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青藏高原不必依赖老“黑鹰”,直-8G高原型直升机来了

兵工科技 2019-11-09 08:05:30
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青藏高原不必依赖老“黑鹰”,直-8G高原型直升机来了

图注:直-8G高原型直升机

2019年10月11日,第五届天津直博会在滨海新区隆重举行,本届直博会上,新亮相的国产新型直升机除了“大明星”直-20外,还有另外一个,它就是直-8直升机大家族的最新成员——直-8G高原型直升机

高原地区海拔高、空气稀薄,涡轴发动机工作状况不佳,功率下降严重。因此,高原环境是直升机的一大难点、痛点,为了解决这一问题,专门针对性地研制出适应高原使用要求的。高原型直升机。

高原环境对于直升机有多难?以阿富汗战争为例,阿富汗的气候与地形是对直升机性能的一大挑战,除南部少部分近海平原地区外,阿富汗的平均海拔高度在1000米以上,北部山地地区更高达3000米以上,而且夏天气温高达30度以上。以北约派遣部队的主力直升机,欧洲直升机公司的EC-225LP为例,在阿富汗冬季的时候可以载运14名全副武装士兵,但在进入4月气温升高之后,发动机功率就受高温影响严重下降,仅能运送4名士兵。在更炎热的6、7月,超过早上7点以后,EC-225LP更是连空载起飞都很勉强,更别提运送士兵和物资了。而海拔高的地方空气就稀薄,发动机进气量不充分,功率就严重下降,在平原上能运送12名士兵的直升机,在3000米高原上,可能仅能做到空载起飞。这些都严重影响了直升机执行运输、部署、支援等任务。

直-8系列最早的高原环境适应性型号是直-8F的民用型号AC313,2010年9月7日,AC313成功在4500米海拔的野外场地实现高原起降。1年后的2011年9月2日,AC313成功飞越海拔8000米,改写了世界直升机高原飞行的纪录,展现了我国大型直升机优越的性能。可以说AC313的研制成功为直-8G奠定了基础,铺平了道路。

在直-8G之前,我国长期缺少适宜高海拔地区飞行的高原型直升机,以至于国内仅有的少量具备高原飞行能力的“黑鹰”UH-60A直升机不得不拖着老迈的身躯超期服役。与“黑鹰”相比,直-8G不但身强力壮,而且它作为13吨级三发直升机,本来就比10吨级双发的“黑鹰”力气更大,载荷空间更大,更适合高原行动。这也是在直-8基础上研发直-8G高原型直升机的另一个原因。

青藏高原不必依赖老“黑鹰”,直-8G高原型直升机来了

图注:直-8G机舱内部设施进行了优化减重设计

首先,针对高原使用需求,优化了机上各系统,降低空机重量,具备良好的可靠性和使用维护性能。一些不适用于高原环境的机载设备和装备,都取消或者简化,一些对于高原型直升机而言不是必须的重量,都尽量减轻。减重是减小高海拔地区发动机工作负担的第一前提。预计直-8G的空重减轻了几百千克。

为了减重和提升性能,直-8G相比老直-8,还大规模使用了大面积复合材料结构,在提升了结构性能的同时,进一步减轻了整机重量,保证了在高海拔条件下的有效载荷。

其次,针对高原寒冷的环境,采用带防除冰的复合材料柔性旋翼系统、国产辅助动力装置(APU)等。在高原地区,由于海拔高且寒冷,旋翼很容易结冰。而直升机在结冰气象条件下飞行时,大气中的过冷水滴会迅速聚集在高速旋转的旋翼桨叶前缘并凝结成冰,旋翼桨叶结冰会带来一些严重影响,比如:1,改变旋翼桨叶的气动外形,从而降低直升机的飞行性能,严重时导致飞机失控失速,甚至坠毁。2,改变旋翼桨叶的质量分部,影响旋翼的动力学特性,导致旋翼振动增大,从而使直升机失去控制。3,有些冰块,会从高速旋转的旋翼桨叶上脱落,损坏直升机上的其他部件,影响直升机的飞行安全。直升机旋翼结冰引起的飞行事故时有发生。1980年,直-8的原型——一架刚引进的“超黄蜂”直升机在起飞半小时后,因旋翼结冰而在山东境内坠毁。据估计,直-8G应该采用了电热防冰除冰技术,该技术的原理是将电能转变为热能,加热部件的待防护表面,使其不结冰。电热防冰系统一般由电源、选择开关、过热保护装置,及电加热元件等组成。选择开关有“手动”、“自动”等位置,当位于“自动”位置时,飞机结冰传感器感受结冰电讯号,自动接通或断开系统电源。过热保护装置(包括温度传感头和继电器)用来防止部件表面蒙皮过热而变形。电加热元件将电能转变为热能,对部件表面加热、除冰。

第三,装载三台大功率改进型发动机,不仅能为飞机提供充足的动力,也能为飞机增加安全保障。该发动机在直-8原有的某型发动机基础上采用新技术,功率和可靠性都有明显提升。我们知道,高度越高,空气越稀薄,相应的发动机的功率就会下降。大致推算一下,3000米以上高度,发动机的功率会下降20-30%,而到了4500米以上高度时,发动机功率就会下降50%,因此要求直升机必须具备较大的储备动力,以满足飞行需要。直-8G的飞行高度可以超过6000米,可见其储备动力之充沛。

青藏高原不必依赖老“黑鹰”,直-8G高原型直升机来了

图注:直-8G的旋翼和动力舱

除了具备较大的储备动力外,高原飞行时对直升机发动机的可靠性和安全性也提出了很高的要求,所以,直-8G在设计中也重点考虑到了这一点。在直-8G飞行过程中,如果一台发动机出现问题,剩余两台发动机仍然可以使飞机正常飞行,即便两台发动机同时出现问题,仅留一台发动机也能保证飞机安全落地。

此外值得一提的是,直-8G采用某改进型涡轴发动机,还采用了全权限数字化电子调节控制系统,这使得发动机的工作控制更加精细和准确,可靠性和寿命增加,油耗显著下降。

第四,直-8G全面升级了机载航电系统,不但采用了全玻璃座舱系统,还采用了数字电传飞控系统,整机的操控和飞行品质上了一个大台阶,高原飞行更加稳健。此外,直-8G的机载航空电子设备也大幅升级,如在机头整流罩内增添了小型地形跟踪雷达。地形跟踪雷达集成进机载飞行导航系统,使得直-8G能够在高原等复杂地形条件下灵活自如地低空飞行,不用担心撞上山体或其他障碍物,可以实现飞行中自动回避和地形跟随。此外,直-8G驾驶舱高度适当降低,使得飞行员可以获得更好的驾驶视野。

相信大家对于2008年汶川地震还记忆犹新,当时我国陆航部队缺少先进可靠的高原型直升机,在灾区核心区山地救援中,遇到了很多难题,米-171型直升机因为缺少地形跟随雷达等必要装备,在山地使用中遇到了障碍。现在有了国产直-8G大量量产装备,地震山地救援将不再是难题。

而我国拥有大面积的高原地区领土,在那里执行运输、搜救等作战任务,都少不了直-8G高原型直升机的身影。这款新型装备的服役,对于我国陆航部队而言,具有非常重要的现实价值和意义。

责任编辑:傅鑫 CM033
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