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创新之作卡-60

1999-06-07阿舟

航空知识 1999年12期
关键词:卡莫米哈尾桨

阿舟

1998年12月10日,在俄罗斯柳别尔乔试飞场上,一架新型军用直升机腾空而起,成功进行了首次试飞,向世界宣告了它的诞生。它就是俄罗斯卡莫夫设计局用了十多年时间研制成功的卡-60。此后,新闻媒体关于它的报道逐渐多起来,随之也慢慢揭开了它神秘的面纱。

对卡莫夫设计局来说,卡-60是他们敢于挑战、敢于突破的创新之作。该机不仅填补了前苏联和俄罗斯“半中型”直升机的空白,而且还首次突破了传统的共轴式双旋翼直升机的布局,采用了单旋翼带尾桨布局。更有甚者,该机还结束了前苏联、俄罗斯不采用涵道尾桨的历史,首次引入了西方的涵道尾桨技术。

突破与挑战

“半中型”填补空白

在前苏联和俄罗斯,无论在军用还是民用领域,都特别需要一种比中型直升机再小一些的“半中型”直升机。所谓“半中型”,就是指起飞重量为6至7吨、有效载重为2.5吨左右的一类直升机。

“半中型”直升机在西方应用十分普遍,例如,美国的S-76、贝尔-412,法国的SA-365直升机等。这些直升机也特别受欢迎,仅贝尔-412,在美国以外的其它国家就专利生产了数千架。

然而,在80年代的前苏联,“半中型”直升机却后继乏“机”。在50至60年代,“半中型”直升机还不缺乏,由米里设计局研制的,起飞重量为7吨的米-4就曾获得广泛应用。但是,米-4在70年代早就停产了,在军、民用部门使用多年的米-4也相继到了寿命。从70年代开始,米-4逐渐退出了“历史舞台”,于是,只好使用起飞重量12吨的米-8进行运输。随着石油价格的急剧上涨,用米-8进行运输越来越显得划不来,甚至还要亏本。

卡莫夫设计局拥有的直升机,有起飞重量12吨、有效载重5吨的中型直升机,如卡-32,也有起飞重量3.5吨的轻型直升机,如卡-26,但就是没有“半中型”直升机。卡莫夫设计局认为,“半中型”直升机无论在国内还是在国外,无论是在军用还是在民用领域,都有迫切的需求和广阔的市场,应该尽早填补这个空白,打入市场。

1982年苏联军方提出了研制一种起飞重量7吨左右的多用途军用直升机的要求,以取代米-8所承担的不合理的运输任务。并且,要求该机能运送一个全副武装的步兵班,需要时也能执行对地火力支援、侦察等任务。此外,还要求该机可靠性要高,使用费用要低。

对军方的要求,米里设计局和卡莫夫设计局都提出了自己的方案:米里设计局的方案是单旋翼带尾桨的米-36,卡莫夫设计局的方案仍采用了共轴式双旋翼方案,代号为B-60。军方认为,米-36较重,倾向于采用比它轻的B-60方案,但对其飞行速度较慢又不十分满意。

单旋翼构型突破传统

研制共轴式双旋翼直升机是卡莫夫设计局的传统和特长,然而,该设计局却作出了富有挑战性的选择:决定研制其并不熟悉的单旋翼直升机。这是因为,尽管共轴式双旋翼直升机有结构紧凑等优点,但其飞行速度却比单旋翼直升机慢。如果要满足军方对新直升机提出的速度要求,走单旋翼直升机的路子无疑是明智的。

1984年,卡莫夫设计局总设计师谢尔盖·维克多维奇·米哈耶夫毅然决定抛弃共轴式双旋翼的B-60方案,而采用了单旋翼带尾桨的卡-60方案。这个方案无论在起飞重量上,还是在飞行速度上均能满足军方所提出的要求,所以军方十分满意。

显然,这个方案对米哈耶夫来说是一种挑战,从搞了数十年的共轴式双旋翼直升机转向搞不熟悉的单旋翼直升机,这不仅需要有创新精神,而且还要有巨大的勇气。

涵道尾桨,“可以攻玉的它山石”

米哈耶夫不仅采用了单旋翼带尾桨的直升机,而且还决定采用前苏联从未搞过的涵道尾桨来代替普通的尾桨,显然,这又是对他的一大挑战。

涵道尾桨技术,为法国所特有,并为其直升机所普遍采用。与普通尾桨相比,它安全性好,飞行阻力也小,有利于提高直升机的飞行速度。米哈耶夫法国“这块石头”,“雕琢”成功了俄罗斯卡-60“这块玉”,应该说是对俄罗斯直升机事业的一大贡献。

设计局的一些技术人员曾经这样问这位总设计师:“您从前总是宣传共轴式双旋翼直升机的优越性,而现在却选择了单旋翼布局,并且还采用了涵道尾桨,这是为什么呢?”

米哈耶夫回答说:“直升机的每种构型,都有其值得重视的优点,也有其不可忽视的缺点。采用什么构型,要根据具体情况来确定。对卡-60来说,还是单旋翼带涵道尾桨的构型最好,最能发挥它的长处。”

设计特点

卡-60直升机装两台雷宾斯克(有资料称为奈宾斯基)发动机公司的РД-600В涡轮轴发动机。每台额定功率为1100轴马力(820千瓦),最大功率1300轴马力(970千瓦),单发应急功率可达到1550轴马力(1101千瓦)。这样大的功率可保证直升机在满载的情况下,飞行时速达到260公里。大功率还能提高飞行的安全性:如果一台发动机发生故障,另一台发动机仍可保证直升机继续飞行,直至安全落地。

该发动机的耗油率极低:在额定功率状态,其耗油率为200克/轴马力·小时;在最大功率状态,其耗油率为210克/轴马力·小时。

为研制高效率的发动机,雷宾斯克公司进行了大量试验,仅投入试验的发动机就多达24台。试验内容无所不包,例如鸟撞试验、防砂石试验、抗冰雹试验、抗子弹穿透试验等等。这种发动机在使用中能经受弹径为12.7毫米枪弹的打击。为在野外恶劣环境中使用,发动机装有防砂尘装置;为降低被红外探测器发现的概率,又装上了红外抑制器;为便于维护和在需要时更换部件,发动机采用了模块化设计;为提高使用可靠性,还为其装上了发动机控制和故障诊断系统。

卡-60旋翼系统采用4片复合材料桨叶,桨尖后掠,桨叶寿命可达到5000小时。旋翼噪声水平低,可耐受弹径为23毫米炮弹的打击。计划在批生产型直升机上采用5片桨叶旋翼,还可进一步降低噪声。该机装涵道尾桨,有11片桨叶。涵道尾桨能避免直升机在起飞、降落和低空飞行时,尾桨与地面障碍物相撞,也可避免在地面开车时对人员的伤害。

卡-60的机体广泛采用了复合材料,约占整个结构重量的50%。机身蒙皮外表涂有能吸收雷达波的涂层,可大大降低被雷达探测发现的概率。

机上的雷达、导航设备和夜视系统,可保证直升机能在任何气象条件下昼夜飞行。该机具有的机载激光告警器和红外干扰机,可有效提高直升机执行作战任务的生存能力。作为火力支援直升机使用时,它可装两挺7.62毫米口径或12.7毫米口径机枪,机身两侧各带一个Б-8В-7型80毫米直径无制导火箭弹发射器。作为侦察直升机使用,它能安装目标截获系统,并与卡-52战斗直升机配合,编队飞行共同执行任务,以便能将侦察到的目标信息传输给卡-52用于作战。

驾驶舱内装有两个并排的飞行员座椅:驾驶员在右,副驾驶员兼武器操作员在左。两名飞行员都有各自独立的操纵机构。该机采用可收放式后三点起落架,但在飞行中通常只把后起落架收入机身,需要时主起落架也可收进机身内。起落架装有吸能性能良好的减震支柱。当直升机在应急情况下以较大的垂直速度着陆时,起落架和座椅可吸收掉大部分撞击能量,从而保证飞行员的安全。

直升机在坠毁时,驾驶舱和乘员舱的变形也不会危及机上人员的生存,因为在设计时,就采取措施留出了为飞行员和乘员生存所必须的空间。该机装有抗坠毁油箱,可防止直升机坠毁时失火。机身两侧都设有专用的应急出口。运送兵员时,驾驶舱后面的货舱,可载16名全副武装的士兵,正好是一个步兵班。执行货运任务时,货舱可载军用物资2吨。用于机外吊挂作业,吊挂重量为3吨。用于救护,除机上的6副担架可运载6名伤病员外,还可随机安排3名医务人员。 米哈耶夫曾说:“卡-60称得上是21世纪的直升机。与世界上同类直升机相比,它毫不逊色。”

卡-60一开始就是瞄准国际市场而设计的,所以它既符合俄罗斯国内的АП-29标准,又符合美国的FAR-29标准,并且能够满足国际民航组织规定的Ⅰ类飞行安全要求。卡-60因其销售价格低廉和使用费用低而具有较强的市场竞争力,它的售价要比美国的S-76便宜20%。俄罗斯军方用它来代替米-8直升机执行运输任务,其采购费用可减少40%,使用费用可减少60%。

1990年,卡莫夫设计局制作出了卡-60的实体模型。按原计划,卡-60应该在1993年进行首飞,但由于缺乏经费,研制计划只好暂时搁置,直到1998年12月10日,其第一架原型机才首飞。当月21日,第二架原型机出厂投入试飞。在卡-60研制工作暂时停顿期间,设计局将力量集中在了其民用型卡-62的研制上。卡-60改民用型并不困难,因为机体尺寸基本不变,只需拆去军用设备换装上乘员座椅即可。卡-62可载运16名乘客。

预计,卡-60要到21世纪初才能装备部队。

卡-60技术数据

旋翼直径13.5米

全长(旋翼转动)13.6米

机身长13.47米

全高4.2米

机宽(包括垂尾端板)3.1米

(包括主机轮)2.5米

起落架前后轮距4.73米

最大起飞重量6.5吨

最大有效载重(内部)2吨 (外部)3吨

最大平飞时速300公里

最大巡航时速260公里

最大爬升率(海平面)11.5米/秒

实用升限5500米

悬停升限(有地效)2900米(无地效)2500米

航程(最大标准油量,2000米高度,无余油)655公里(带辅助油箱,2000米高度,无余油)1025公里

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