另類!兩個螺旋槳同時反著轉,這架特殊直升機卻是俄羅斯的最愛

2020-12-14 軍武次位面

【軍武次位面】:風林火山

縱觀二戰之後半個多世紀的直升機發展史,總體來看還是以採用單旋翼帶尾槳布局的直升機為主流,這一構型在技術上也達到非常成熟的程度,成為研製新型直升機時技術風險最小的選擇。當然,這種構型也存在先天上的缺陷,比如,在研製大中型直升機時,就必須採用直徑更大旋翼,隨之而來的就是需要更長的尾梁來安裝尾槳,這就是使大中型直升機的機身會很長,為了搭載黑鷹這類主流艦載直升機,軍艦都必須有一個比較大的直升機起降甲板。這也是為什麼噸位不足的052C/D驅逐艦在搭載大量飛彈和設備的同時只能設置一個僅能供卡-28起降的飛行甲板。

另外,尾槳在實際使用中也暴露出了無法避免的脆弱性,遭到外力打擊時很容易受損,一旦尾槳損壞,直升機必然會因為自旋而墜毀,即便是阿帕奇這種防護力很強的武裝直升機,只要步槍子彈能夠破壞它的尾槳,它也必定墜毀。因此,共軸反轉雙旋翼布局進入了直升機設計師們的視野,

共軸反槳直升機可大大縮短機身長度

由於沒有尾槳,共軸反轉雙旋翼直升機的機身部分在槳葉旋轉範圍之內,機體的縱向尺寸就是槳葉的直徑。相比之下,單旋翼帶尾槳直升機的尾槳部分必須超出主旋翼的旋轉範圍,假設尾槳直徑是主旋翼的16%到22%,即使尾槳緊鄰主旋翼,單旋翼直升機的主旋翼槳葉的前端到尾槳槳葉的後端至少是主旋翼槳葉直徑的1.16到1.22倍。按照這個標準計算,在相同載荷、發動機和起飛重量的情況下,共軸反轉雙旋翼直升機的縱向尺寸僅相當於單旋翼直升機的60%左右,同時還消除了尾槳傷害地面人員的可能性。

對於艦載直升機來說,共軸雙旋翼直升機的這些特點就意味著不需要太大的直升機甲板,同時由於共軸雙旋翼直升機結構自重和掛載重量都集中在機身的重心處,所以,在狹小區域起降時,直升機飛行狀態會更加平穩,安全性也會有所提高。在10噸級直升機上採用共軸雙旋翼,其旋翼軸的轉動慣量將大大小於單旋翼帶尾槳直升機,因此,航向的操縱性要好於單旋翼帶尾槳直升機,另外,由於共軸雙旋翼直升機的機身較粗短,結構強度高,可以採用面積較大的平尾和雙垂尾,這樣就進一步提高了直升機縱向飛行的穩定性,而這一特性對於需要長時間在低空飛行的反潛直升機和武裝直升機來說有很大的價值。

卡25反潛直升機

可以看出,共軸反轉雙旋翼艦載直升機對於直升機甲板較小的護衛艦和驅逐艦來說有著非常大的意義,因此,前蘇聯海軍一直專注於發展共軸反轉旋翼艦載直升機。卡莫夫直升機設計局從20世紀50年代初就開始為蘇聯海軍研製共軸反轉雙旋翼直升機,1961年推出的卡-25是首款成熟的共軸反轉雙旋翼艦載直升機,能夠部署在上甲板面積嚴重不足的"卡拉"級巡洋艦上,是當時蘇聯海軍監控北約核潛艇的主力。此後更先進的卡-27、卡-28、卡-29、卡31均為10噸級共軸式反轉雙旋翼艦載直升機,可以在只能供4噸級的直-9艦載直升機使用的飛行甲板上起降。

卡29反潛直升機

雖然,共軸式反轉雙旋翼直升機有著很多優點,不過,當時的北約組織並不怎麼看好這種另類直升機,稍作嘗試之後就把發展重點放到了單旋翼帶尾槳直升機上。與之相反,卡式直升機不僅在艦載直升機領域獨樹一幟,新銳的卡50/52還成為了取代米-24的俄羅斯下一代主力武裝直升機。根據阿富汗戰爭的經驗,沒有尾槳的共軸式反轉雙旋翼武裝直升機消除了單旋翼帶尾槳武裝直升機存在的尾槳易於被破壞的隱患,而且在飛行中也不會出現尾梁受損變形而引起的尾槳傳動機構故障,短小的機身使裝甲對關鍵部位的保護更加有效,從而提高了武裝直升機的戰場生存能力。

卡50"黑鯊"

不可否認,卡-50/52對武裝直升機的設計帶來了開創性的思路。由於沒有尾槳拖累,不需要複雜的傳動系統和長長的尾梁,整機的結構重量隨之減輕了不少,代之以更大的有效載荷。而且,由於不需要把發動機輸出的部分動力驅動尾槳,卡-50/52的主旋翼產生的升力比同等動力下的常規武裝直升機增加了12%,加上共軸式反轉雙旋翼在空氣動力上的對稱性,消除了單旋翼帶尾槳直升機的偏航動力,卡50/52在機動飛行時的操縱性能非常出色,改變航向時也能夠很容易的保持飛行高度。

卡52"短吻鱷"

使用共軸反轉雙旋翼的另一個好處就是主旋翼的直徑較小,因此,卡-50/52武裝直升機的輪廓尺寸比米-24/28和AH-64小很多,加上澎湃的動力,在超低空飛行時非常靈活。比如,拉機頭向上繞圈側滾和漏鬥,轉彎半徑也很小,高速飛行時還可以突然懸停,這使卡50/52能夠在近乎靜止的狀態下使用航炮射擊,這將大大提高命中率。所以,在實戰中,短小精悍的卡50/52在山區和城市等地形複雜地區作戰時,能夠輕鬆地規避各種障礙物,具有比常規武裝直升機更強的生存力。

當然,卡式共軸反轉雙旋翼直升機也有著一個致命的安全缺陷,那就是它們使用的軟槳在高速大機動飛行時,下層旋翼和上層旋翼很容易打在一起,特別是在做一些特定的高機動飛行動作時,上下兩片螺旋槳的相撞已經成為卡式共軸反轉雙旋翼直升機的通病。因此,在設計時,兩副主旋翼的間距與主旋翼直徑需要成一定的比例,以保證飛行時,上下主旋翼不會因為不當操縱和大風引起的垂直擺動而發生相碰,而這一補救措施不僅增加了直升機的垂直高度,兩個主旋翼間的非流線不規則槳轂和暴露在外面的共軸反轉部件增加了直升機的飛阻面積,反而非常不利於直升機的高速飛行,無法充分利用發動機的輸出功率。

S-97"侵襲者"直升機

所以,美俄在研製下一代先進高速直升機的驗證機時,採用的共軸剛性旋翼加推進型尾槳的氣動布局設計,省去了用於較接的揮舞鉸,上下主旋翼可以離得很近,這使共軸反轉雙旋翼直升機的功率傳遞效率更高,使用相同發動機的情況下,直升機擁有更多的剩餘功率。所以,美國的S-97"侵襲者"直升機就具有了非常高的機動性能,能夠以超過480千米的時速保持安全飛行,能更快地將作戰人員運抵戰場,也能在完成攻擊任務後,將作戰人員快速撤離戰場,在遭到攻擊時還可以通過低空高速機動飛行擺脫敵方的火力打擊。目前世界各國所使用的軍用直升機,最高時速都在300千米左右,即使是目前飛得最快的常規布局直升機AH-64"阿帕奇",它的最高時速也只達到了365千米。

中國"絕影8"高速無人直升機

20世紀90年代以來發生的局部戰爭已經證明了傳統的單旋翼帶尾槳直升機的生存能力並不理想,即使經過增強防護力的武裝直升機也不能有效承受輕型防空武器的打擊。其中主要原因在於傳統直升機速度較慢,外形也不具備隱身能力,一旦被雷達發現,很難逃脫打擊,再加上本身結構的脆弱性,戰場上的生存能力不強也是順理成章。尤其是21世紀初發生的反恐戰爭,包括AH-64在內的美國軍用直升機頻頻被技術性能並不高的地面火力擊落使美軍認識到現役的軍用直升機在未來戰爭中已經不能再提供美軍所需要的壓倒性優勢。

作為下一代美國先進直升機的S-97恰恰彌補了傳統直升機的缺陷,由於採用雙旋翼,不需要尾梁的S-97擁有圓滑的一體化機身,有著明顯的流線型特徵,少有不和諧的突出部,機身渾然一體。這種機身的好處首先是有利於減小飛行阻力,提高巡航速度,其次就是能夠降低雷達反射截面積(RCS)和減小噪聲,兩者能夠有效提高戰場隱蔽能力和生存能力。由此可見,相比傾轉旋翼這類較為複雜的技術,採用推進效率更高的雙旋翼加推進式螺旋槳設計已經成為突破傳統直升機布局限制最為可行的方案。

相關焦點

  • 飛狼再生:卡莫夫曝光全新黑科技高速直升機,正遊說中國參加研製
    俄羅斯卡-90「噴氣式」直升機的研發工作始於2000年代,這個項目由卡莫夫設計局負責,簡直是前無古人的腦洞大開,有望成為飛行速度最快的直升機。卡-90非常像美國科幻電影《第六日》(The 6th Day)當中噴射飛行的直升機,阿諾·施瓦辛格主演。2008年莫斯科直升機展覽中曾展示過卡-90直升機的模型,引起人們極大的興趣。
  • 樂高積木 創意百變 31096 雙螺旋槳直升機形態 圖文評測
    今天為大家帶來的是樂高創意百變三合一系列的31096,雙螺旋槳直升機第三種形態。前兩種形態之前已經為大家展示過了,依次是氣墊船形態和戰鬥機形態。那這第三種形態自然就該是此套裝最主要的雙螺旋槳直升機形態啦~馬上一起來看一下吧!包裝正面。這架幾乎佔據整個畫面的直升機就是此套裝中最主要、所用磚塊最多的形態了。
  • 直升機中的妖孽,這麼奇葩的設計,真不怕兩個螺旋槳打架嗎
    【軍武次位面】:路芷直升機裡有很多外形奇特的型號,這些奇怪的結構往往也有非常不錯的性能表現,要說最為特殊的直升機結構,那還得算著名的卡曼直升機。卡曼直升機最大的創新就是使用了性能出色的交叉雙旋翼式結構,這種結構最早可以追溯到二戰德國的FL282直升機,是著名設計師安東弗萊特的得意作品。這種直升機前部是駕駛位置,機身頂部安裝了兩片旋翼。不過這種結構和卡莫夫擅長的共軸反不一樣,有兩根軸,分別驅動兩個旋翼,兩副旋翼交叉布置,通過機械機構防止打槳。
  • 俄羅斯重器成功問世,或成世界最快直升機,美表示強烈不服
    作為軍事強國的俄羅斯終於研發出一款新型直升機,速度令人驚嘆,很可能會成為世界上最快的直升機,美軍表示強烈不服。在空軍直升機的研發裝備上,更是十分先進。卡-102直升機有何先進之處?俄羅斯一直在研發新一代高速直升機,經過將近20年的漫長研發期,卡-102這款最新直升機成功問世。
  • 【科普文章】紙折螺旋槳和直升機的自動降落
    紙折螺旋槳和直升機的自動降落 田愛平;姜愛民;張慧 摘要:通過對紙折螺旋槳的動力學分析,解釋了紙折螺旋槳:旋轉下落的力學原理,指出了紙折螺旋槳升力的產生與直升機自動降落和自轉旋翼機升力的產生原理相同,實現了認識力學原理從玩具到工程實際的遷移
  • 俄羅斯國防出口公司累計出口2000架戰鬥機和直升機
    據airrecognition網站2020年11月23日刊文,俄羅斯國家技術集團(Rostec)下屬的俄羅斯國防出口公司(Rosoboronexport)在近20年期間,累計向19個國家交付了約800架戰鬥機,向46個國家交付了約1100架軍用/商用直升機,其中軍用航空裝備銷售總額達到850億美元。
  • 這些直升機之「最」,你知道幾個?
    V-12重型運輸直升機是一架不尋常的測試直升機,身軀龐大,機長37米,機高12.5米,兩翼分別帶有一個直徑達到35米的螺旋槳,當它們旋轉起來,螺旋槳可觸碰的死亡地帶長達67米。它的各項超級參數都被寫進了國際航空協會的記錄和金氏世界紀錄的書中。
  • 世界上曾經最大的直升機!米26在它面前就是小弟
    2020年4月25日,俄羅斯阿巴坎航空公司(Abakan)一架米-26T直升機在執行飛行任務時發生墜毀事故。墜毀地點在俄羅斯馬爾半島的Vankor油田。事發時機上共有3名機組人員和5名乘客,8人全部倖存,其中6人受傷。
  • 男子玩航模直升機出意外 手指被螺旋槳削斷(圖)
    9月7日上午11時10分許,家住遼陽西路河馬石的小林在自家附近玩航模直升機時,由於遙控直升機受到外界信號幹擾,導致飛機墜落,高速旋轉的螺旋槳打傷了小林的手指。事後,小林被送往了401醫院。經檢查,小林左手無名指骨折,中指被切掉一塊肉。經消毒處理後,小林被送到手術室接受了手術。
  • 俄羅斯重型直升機之王,如今在我國開始一段新傳奇
    米裡設計局的米-26「光環」是另一種幸運起死回生的蘇聯時代設計,對於俄羅斯來說重新研製一種超重型直升機過於昂貴且產量有限,因此重新生產這種經過驗證的直升機是更好的主意。   研製米-26完全可以稱得上是蘇聯航空工業最偉大的成就之一。該機自成一類,是人類量產的最大型旋翼機。
  • 菲律賓6架A-29B螺旋槳式戰機入役,監視低空目標,攔截敵方戰機
    如此這般,螺旋槳戰機又重新走入了人們的視野,各國紛紛對它重新考評,美國就帶頭重新啟用了螺旋槳作戰部隊,美國認為螺旋槳戰機能成為武裝直升機的死對頭,也可以讓恐怖分子束手就擒。
  • 《我的世界》擁有一架直升機什麼體驗 大神亮出機庫表示隨便選
    組件雖然不那麼細緻,但是整體輪廓把握的很優秀,螺旋槳的個頭非常的大,看來它的機動性應該很好。 眼前這架直升飛機的個頭要大一些,並且氣場十分的足。全身都是黑色的它再加上巨大的螺旋槳,不好惹的氣息非常足。
  • 直-20之後,中國直升機之路該怎樣走?重型化、高速化和隱身化
    從國際經驗特別是美國的發展歷史來看,未來中國直升機可以朝著家族化、重型化、高速化、隱身化、特殊化這幾個大方向來發展。家族化——家族化發展主要以直-20為核心,直-20是中國現階段最具發展潛力的直升機,具備拓展為各種變種型號的強大能力,發展升級潛力非常廣闊。
  • 基礎知識| 直升機構型
    單旋翼構型 單旋翼直升機,是指僅依靠單個旋翼提供升力的直升機。其中的單旋翼帶尾槳直升機最為常見,它是利用尾槳來平衡旋翼反扭矩和控制懸停狀態的航向變化。在探索和發展新的反扭矩平衡系統過程中,雙旋翼構型直升機相關的技術也日益成熟。 雙旋翼構型 1.橫列式 橫列式雙旋翼直升機的兩副旋翼沿機體橫軸排列,旋轉方向相反,相互平衡反扭矩。由於兩幅旋翼均提供升力,因此可以攜帶更大的重量。
  • 快訊:俄羅斯一架米-35直升機意外開火,23毫米炮彈射向居民公寓樓
    近日,據俄羅斯新聞網站《Lenta.ru》報導,俄羅斯武裝部隊的一架米-35M型直升機(北約報告名稱:雌鹿-E)意外地向赤塔的一座居民樓發射了一發子彈。綜合多家媒體報導,此次事件發生在當地時間3月15日,地點就在俄羅斯Cheryomushki空軍基地,該基地位於赤塔西北5公裡處。該事件的起因目前認為是在這架米-35M型武裝直升機的機炮的維修過程中,出現了一次故障,一枚23毫米口徑的炮彈被發射出去,並「撞向」了當地一座居民公寓大樓的牆壁。
  • 人類飛行器又出一新品種:比噴氣機還快的直升機
    和傳統直升機不同的是,X-2高速直升機採用俄羅斯卡莫夫設計局最擅長的共軸雙旋翼布局,採用這樣布局的好處是由於共軸兩個相對旋轉的旋翼相互抵消了反作用力,直升機不再需要很長的尾梁和尾槳,而西科斯基將X-2的尾槳部分裝備了一個擁有向前推進能力的螺旋槳,這在很大程度提升了X-2驗證機的速度。據稱,該機可以在超過250節速度的基礎上保證強大的機動性,而且對高空和高溫條件下懸停等方面做出了特別的升級。
  • 赤坎直升機停機坪設計公司【哪家好】
    前蘇聯在上世紀60年代製造的迄今為止直升機MilV-12,是一架不尋常的測試直升機,兩翼分別帶有一個螺旋槳,每個直徑達到35m,當它們旋轉起來,螺旋槳可觸碰的死亡地帶長達67m,這個寬度超過了波音747。它的大起飛重量達到105噸!是個不折不扣的怪物。它的各項超級參數都被寫進了國際航空協會的記錄和金氏世界紀錄的書中。
  • 它是直升機中的變形金剛,印度土豪一次下單200架,性能超過直-9
    卡-226T直升機,堪稱直升機中的變形金剛,它的主要特點是設計模塊化。卡-226T直升機可以轉化為五種模式:客運、貨運、醫療、警力和救援直升機。卡莫夫實驗設計局的卡-26輕型多用途直升機的是卡-266直升機的前身,卡-26直升機是蘇聯製造的民用直升機。1969年以來,卡-26直升機量產800多輛,是第一個獲得西方FAR證書的蘇聯直升機。卡-26直升機應用於蘇聯國內民航,也成功出口其他國家。
  • 俄羅斯直升機公司向波赫塞族共和國交付首架安薩特直升機
    中國航空新聞網訊:據塔斯社報導,11月23日,俄羅斯直升機公司表示,該公司已經向波赫塞族共和國交付了第一架帶有醫療裝備的安薩特直升飛機。該公司表示:「這是作為三架直升機合同的第一架飛機。波赫塞族共和國的安薩特直升機裝載醫療模塊。」俄羅斯直升機公司執行長安德烈·博金斯基(Andrei Boginsky)表示,將在2021年和2022年將另外兩架滿足該國警察需要的安薩特直升機移交給波赫塞族共和國。他補充說,他們將進一步配備探照燈,直接部署系統,提升機和外部負載系統。
  • 卡-90「噴氣」直升機,俄研究了20年,如今想和昌飛聯合研製
    而從這一點上來說俄羅斯的卡-90噴氣高速直升機也有一定的借鑑意義。卡-90「噴氣」直升機其實俄軍關於下一代直升機的研發速度並不慢,差不多在上世紀就頗有建樹,例如米裡設計局的米-24II高速飛行試驗機,已經達到了400公裡的飛行速度,和S-97侵襲者相當。