以及引進(jìn)，中國陸軍還是建立起了建制內(nèi)的直升機機動作戰(zhàn)部隊，利用直升機機動的中國軍隊已經(jīng)不再是輕步兵。而且隨著直升機數(shù)量的增多和使用經(jīng)驗的豐富，中國陸航的眼界也與以往大不相同，對新裝備和新技術(shù)的發(fā)展方向有了自己的獨特認(rèn)識。更重要的是，在建立陸航后，直升機機動運輸?shù)膽?zhàn)術(shù)價值體現(xiàn)得更加清楚。在擺脫了早期簡陋的直升機應(yīng)用思想之后，中國陸航對直升機也有了新的目標(biāo)定位。像直-10武裝直升機以及現(xiàn)在的直-20等，都是中國建立獨立直升機裝備體系的新開端。

從世界范圍看，各國陸航的通用直升機基本都是中型機，中國未來也不會例外。所以像直-9這類民轉(zhuǎn)軍、運量小的輕型通用直升機，今后將會逐漸退出中國陸航的裝備體系，完全被中型通用直升機取代。但是取代直一9的顯然不可能是俄制米-17/171，必然需要國產(chǎn)中型通用直升機。其原因在于：一是米-17/171在生產(chǎn)供應(yīng)、維護(hù)等方面都受制于人：二是米-17/171的高溫和高原性能不盡如人意，而中國恰恰有大片的高溫和高原地區(qū)，如南方普遍屬于高溫地區(qū)，西南、西北的很多地區(qū)則是高原地形，而像青藏高原、云貴高原、四川周邊等都是海拔數(shù)千米的山地，非常需要高溫高原性能出色的中型通用直升機。

高溫和高原環(huán)境對直升機性能會產(chǎn)生很多影響，其中最大的是會導(dǎo)致直升機載荷條件變差。旋翼升力和拉力與空氣密度成正比，而在高原山地，空氣密度要比平原地區(qū)小得多，造成旋翼的升力和拉力也隨之明顯下降。不僅如此，空氣密度下降還使得進(jìn)入發(fā)動機的空氣量也隨之減少，例如在平均海拔3000米以上的高原地區(qū)，空氣含氧量低于海平面的一半，會造成發(fā)動機供氣不足，輸出功率嚴(yán)重下降（通常會減少40%左右），從而進(jìn)一步降低旋翼的升力和拉力。而直升機旋翼效能的大幅下降又直接導(dǎo)致直升機的有效載荷、地效懸停高度、飛行速度等性能明顯降低。此外，高原山地氣候惡劣、風(fēng)向多變，也對直升機的飛行構(gòu)成很大風(fēng)險。而在高溫地區(qū)，空氣密度則因溫度高而減小，從而對直升機性能造成與高原地區(qū)相似的影響。此外，當(dāng)外界大氣溫度高于30%時，直升機如果較長時間進(jìn)行懸停作業(yè)，還會發(fā)生發(fā)動機燃?xì)鉁囟日{(diào)節(jié)器工作不正常。

蘇聯(lián)由于地處高緯度地區(qū)，沒有高溫和高原環(huán)境的需求，所以在設(shè)計米-17/171的原型米-8時根本沒有考慮高溫和高原性能。直至米-8在阿富汗戰(zhàn)爭時期暴露出高原環(huán)境適應(yīng)能力差的弱點后才開始改進(jìn)。而從上世紀(jì)90年代開始，俄羅斯出于向中國、東南亞、非洲、中東、南美等國出口直升機的需要，才推出了適合高溫高原環(huán)境使用的米-17/171，特別是專門針對高原環(huán)境改進(jìn)的米17V7，換裝了功率達(dá)1764千瓦的VK2500發(fā)動機，發(fā)動機啟動系統(tǒng)的工作高度也達(dá)到了6000米，正常起飛重量的無地效懸停高度從米-17基本型的1760米提高到了5000米，使高原飛行性能和載荷條件有了明顯改善。但是米17/171并沒有對米一8的基礎(chǔ)設(shè)計進(jìn)行綜合性的改進(jìn)，依然存在自重大、機體高度和長度大、旋翼直徑大（21.29米）、傳動系統(tǒng)性能低、機體壽命較短、機載設(shè)備比較落后、可靠性和可維護(hù)性較低等諸多不足，不但效費比較低，而且在復(fù)雜地形條件下的適應(yīng)性也比較低。

筆者認(rèn)為，直20在設(shè)計上的重點就是提高其在高原山地和高溫環(huán)境的技術(shù)性能。之所以沒有借鑒米17/171的設(shè)計，而選擇以“黑鷹”為基礎(chǔ)，一個是上面提到的米17/171存在的諸多不足，另一個是“黑鷹”的初始設(shè)計就要求優(yōu)異的高溫和高原性能，動力傳動系統(tǒng)和旋翼匹配很好，機體尺寸和旋翼直徑小，在復(fù)雜地形條件下使用靈活。中國陸航使用“黑鷹”在高原地區(qū)飛行多年，對其出色的高原性能印象極為深刻。另外，在中國直升機研發(fā)技術(shù)實力仍然較弱，技術(shù)儲備不足的情況下，選擇綜合性能好、技術(shù)起點更高，又有多年使用經(jīng)驗的“黑鷹”作為直20的設(shè)計參考原型，顯然比米-17/171更合適。

從前面的介紹可知，要想讓直20具備出色的高溫和高原性能，不但要提升旋翼技術(shù)，要有性能優(yōu)異的大功率渦軸發(fā)動機和傳動系統(tǒng)。在旋翼技術(shù)方面，直-20采用5葉槳就是增強高溫和高原條件下旋翼升力和拉力的具體表現(xiàn)。而且根據(jù)國內(nèi)公開報道，中國直升機設(shè)計研究所數(shù)年前就已經(jīng)掌握了第三代先進(jìn)旋翼系統(tǒng)的研制技術(shù)，實現(xiàn)了旋翼研制技術(shù)的跨越發(fā)展。特別是在大尺寸鈦合金球柔性槳轂、先進(jìn)復(fù)合材料槳葉等方面取得了重大突破，研制出新構(gòu)型彈性元件，解決了鈦合金鍛造和機械加工的技術(shù)難題。與此同時，貴州安大航空鍛造公司研制生產(chǎn)的新型直升機槳轂鈦合金鍛件也達(dá)到了國外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，鍛件結(jié)構(gòu)、尺寸及各項性能指標(biāo)全面滿足新型直升機設(shè)計和使用要求。所以，中國的旋翼技術(shù)現(xiàn)在已不存在重大技術(shù)障礙，剩下的就是解決大功率渦軸發(fā)動機和傳動系統(tǒng)問題，這也是外界對直20的最關(guān)注之處。

“黑鷹”直升機出色的高溫和高原性能，很大程度上得益于美國發(fā)動機技術(shù)的強大。早期“黑鷹”采用2臺美國通用電氣公司的T700-GE-700發(fā)動機，單臺功率1210千瓦；1989年后生產(chǎn)的UH-60L裝2臺通用電氣公司的T700-GE-701C發(fā)動機，單臺功率1342千瓦。但對中國來說，發(fā)動機長期是制約中國航空工業(yè)發(fā)展的最大瓶頸。特別是在直升機用的渦軸發(fā)動機方面，中國與發(fā)達(dá)國家差距更大。目前，可供直20選擇的與T700系列功率相當(dāng)?shù)臏u軸發(fā)動機是國產(chǎn)渦軸-6C、加拿大普惠公司的PT6B-67A和中法合作研制的渦軸-16（法國稱“阿蒂丹”3）。

原用于直一8的渦軸6C的功率雖然達(dá)到了1200馬力，但受制于原型渦軸-6上世紀(jì)六十年代的老舊設(shè)計，耗油率較高，功重比很低，并且使用壽命短（首期翻修間隔只有500小時），所以不大可能成為直-20的首選發(fā)動機。

加拿大普惠公司的PT6B-67A性能優(yōu)異，功率達(dá)到1448千瓦，功重比7.1，首翻期3500小時，而且配有雙通道全權(quán)數(shù)字電子控制系統(tǒng)（FADEC）。如果直-20將其作為動力，則整體技術(shù)性能將極為出色。但加拿大受美國政治影響太大，普惠的母公司又在美國，因此供貨方面存在巨大的不確定性，所以直20不大可能采用其作為量產(chǎn)型的動力。endprint

中法聯(lián)合研制的渦軸16功率為1200～1500千瓦，功重比達(dá)到7以上，首次翻修間隔大于3000小時，而且也配有雙通道全權(quán)數(shù)字電子控制系統(tǒng)。渦軸-16由中法兩國共享知識產(chǎn)權(quán)，各自建立一條生產(chǎn)線，中方的生產(chǎn)單位是哈爾濱東安航空發(fā)動機廠。如果直20采用渦軸-16，技術(shù)性能也不亞于采用PT6B-67A。除了直-20，渦軸-16還可用來改裝直10，甚至以其為動力發(fā)展更先進(jìn)的重型武裝直升機。

但是渦軸16去年11月才在法國完成第一次臺架試車，所以它很可能是直20在未來量產(chǎn)選用的發(fā)動機。那么直20原型機的發(fā)動機會是哪種型號呢？從原型機試飛一般采用成熟發(fā)動機推論，外界普遍推測其采用的是PT6B-67A。

在傳動系統(tǒng)方面，各個級別的直升機都不同，因此直20無法借用7噸級的直-15或13噸級的直-8，必須進(jìn)行全新研制。這套傳動系統(tǒng)也應(yīng)該采用單元體設(shè)計，單元體之間應(yīng)具有高度互換性，每個單元體都具備自我診斷能力，主減速器必須具備無潤滑時干運轉(zhuǎn)30分鐘的能力（“黑鷹”的主減速器實際干運轉(zhuǎn)時間可達(dá)1小時）。

可以肯定的是，直-20的出現(xiàn)，不但填補了國內(nèi)8～10噸級直升機領(lǐng)域的空白，而且將大大提高中國陸軍的機動能力，尤其是在高原山地這類特殊地形條件下的機動能力。如果未來中國陸航裝備數(shù)量較多的直20，那么一旦在高原山地發(fā)生邊境戰(zhàn)爭或自然災(zāi)害，就可以迅速運送人員物資。

直20未來很可能像“黑鷹”一樣發(fā)展出各種變型，如特種作戰(zhàn)型、電子戰(zhàn)型、突擊運輸型等。在這方面，中國具有豐富的經(jīng)驗，直-9就被中國改裝成了通用型、艦載型、搜救型、武裝型等。如果直20發(fā)展出多種變型，中國陸航遂行多樣化任務(wù)的能力將會有巨大提升。

至于不少人設(shè)想的直20將讓中國有能力建立空中突擊師，筆者認(rèn)為光有直20還不夠。因為直-20很大程度上借鑒了“黑鷹”的設(shè)計，而“黑鷹”是以運送人員為主的，運貨時也只能運送小件物資。即使采用吊掛方式，“黑鷹”也只能進(jìn)行短途吊掛運輸，機動距離有限。實際上，美國第101空中突擊師之所以具有強大的空中突擊能力，除了AH-64武裝直升機和UH-60"黑鷹”中型直升機之外，還在于擁有CH-47這類22噸級的重型運輸直升機。CH-47內(nèi)部有效載荷6512千克，設(shè)有尾門，可以運送輕型車輛和大件物資：外部有效載荷達(dá)7192千克，最大吊掛載荷10627千克，可以吊運M777型155毫米輕型榴彈炮這類大型裝備。但是中國目前還缺乏類似CH-47的重型直升機，僅有米-17/171和少量直一8能夠運送輕型車輛和較大件物資，支持空中突擊的能力還有很大不足。所以中國要建立類似美軍那樣的空中突擊師，還需要研制一款重型直升機。

上艦值得期待

直20未來還可以像“黑鷹”一樣發(fā)展艦載型，包括艦載反潛型、突擊運輸型、搜救型等，搭載到驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦、航母、船塢登陸艦、多用途登陸艦以及未來可能出現(xiàn)的兩棲攻擊艦上，以提高中國海軍的反潛、垂直登陸、垂直補給、海上搜救等各型能力。

以直20為基礎(chǔ)發(fā)展反潛型是最有必要的，因為反潛作戰(zhàn)一直是中國海軍的一個短板，其中很大原因就在于缺乏合適的艦載反潛直升機?，F(xiàn)役的4噸級直9C對反潛作戰(zhàn)來說顯得太輕，難以攜帶較多的反潛探測設(shè)備和武器。例如其除了固定安裝的機頭搜索雷達(dá)以及攜帶吊放式聲吶、2枚魚-7反潛魚雷后，再無余力搭載其它反潛設(shè)備。如果要攜帶聲吶浮標(biāo)和磁探儀，還需要另外一架直9C。而且直-9C在攜帶反潛探測和武-器系統(tǒng)后，航程和留空時間太小，只能支持50千米范圍內(nèi)的反潛作戰(zhàn)。13噸級直-8又太大，難以搭載到驅(qū)護(hù)艦上，這也是直-8沒有特意發(fā)展反潛型的重要原因。引進(jìn)的10噸級卡28大小比較合適，除固定裝備搜索雷達(dá)外，還能同時攜帶吊放式聲吶、聲吶浮標(biāo)、磁探儀和反潛魚雷等搜潛、攻潛裝備，航程和留空時間也不錯。但卡28的共軸雙旋翼設(shè)計屬于非主流，機庫必須為其增高而導(dǎo)致艦艇重心升高。而且卡28的俄制機載反潛設(shè)備和武器也比較落后，又無法和中國生產(chǎn)的反潛設(shè)備和武器通用，所以并不能很好的滿足中國海軍反潛作戰(zhàn)需要。另外，卡28還存在與米-17/171同樣的問題，就是生產(chǎn)和維護(hù)都受制于人，缺乏自主性。

如果將直20發(fā)展上艦就不同了。該機與卡-28同屬于10噸級直升機，有較強的載荷和較大的航程，而且其旋翼直徑、尾梁折疊后的機長等與卡28相近，可以直接利用現(xiàn)役驅(qū)護(hù)艦上專為卡28設(shè)計的飛行甲板、機庫等設(shè)施。如果未來發(fā)展新型驅(qū)護(hù)艦，還可因直20外形低矮的特點降低機庫高度。

直20的大噸位和自主研制生產(chǎn)的便利性，使其可以同時裝備多種國產(chǎn)先進(jìn)的反潛探測設(shè)備和武器，如對海搜索雷達(dá)、吊放式聲吶、聲吶浮標(biāo)、磁探儀、反潛魚雷和深水炸彈、光電吊艙、音響處理系統(tǒng)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)等，再加上其遠(yuǎn)航程以及較大的留空時間，不但能將中國海軍的反潛范圍擴大到100千米以上，而且能支持較長時間的搜潛和攻潛行動，從而大大提升中國海軍的反潛作戰(zhàn)能力。

如果再像美國MH-60R那樣，為直-20反潛型裝上通用掛架的話，那么它還可以攜帶輕型反艦導(dǎo)彈執(zhí)行反艦任務(wù)，打擊敵方輕型護(hù)衛(wèi)艦、導(dǎo)彈快艇、巡邏艇等輕小型水面目標(biāo)，大幅增加任務(wù)彈性。

當(dāng)然，直-20要上艦，還需要進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，如提高抗海水腐蝕能力、適當(dāng)增強機體結(jié)構(gòu)、尾梁能夠折疊、加強起落架強度（例如尾輪支柱要更堅固，而且尾輪要改為雙輪，并前移至機身后下方以減少占用甲板面積）等。endprint