旋翼除冰技術有多難?— 西方封鎖下,直-20團隊耗時20年終於攻克

2021-02-22 新刀口談兵

直-20自去年正式公開以來,除大量精美帥氣照片滿天飛外,還有多種改型陸續推出。作為中國航空工業最薄弱的一環,歷經半個多世紀後終於得到突破,要知道在此之前雖然航空業有包括直-9、直-8在內多種「國產」機型,但真正意義上完全自主研製打造——直-20才是第一款。

雖然有點意外但並不誇張,在殲-20都開始超前世界先進水平時,我們在直升機領域才首次獲得重大成果。外行看熱鬧內行看門道,相對精美的造型之外更附加了很多核心技術突破,比如被西方封鎖了二十年才得以突破的旋翼防除冰技術。

近日,央視報導了第十四屆航空航天月桂獎頒獎典禮,包括技術先鋒獎得主,航空工業直升機設計研究所總設計師鄧景輝先進事跡,也為我們揭開了直-20核心的「旋翼防除冰技術」研製始末。

大家都知道在直-20服役之前,陸航能上高原直升機只有S-72C「黑鷹」,以及後來換發改進的米-171。飛行高度大於5000米,從黑鷹到米-171高原型時間跨度從1984到2003年,「黑鷹」高原性能更強但數量很少只有24架,米-171雖然數量慢慢增加但高原性能始終較弱。

不過兩者的出現好歹實現了直升機高原夢,老式直-5終於可以放長假進博物館安享晚年,但對於國產10噸級通用直升機來說才是開始(特別是高原型)。

直-20長得像誰就不用多說了,即然是國產就必須面對很多以往沒見過的問題,這其中最重要就是能進高原。直升機在高原飛行時第一個攔路虎就是發動機功率下降,由於高原缺氧在海拔3000米以上雪域,含氧量只有海平面的一半。這種情況任何發動機功率都會損失40%左右,再加上我國高原區域氣候惡劣,一般直升機都無法正常飛行。

發動機問題隨著時間發展技術突破問題還好解決,但第二個攔路虎就更考驗技術了,直升機在高寒地帶飛行時。由於大氣中過冷水滴會迅速聚集在高速旋轉旋翼槳葉前緣,同時凝結成冰並改變旋翼氣動外形,直接影響到直升機的安全飛行——也就是操縱變難。再加上旋翼結冰改變氣動以及增加重量,帶來的負面效果是升力下降,如果沒有足夠動力維持飛行高度的話,直升機就會掉高度乃至失事。

這麼帥氣又瀟灑的機型,如果不能上高原,不能替代S-70C「黑鷹」的話有多不爽。因此,對於旋翼防除冰技術的攻克勢在必行,軍工也就開啟了二十年攻關歷程。

旋翼防除冰同樣也是世界難題,最成熟實用的就是「電熱除冰」,通過周期性加熱旋翼達到防冰目的。如果結冰已經形成,那麼同樣通過加熱將旋翼上冰層底部融化,然後旋翼旋轉產生離心力可將殘冰甩出。

原理看似簡單但要實踐起來不易,在直-20研製之初全球只有美、俄、法三家掌握該技術,美法之外俄羅斯最具引進可能。不過事實表明核心技術向來不是那麼容易獲取,俄方歡迎我們花錢去進行相關實驗,但不同意技術轉讓這就逼著軍工自己想辦法。

自2005年開始,直-20研發團隊正式著手旋翼防除冰研製,難度其實不亞於研製一款新機型。花了9年時間進行技術攻關,並進行了長達1500小時不間斷試驗,攻克一系列世界性技術難題後,終於在2014年完成直-20地面旋翼冰霧噴灑試驗驗證。

有了初步成果軍工一刻也沒有放鬆,2018年2月,在海撥5000米以上的青藏高原完成最後一次試飛驗證。至此,中國成為續美國、俄羅斯、法國之後,第四個掌握旋翼防除冰技術國家,直-20也真正擁有全天候全疆域作戰能力。

一年後直-20正式公開在國慶閱兵式上,然後包括反潛型、空中突擊型、運輸型等短時間內爆發式亮相,足以證明該機型各方面性能都已達到實戰使用標準。

當然,最重要的核心技術一定要掌握在自己手裡,高新技術靠引進或購買是絕對不安全的。國家之間注重實際利益,被封鎖20年後中國航空工業終於獲得新突破,同時當年的參考對象S-70C「黑鷹」也終於成為過去式。

直-20立項之前十年裡,鄧景輝和團隊就開始旋翼防除冰先期關鍵技術攻關,加上後期型號立項後正式研製前後整整耗時20年。

  

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