军迷眼中的直—20

陈风

2013年行将结束的时候，互联网上突然出现了一款新型国产直升机首次试飞成功的消息，网友们将这款直升机称为直-20。从网上不甚清晰的试飞照片看，直-20在外形上与美国S-70“黑鹰”（军用型为UH-60）直升机相似，所以应该是一种10吨级通用直升机。有不少分析称，直-20的出现，标志着中国直升机技术取得了重大进步，中国陆军的空中机动将得到极大提升，甚至有可能因此组建空中突击师。笔者认为，直-20的作用不只限于提高陆军的机动能力，对于提升海军的航空作战能力同样具有重要意义。

与“黑鹰”差异不少

直-20虽然在外形上与“黑鹰”相似，但其不是对“黑鹰”的简单模仿，而是有着不少改变。可以说，直-20是中国在参考“黑鹰”设计的基础上融入了自己的实际需求，是一种自主刨新的中型通用直升机。通过网上的试飞照片，再结合此前中国曾经公开的10吨级通用直升机模型，可以发现直-20与“黑鹰”存在着以下几点重要区别。

首先，直-20旋翼采用5叶桨，而“黑鹰”是4叶桨。在中型以上直升机上应用5叶桨，俄罗斯最常见。米-8、米-17、米-171、米-24、米-28等直升机都是5叶桨。在发动机功率相同的情况下，多一片桨叶则提供的升力就更大；或者在发动机功率较低的情况下，依靠增多桨叶数量来弥补发动机功率不足，保证直升机有足够的升力。更多的桨叶还有利于减小主旋翼直径，而旋翼直径减小不仅有利于在狭窄空间起降，还可以降低阻力。较低的旋翼转速可以降低噪声和振动，或者为增速留出空间。从“黑鹰”旋翼直径只有16.4米的情况推测，直-20的旋翼直径没有再减小的必要，那么增加一片桨叶很可能是为了提供更大的升力。

现在还没有直-20更清晰的照片，仅从网上首飞的模糊照片来看，直-20的桨毂结构和5叶桨与直-10武装直升机的相似，这说明此类桨毂结构和5叶桨设计已经成熟。从直-10在地面停放的情况看，其桨叶比较“硬挺”，下垂较小，与西方直升机类似，说明直-10不需要桨叶用过度的柔性来换取疲劳寿命。由此推测，直-20的桨叶材料和设计水平也非常高。另外，直-10在飞行时的噪声很小，说明其主旋翼桨叶转动时噪声就不大，这对于其声隐身非常有利。而这也意味着直-20同样采用了低噪声主旋翼，飞行时旋翼噪声水平较低。

其次，直-20的4叶尾桨是与“黑鹰”相似的十字形尾桨，但“黑鹰”尾桨采用向左倾斜20度角的设计，这样做是为了保持平衡，因为其重心落在主旋翼轴的后面，在悬停和前飞时会产生抬头力矩。而直-20的尾桨似乎并没有采用类似设计，由此推知，直-20的重心布置还是放在主旋翼轴的前面。

再次，直20的尾轮位置比“黑鹰”更加靠后，几乎是在尾梁末端下方。这种布局与直-10相似，说明直-20在尾轮设计上应该借鉴了直-10的设计。让尾轮更加靠后，好处是在牵引时可以减轻机体的颠簸。

第四，直-20的机身与尾梁之间的过渡比较明显，类似于欧洲NH90直升机的设计，虽然对减阻不利，但有利于增加机内空间。“黑鹰”的机身与尾梁之间的过渡比较平滑，飞行阻力相对较小，但机体内部空间也受到了限制。

第五，“黑鹰”的平尾构型接近对称面，尺寸很大，安在尾斜梁的下端并且可以大角度全动。直-20的平尾构型则是典型的反升力构型，尺寸较“黑鹰”的小，呈固定角度安装在尾梁的末端。

第六，“黑鹰”的2台涡轴发动机尾喷管有套管包裹，而且管口向后，也就是向后排出废气。直-20的2台涡轴发动机尾喷管形状与直-10发动机相似，管口为弧形朝向两侧外部，即向左右两侧排出废气。

第七，直-20的驾驶舱内也像“黑鹰”一样并排布置正副驾驶员座椅，但“黑鹰”驾驶舱正面的挡风玻璃为三片，直-20为两片，这样可以获得比“黑鹰”更清晰广阔的视野。

直-20对陆航的重要性

中国军用直升机产业由于基础薄弱，长期以来发展比较缓慢，这也导致中国在相当长时期内无法按照自己的实际需求发展直升机装备，基本处于被动状态，即“能拿来什么机型用什么机型”。

例如中国陆军航空兵大规模装备4吨级直-9系列直升机，是因为当时处于根本无可选择的困难局面。根据国外的装备发展趋势和效果看，军用直升机就要立足于军用直升机的技术条件，用民用直升机改军用很难满足实际的装备要求。直-9的原型——法国“海豚”直升机是按照民用标准设计，在世界军用直升机市场上并没得到多少认同。直一9虽然属于同级直升机中的小尺寸型号，涵道尾桨的安全性也比较好，但其发动机舱与传动舱叠放的布局，也明显增加了直一9的机体高度。国内对直-9的改进投入虽然很大，但始终无法彻底摆脱其本身的设计限制，算不上是种合格的军用4吨级通用直升机。

在10吨级及以上直升机方面，中国陆航除了少量装备在上世纪80年代引进的S-70“黑鹰”，还装备大量俄制米-17/171，后者已经成为中国陆军航空兵运输直升机的基本装备。中国陆航在多年使用米-17/171进行的演习和救灾行动中，清楚地感受到了其大机身货舱和尾舱门的巨大价值。米-17/171的货舱尺寸为5.34×2.34×1.8立方米，明显超过西方同等吨位的直升机，所以米-17/171的4吨有效载荷虽然与“黑鹰”基本相同，但大尺寸机舱内可载30-36名武装步兵，数量要比“黑鹰”的11名高3倍。米-17/171为单兵重量分配的载荷虽然较小，但也能够在正常使用条件下实现满载运输，同时运载12副担架更是“黑鹰”难以比拟的优势。而米-17带跳板的后舱门所提供的战术价值就更加明显——在采用可平放打开的后跳板时，乘员舱内的步兵在贴地悬停时即可下机，全机3036人可在15秒内全部离机，我军装备的大多数轻型车辆都可自行驶入机舱，也可单机运输单兵防空和反坦克导弹的成套作战班组。

中国陆航装备的直-8系列是仿制和改进自法国“超黄蜂”，属于13吨级直升机。但由于其成本较高，装3台发动机，高海拔性能不佳，与米-17系列的功能还存在重叠，所以装备数量较少。endprint

综上所述，尽管中国直升机产业发展缓慢，但通过仿制以及引进，中国陆军还是建立起了建制内的直升机机动作战部队，利用直升机机动的中国军队已经不再是轻步兵。而且随着直升机数量的增多和使用经验的丰富，中国陆航的眼界也与以往大不相同，对新装备和新技术的发展方向有了自己的独特认识。更重要的是，在建立陆航后，直升机机动运输的战术价值体现得更加清楚。在摆脱了早期简陋的直升机应用思想之后，中国陆航对直升机也有了新的目标定位。像直-10武装直升机以及现在的直-20等，都是中国建立独立直升机装备体系的新开端。

从世界范围看，各国陆航的通用直升机基本都是中型机，中国未来也不会例外。所以像直-9这类民转军、运量小的轻型通用直升机，今后将会逐渐退出中国陆航的装备体系，完全被中型通用直升机取代。但是取代直一9的显然不可能是俄制米-17/171，必然需要国产中型通用直升机。其原因在于：一是米-17/171在生产供应、维护等方面都受制于人：二是米-17/171的高温和高原性能不尽如人意，而中国恰恰有大片的高温和高原地区，如南方普遍属于高温地区，西南、西北的很多地区则是高原地形，而像青藏高原、云贵高原、四川周边等都是海拔数千米的山地，非常需要高温高原性能出色的中型通用直升机。

高温和高原环境对直升机性能会产生很多影响，其中最大的是会导致直升机载荷条件变差。旋翼升力和拉力与空气密度成正比，而在高原山地，空气密度要比平原地区小得多，造成旋翼的升力和拉力也随之明显下降。不仅如此，空气密度下降还使得进入发动机的空气量也随之减少，例如在平均海拔3000米以上的高原地区，空气含氧量低于海平面的一半，会造成发动机供气不足，输出功率严重下降（通常会减少40%左右），从而进一步降低旋翼的升力和拉力。而直升机旋翼效能的大幅下降又直接导致直升机的有效载荷、地效悬停高度、飞行速度等性能明显降低。此外，高原山地气候恶劣、风向多变，也对直升机的飞行构成很大风险。而在高温地区，空气密度则因温度高而减小，从而对直升机性能造成与高原地区相似的影响。此外，当外界大气温度高于30%时，直升机如果较长时间进行悬停作业，还会发生发动机燃气温度调节器工作不正常。

苏联由于地处高纬度地区，没有高温和高原环境的需求，所以在设计米-17/171的原型米-8时根本没有考虑高温和高原性能。直至米-8在阿富汗战争时期暴露出高原环境适应能力差的弱点后才开始改进。而从上世纪90年代开始，俄罗斯出于向中国、东南亚、非洲、中东、南美等国出口直升机的需要，才推出了适合高温高原环境使用的米-17/171，特别是专门针对高原环境改进的米17V7，换装了功率达1764千瓦的VK2500发动机，发动机启动系统的工作高度也达到了6000米，正常起飞重量的无地效悬停高度从米-17基本型的1760米提高到了5000米，使高原飞行性能和载荷条件有了明显改善。但是米17/171并没有对米一8的基础设计进行综合性的改进，依然存在自重大、机体高度和长度大、旋翼直径大（21.29米）、传动系统性能低、机体寿命较短、机载设备比较落后、可靠性和可维护性较低等诸多不足，不但效费比较低，而且在复杂地形条件下的适应性也比较低。

笔者认为，直20在设计上的重点就是提高其在高原山地和高温环境的技术性能。之所以没有借鉴米17/171的设计，而选择以“黑鹰”为基础，一个是上面提到的米17/171存在的诸多不足，另一个是“黑鹰”的初始设计就要求优异的高温和高原性能，动力传动系统和旋翼匹配很好，机体尺寸和旋翼直径小，在复杂地形条件下使用灵活。中国陆航使用“黑鹰”在高原地区飞行多年，对其出色的高原性能印象极为深刻。另外，在中国直升机研发技术实力仍然较弱，技术储备不足的情况下，选择综合性能好、技术起点更高，又有多年使用经验的“黑鹰”作为直20的设计参考原型，显然比米-17/171更合适。

从前面的介绍可知，要想让直20具备出色的高温和高原性能，不但要提升旋翼技术，要有性能优异的大功率涡轴发动机和传动系统。在旋翼技术方面，直-20采用5叶桨就是增强高温和高原条件下旋翼升力和拉力的具体表现。而且根据国内公开报道，中国直升机设计研究所数年前就已经掌握了第三代先进旋翼系统的研制技术，实现了旋翼研制技术的跨越发展。特别是在大尺寸钛合金球柔性桨毂、先进复合材料桨叶等方面取得了重大突破，研制出新构型弹性元件，解决了钛合金锻造和机械加工的技术难题。与此同时，贵州安大航空锻造公司研制生产的新型直升机桨毂钛合金锻件也达到了国外同类产品先进水平，锻件结构、尺寸及各项性能指标全面满足新型直升机设计和使用要求。所以，中国的旋翼技术现在已不存在重大技术障碍，剩下的就是解决大功率涡轴发动机和传动系统问题，这也是外界对直20的最关注之处。

“黑鹰”直升机出色的高温和高原性能，很大程度上得益于美国发动机技术的强大。早期“黑鹰”采用2台美国通用电气公司的T700-GE-700发动机，单台功率1210千瓦；1989年后生产的UH-60L装2台通用电气公司的T700-GE-701C发动机，单台功率1342千瓦。但对中国来说，发动机长期是制约中国航空工业发展的最大瓶颈。特别是在直升机用的涡轴发动机方面，中国与发达国家差距更大。目前，可供直20选择的与T700系列功率相当的涡轴发动机是国产涡轴-6C、加拿大普惠公司的PT6B-67A和中法合作研制的涡轴-16（法国称“阿蒂丹”3）。

原用于直一8的涡轴6C的功率虽然达到了1200马力，但受制于原型涡轴-6上世纪六十年代的老旧设计，耗油率较高，功重比很低，并且使用寿命短（首期翻修间隔只有500小时），所以不大可能成为直-20的首选发动机。

加拿大普惠公司的PT6B-67A性能优异，功率达到1448千瓦，功重比7.1，首翻期3500小时，而且配有双通道全权数字电子控制系统（FADEC）。如果直-20将其作为动力，则整体技术性能将极为出色。但加拿大受美国政治影响太大，普惠的母公司又在美国，因此供货方面存在巨大的不确定性，所以直20不大可能采用其作为量产型的动力。endprint

中法联合研制的涡轴16功率为1200～1500千瓦，功重比达到7以上，首次翻修间隔大于3000小时，而且也配有双通道全权数字电子控制系统。涡轴-16由中法两国共享知识产权，各自建立一条生产线，中方的生产单位是哈尔滨东安航空发动机厂。如果直20采用涡轴-16，技术性能也不亚于采用PT6B-67A。除了直-20，涡轴-16还可用来改装直10，甚至以其为动力发展更先进的重型武装直升机。

但是涡轴16去年11月才在法国完成第一次台架试车，所以它很可能是直20在未来量产选用的发动机。那么直20原型机的发动机会是哪种型号呢？从原型机试飞一般采用成熟发动机推论，外界普遍推测其采用的是PT6B-67A。

在传动系统方面，各个级别的直升机都不同，因此直20无法借用7吨级的直-15或13吨级的直-8，必须进行全新研制。这套传动系统也应该采用单元体设计，单元体之间应具有高度互换性，每个单元体都具备自我诊断能力，主减速器必须具备无润滑时干运转30分钟的能力（“黑鹰”的主减速器实际干运转时间可达1小时）。

可以肯定的是，直-20的出现，不但填补了国内8～10吨级直升机领域的空白，而且将大大提高中国陆军的机动能力，尤其是在高原山地这类特殊地形条件下的机动能力。如果未来中国陆航装备数量较多的直20，那么一旦在高原山地发生边境战争或自然灾害，就可以迅速运送人员物资。

直20未来很可能像“黑鹰”一样发展出各种变型，如特种作战型、电子战型、突击运输型等。在这方面，中国具有丰富的经验，直-9就被中国改装成了通用型、舰载型、搜救型、武装型等。如果直20发展出多种变型，中国陆航遂行多样化任务的能力将会有巨大提升。

至于不少人设想的直20将让中国有能力建立空中突击师，笔者认为光有直20还不够。因为直-20很大程度上借鉴了“黑鹰”的设计，而“黑鹰”是以运送人员为主的，运货时也只能运送小件物资。即使采用吊挂方式，“黑鹰”也只能进行短途吊挂运输，机动距离有限。实际上，美国第101空中突击师之所以具有强大的空中突击能力，除了AH-64武装直升机和UH-60"黑鹰”中型直升机之外，还在于拥有CH-47这类22吨级的重型运输直升机。CH-47内部有效载荷6512千克，设有尾门，可以运送轻型车辆和大件物资：外部有效载荷达7192千克，最大吊挂载荷10627千克，可以吊运M777型155毫米轻型榴弹炮这类大型装备。但是中国目前还缺乏类似CH-47的重型直升机，仅有米-17/171和少量直一8能够运送轻型车辆和较大件物资，支持空中突击的能力还有很大不足。所以中国要建立类似美军那样的空中突击师，还需要研制一款重型直升机。

上舰值得期待

直20未来还可以像“黑鹰”一样发展舰载型，包括舰载反潜型、突击运输型、搜救型等，搭载到驱逐舰、护卫舰、航母、船坞登陆舰、多用途登陆舰以及未来可能出现的两栖攻击舰上，以提高中国海军的反潜、垂直登陆、垂直补给、海上搜救等各型能力。

以直20为基础发展反潜型是最有必要的，因为反潜作战一直是中国海军的一个短板，其中很大原因就在于缺乏合适的舰载反潜直升机。现役的4吨级直9C对反潜作战来说显得太轻，难以携带较多的反潜探测设备和武器。例如其除了固定安装的机头搜索雷达以及携带吊放式声呐、2枚鱼-7反潜鱼雷后，再无余力搭载其它反潜设备。如果要携带声呐浮标和磁探仪，还需要另外一架直9C。而且直-9C在携带反潜探测和武-器系统后，航程和留空时间太小，只能支持50千米范围内的反潜作战。13吨级直-8又太大，难以搭载到驱护舰上，这也是直-8没有特意发展反潜型的重要原因。引进的10吨级卡28大小比较合适，除固定装备搜索雷达外，还能同时携带吊放式声呐、声呐浮标、磁探仪和反潜鱼雷等搜潜、攻潜装备，航程和留空时间也不错。但卡28的共轴双旋翼设计属于非主流，机库必须为其增高而导致舰艇重心升高。而且卡28的俄制机载反潜设备和武器也比较落后，又无法和中国生产的反潜设备和武器通用，所以并不能很好的满足中国海军反潜作战需要。另外，卡28还存在与米-17/171同样的问题，就是生产和维护都受制于人，缺乏自主性。

如果将直20发展上舰就不同了。该机与卡-28同属于10吨级直升机，有较强的载荷和较大的航程，而且其旋翼直径、尾梁折叠后的机长等与卡28相近，可以直接利用现役驱护舰上专为卡28设计的飞行甲板、机库等设施。如果未来发展新型驱护舰，还可因直20外形低矮的特点降低机库高度。

直20的大吨位和自主研制生产的便利性，使其可以同时装备多种国产先进的反潜探测设备和武器，如对海搜索雷达、吊放式声呐、声呐浮标、磁探仪、反潜鱼雷和深水炸弹、光电吊舱、音响处理系统、电子战系统等，再加上其远航程以及较大的留空时间，不但能将中国海军的反潜范围扩大到100千米以上，而且能支持较长时间的搜潜和攻潜行动，从而大大提升中国海军的反潜作战能力。

如果再像美国MH-60R那样，为直-20反潜型装上通用挂架的话，那么它还可以携带轻型反舰导弹执行反舰任务，打击敌方轻型护卫舰、导弹快艇、巡逻艇等轻小型水面目标，大幅增加任务弹性。

当然，直-20要上舰，还需要进行相应的改进，如提高抗海水腐蚀能力、适当增强机体结构、尾梁能够折叠、加强起落架强度（例如尾轮支柱要更坚固，而且尾轮要改为双轮，并前移至机身后下方以减少占用甲板面积）等。endprint