深度:浅谈我直20直升机与中国海军 助反水雷战成功

2015年03月11日 11:18  新浪军事 微博 收藏本文
这是网友绘制了直-20直升机的3D效果图。 这是网友绘制了直-20直升机的3D效果图。

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  文/王瀚

  为什么采用“黑鹰”构型?

  从外形上看,十吨级直升机(以下称直-20)具有扁平机身和大尾梁的 结构特点,后三点式起落架,基本与“黑鹰”直升机一致。伹是也有一些不同之处:一是采用五叶螺旋桨,而“黑鹰”是四叶螺旋桨;二是机身略微宽大,使得机身与尾梁连接处有一折线形过渡;其余如机头、发动机舱等也 有所不同,两机外部尺寸接近,预计 其重置参数也比较接近,因此将“黑鹰”的基本参数列出,可供参考:

  直-20采用与“黑鹰”一致的构型,主要有两方面的原因:

  第一,我国直升机研制基础长期比较薄弱。从上世纪50年代到21世纪初,50多年里,我国航空工业研制 并批量服役的军用直升机型号只有直-5、直-8、直-9三种。直到近年新机研制才有所加速,相继研制成功了直-10、直-11型机。其中直-5、直-8、直-9、直-11全部为仿制。

  从事直升机设计的单位,主要是位于景德镇的中国直升机设计研究所,在中国航空工业体系的规划中,景德镇是一支“偏师”,规模相对较小,研制力量不足。但是在内外需求的压力下,要求航空工业实现直升机事业的 大发展,同时规划了众多型号,科研任务压力很大。在这种形势下,以已熟知的型号为基础进行二次开发,可以明显缩短研制周期,降低风险,是稳妥的做法。

近日有网友在中国北方某地机场拍到罕见场面,直-20和直-18同时停放在机场停机坪。从照片上看,直-20、直-18目前都为黑色涂装。(鸣谢:@飞来的妖精)  近日有网友在中国北方某地机场拍到罕见场面,直-20和直-18同时停放在机场停机坪。从照片上看,直-20、直-18目前都为黑色涂装。(鸣谢:@飞来的妖精)

  第二,采用“黑鹰”直升机的构型确实符合我国的需求。“黑鹰”直升机的定位是战术通用运输直升机。从陆军的用途来看,可以运载12名(1个班)士兵,低矮宽大的机身和后三点式起落架的稳定性很好,适合紧急起降,宽敞的双侧机门便于士兵上下机,符合战场突击的要求。具备一定的外挂武器的能力,可为自身提供火力支援。3-4吨的吊挂能力可以吊挂轻型车辆和中型火炮。通过实战检验,“黑鹰”的抗坠毁性能也非常好。从海军用途来看,十吨级的起飞重量,在增加了各种专用设备后,还有余量携带吊放声呐、声呐浮标和反潜武器,并有一定的续航力来保证反潜的任务时 间。除此以外也可以执行对海侦察与监视、反舰、搜救、运输等任务。恰当的构型和起飞重量,使得“黑鹰”在美国陆海军稳固地占据了三十多年通用直升机的地位。目前这个级别的直升机正是我国所缺乏的。从俄罗斯引进的卡-28和米-17分别适合海军和陆军使用,通用性不足,米-17与“黑鹰”相比,作为战场突击使用的吨位也稍大。

  直-20虽然参考了黑鹰的总体布局,但并不是完全意义上的仿制。在直升机行业,通过自身科研的积累和对欧合作,我国也积累了许多先进的专项技术,这一点通过直-10武装 直升机的研制可以充分体现。这些技术完全可以应用到直-20上,在分系统的设计上用国产技术取代原有设计。 比如直-20采用五叶式主桨,和直-10的设计相似,体现了我国在直升机旋翼系统设计方面取得的进展,已形成了系列化的应用。直-10飞机大量采用了复合材料来减轻重量,相信在直-20上也会同样应用。在发动机方面,有美、欧、俄三个技术体系的选择。

  “黑鹰”原设计采用的是通用电气 公司的T700系列涡轴发动机。目前的主流型号是T700-GE-701C,起飞功率约1410千瓦(起飞功率一般按工作5分钟计),T700系列的最新型号为T700-T6E,起飞功率1750千瓦。在涡轴发动机方面,美系发动机的突出特点是寿命长,可靠性高,但十吨级直升机未来必然成为我国主流军用直升机,采用美制发动机完全无法保证稳定供货。

  我国与法国联合研制的涡轴-16发动机,起飞功率1300-1400千瓦(视使用标准的不同),略低于T700-GE-701C。这一型发动机的来源比美制发动机稳定,但由于欧洲始终不肯放开对华军售,虽然此发动机是联合研制,但实际上在较长时期内不能摆脱部件引进,所以也存在一定的隐患。俄制航空发动机在寿命和可靠性上一直不如美欧,但是其涡轴发动机的功率比较突出,其它方面也基本能满足要求。比如米-171上装的新型号TV-3-117VM发动机,最大功率可以达到1600千瓦,最新型号VK2500发动机的功率可以达到1800千瓦。俄制发动机的来源比较稳定,适合直-20选用。另外,我国通过对欧、对俄引进,在自主研制涡轴发动机方面进展显著,直-10就已用上了自主研制的发动机,是我国航空发动机领域不可多得的自主创新成果。根据公开消息,已经开展1700-1800千瓦先进涡轴发动机的研制。采用这一发动机,直-20的剩余功率较大,髙原起飞能力将得到充分满足,预计其空重在5吨左右,最大起飞重量11吨。

近日有网友在中国北方某地机场拍到罕见场面,直-20和直-18同时停放在机场停机坪。从照片上看,直-20、直-18目前都为黑色涂装。(鸣谢:@飞来的妖精)  近日有网友在中国北方某地机场拍到罕见场面,直-20和直-18同时停放在机场停机坪。从照片上看,直-20、直-18目前都为黑色涂装。(鸣谢:@飞来的妖精)

  直-20的舰载应用

  目前看到的直-20属于陆军型号,按照美军的经验,完全可以改为舰用。直-20是我国海军的急需。目前我国海 军使用的舰载直升机主要有直-9、直-8及其改进型、卡-28等几个型号,这些型号各自存在一些明显的不足之处。

  直-9的起飞重量过轻,剩余载荷太少。比如反潜时,搜潜探测设备与反潜武器就不能同时挂载,活动半径基本在50千米以内;勤务运输时,1次只能运600-700千克物资。而且由于机体空间限制,直-9的加/改装潜力比较小,增加通信、数传、显控设备困难,这个缺点有悖于信息化发展趋势。所以直-9主要适合配置在吨位较小,不能搭载更大直升机的轻型舰艇上,解决有无问题。

  卡-28的吨位较大,但是采取共轴双桨的总体布局,机身很短,可以搭载在中型舰艇上。卡-28主要用于反潜,其搜潜设备包括搜潜雷达、吊放声呐、声呐浮标、磁探仪,攻潜武器包括反潜AIIP-3航空反潜导弹、C-3B航空反潜自导深弹。总体而言,卡-28的起飞重量大,有效载荷高,续航时间长,搜攻潜武器配备完善,而且可以在5级海况下执行任务,在反潜直升机中横向比较,可以算具备了完善的反潜作战能力。但是卡-28直升机也有其固有缺陷。主要是该型机为进口,数量较少,没有可持续发展性。而且所配备的武器装备为俄制,先进的国产反潜武器不能应用于该型机。尤其是反潜作战是一个极其复杂的过程,充满不确定因素,反潜武器与潜艇的对抗始终处在相互博弈不断发展的过程中。就探潜装备而言,在传统领域,声呐探测仍有很大潜力可挖,比如探测频率向低频扩展,采用综合线谱识别技术等;而潜艇的声隐身技术向更细微化发展,由控制总噪 声级别向控制全频段噪声线谱发展。另外,采用红外/光电、蓝绿激光、低频电磁噪声、尾流识别等新的手段来 探测潜艇。

  在这种形势下,卡-28加/改装困难、跟不上技术发展,就成为一个重要缺陷。要解决卡-28的可持续发展 问题,要么专门对其进行国产化,要么发展替代的国产机型。我国引进卡-28和米-17两个系列的俄制直升机,分别用于海军和陆军,已有多年历史,但是一直未对其进行仿制,一方面是因为其本身技术上存在粗劣之处,相比欧美直升机先进技术就显得更为落后;另一方面是因为这两型飞机不能通用,相比之下,采用“黑鹰”总体布局的直-20就更为合理。

网友重推直-20直升机CG猛图 网友重推直-20直升机CG猛图

  直-8是仿制法国“超黄蜂”直升机,该型机引进三十多年,已经全部实现国产化,并已解决发动机寿命短、可靠性差的问题,扫除了该型机长期不能上批量的主要障碍。并可通过改进显著增大起飞功率,为直-8的重大 改进提供了国产化发动机。直-8的机体空间较大,在解决了发动机问题后,仍然具有广阔的发展前景,可加装多种设备,执行警戒、反潜、运输等任务。但是直-8的尺寸较大,适合用于航母、两栖攻击键、综合登陆舰、支援舰等大型船只,不适合用于驱护舰艇。

  因此,直-20的舰载型可满足驱护舰艇对舰载机的需要,填补海军舰载机机型序列的空白,具有十分重要 的意义。

  舰载直升机是海军装备中的一个重要门类。海军舰艇受视距限制,视野十分狭窄,只有三十多千米,所以海军十分依赖飞行器。而固定翼飞机只能应用于航母这一特殊平台,对于其它众多舰艇而言,直升机就显得尤 其重要。舰载直升机可以执行警戒侦察、反潜、对海对陆攻击、扫雷、搜救、运输等多种任务,并具有较高的机动性。十吨级直升机因其适中的起飞重量和机体尺寸,基本可以满足上述任务的需要,而且既能搭载于驱护舰艇,也能搭载于航母等大型舰艇,是不折不扣的多面手。

  舰载直升机最重要的作用是反潜。这是因为直升机相对水面舰艇有较高的机动能力。直升机的出航速度为200-300千米/小时,而水面舰艇的航速为30-50千米/小时,直升机显然更适合执行应召反潜任务。相对固定翼 飞机,直升机虽然速度较低,但是它可以悬停,就可以使用吊放声呐,而固定翼飞机只能使用声呐浮标。这是 直升机相对固定翼反潜机的优势。

  反潜直升机平台的性能影响反潜 能力主要有以下几个方面:

  装载能力,反潜时需要携带吊放声呐、声呐浮标、磁探仪、反潜鱼雷、深弹等武器,反潜直升机需要一定的载荷能力,在装载上述武器装备时对本身飞行性能不至于产生过大的影响。

  飞行速度,速度越快则应召反潜时搜潜成功的概论越髙。

  续航力,续航力越高,反潜的半泾越大,或者在同样半径下允许作业的时间越长。例如采用吊放声呐搜潜,一个搜索点的作业周期为:悬停---下放声呐---侦听---收起声呐,需要耗时15-20分钟。所以反潜作业时间通常都显得不足。   

  平台稳定性,要能够在较高海况下起飞降落和保持稳定飞行能力,能够执行反潜任务。

反潜版直-20直升机与美国海鹰直升机对比图反潜版直-20直升机与美国海鹰直升机对比图

  飞机尺寸,影响舰艇搭载直升机的能力。

  目前直-20的具体性能尚未知,但是可以用“黑鹰”直升机的舰载型SH-60F为参考对象,考察其平台性 能对反潜能力的满足度。对比卡-28、SH-60F、EH-101、NH-90四型直升机的性能如下表。可以看出SH-60F在 四型直升机中主要是续航力相对较差,其它性能各机均相差不大。所以其改进方向是通过增大机内空间来增加机内燃油重量。

  影响反潜能力的因素还有飞机所 携带的探潜、攻潜武器装备的性能。这一点是欧美直升机相对俄制直升机主要先进之处。尤其是卡-28的探潜 设备为70年代产品,相对目前先进的探潜设备技术已经落后。例如其吊放声呐的工作频率为10KHz左右,探测距离6-8千米,而新型吊放声呐的工作频率向低频发展,达到2-4KHz,探测距离可提高约1倍。搜索雷达对通气管状态潜艇的搜索距离为10千米,新型雷达的探测距离可大于20千米。

  反潜战体系中的直-20

  由于水声环境的复杂性,对潜艇的探测有极大的不确定性,装备实际使用的情况与理论性能也常有较大差异。例如通过吊放声呐对潜艇定位时,经常由于测向精度误差超标,使得在探测区域内可以发现潜艇的存在性但无法定位。现代反潜作战主要通过协同反潜来提高探潜效率。综合利用不同反潜平台(舰艇、固定翼反潜机、反潜直升机、水声侦听网)探潜设备性能、工作方式与位置的不同,来弥补单一平台、单一设备的不足,并且通过共享数据和综合处理,来提高发现潜艇的距离和精度。多平台协同反潜主要依赖跨平台信息系统的支撑,一是通过辅助决策形成多平台协同反潜的任务规划,二是通过指挥系统协调多平台的行动,三是其数据传输率要满足多平台探测数据交换和综合处理的要求。

  美国通过建设其水下探测体系,以情报侦察、卫星、固定翼反潜机、水下侦听网络、水面舰艇、舰载直升 机等构成一个完整、严密的探测网络, 已大幅度提髙了探潜效率。所以反潜 作战的特点是体系的作用远远大于单 个平台,舰载直升机自身只是作为网络的一个节点存在。卡-28研制时间较早,信息化水平较低,而且为俄式体制。通过加装数传设备可以实现战术范围 内几个节点间的协同,但是要作为反潜体系中的节点存在,其信息化程度完全不能满足要求。而直-20为新研平台,在信息技术体制上完全可以按照当前信息化网络的要求进行预先规划,融 入体系没有阻碍,这是直-20相对引进的卡-28直升机最大的优势。

国产新型通用直升机直-20,于12月23日上午在东北北部某机场成功首飞。有分析称,该10吨级直升机的总体布局采用了单旋翼带尾桨式的典型布局。在外形设计上很大程度上参考了美国的“黑鹰”直升机和欧洲NH-90直升机。  国产新型通用直升机直-20,于12月23日上午在东北北部某机场成功首飞。有分析称,该10吨级直升机的总体布局采用了单旋翼带尾桨式的典型布局。在外形设计上很大程度上参考了美国的“黑鹰”直升机和欧洲NH-90直升机。

  另外,直升机是复杂机械平台,在 研制中还要考虑与舰艇平台的匹配性,例如与舰面设备的匹配,对舰艇尾流的适应,以及与舰艇平台的共振性等。这是影响舰载直升机在舰上搭载、保障、维修、起降的重要因素,与舰载直升机的出勤率有直接关系。我国舰载直升机应当尽快确定发展的型谱,使得舰艇设计时能够明确搭载对象,从而便于协调舰--机的匹配性。美军确定SH-60为通用舰载直升机后,多年来一直使用该型号,从而有利于稳定舰--机协调设计,这也是一个重要的原因。

  直-20还能满足警戒、对海对陆攻击、运输、勤务、搜救、反水雷等任务需求。由于雷达技术的进步,直-20配备的搜索雷达,对中型水面舰艇的探测距离可以达到200千米以上,在没有预警机支援时可解决驱护舰艇的视距问题,实现超视距攻击的目标指示,该型机可外挂1-2吨武器,根据我国导弹武器的现状与发展,可以包括直升机载空空导弹、轻型反舰导弹、轻型对陆攻击导弹等。其中对外出口的TL-10轻型反舰导弹,自重120千克,射程18千米,弹头装药量30千克,适于打击小型舰艇。根据目前的导弹技术水平。500千克的导弹可实现200--300千米的射程,200千克的导弹可实现60千米的射程,直-20挂载这一级别的导弹,可实现对海上、陆上目标的远程打击,尤其在登陆作战时是重要的支援火力。在运输方面,直-20短途运输可吊挂34吨 物资,中远程运输可装载1-2吨物资,运输十多个人员,满足舰艇之间、岸舰之间的物资、人员转运需求。在搜救方面,其续航时间、人员装载能力、设备加装能力和飞行稳定性均优于目前使用的直-9飞机。参考美军的经验,直-20可加装探雷、扫雷设备,美军的舰载直升机已经是水面舰艇反水雷作战的主要装备。总体而言,直-20具有优越的多任务能力和舰机适配性,是舰载通用直升机的较优选择。其主要缺点是机体尺寸较大,目前我军中型舰艇搭载有一定困难,但随着我军新型驱逐舰的大量服役,直-20有广阔的应用前景。除此之外,还应当研制20吨级重型运输直升机和6吨中型直升机,改进直升机,形成舰载直升机的完整序列,满足海军规模化成体系发展的需要。(作者署名:现代舰船)

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(编辑:SN118)

文章关键词: 中国 海军 直20 水雷战 舰艇 美国 潜艇

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