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谁应占据“一树之高”——卡-50 vs. 米-28

发布时间:2013-04-26  原作者:白炎林   点击数:

原创不易 认可价值 转载请务必注明作者 以及来自空军之翼

  据俄国《消息报》2004 年 10 月 29 日报道,在俄国防部举办的讨论俄空军 2005 财年军费预算的会议上,已决定停止卡-52 武装直升机的实验计划。同时其单座型卡-50 武装直升机的生产也几乎被冻结。这意味着,历时十余年的俄国下一代武装直升机选型之争已经尘埃落定。显然,俄国空军等于间接宣布了卡-50/52 的竞争对手米-28N 的胜利。虽然俄杜马的少数议员准备建议俄国总检察院对俄国空军领导冻结卡-50/52 一事展开调查,但如不出意外,这一结果已经无法改变。

  从世界总体来看,武装直升机的主要服役单位是陆军航空兵(以色列除外)。但这一次俄国武装直升机选型的结果却是由空军作出的。因此,不可否认,这一次选型的结果必然带有俄军内部不同利益集团的争斗和妥协的烙印。但是,一种武器的选型,特别是一种复杂武器的选型毕竟是一项严肃的工作。技术指标和其对未来战争的影响,以及使用单位及专家的理解将会在其中占据相当重要的位置。本文就技术层面上的一些问题来分析产生这一结果的原因。

机动性

  卡-50,原名卡-136 和卡-34。由苏联卡莫夫设计局于 1977 年完成设计,1982 年 7 月 27 日完成首飞。北约将其命名为“噱头”,俄军将其命名为“黑鲨”或“狼人”。1993 年,卡-50 参加了英国范堡罗航展,这是卡-50 的首次公开。1996 年,卡莫夫设计局公开了卡-50 的双座型卡-52。北约将其命名为“噱头”B,与此相对,卡-50 就成了“噱头”A。而俄军将卡-52 命名为“短吻鳄”。

MAKS 2005 上进行飞行表演的卡-50

  卡-50/52 武装直升机最明显的特色就是它们没有采用一般武装直升机上的常规旋翼布局,而是采用了卡莫夫设计局特有的共轴双旋翼布局。这种旋翼布局的特点是两个面积相同的大旋翼在机身处上下排列。下旋翼靠外轴转动,而此轴空心。在外轴中还有一个内轴带动上旋翼,两个旋翼旋转方向相反。这种布局是不需要尾桨的。

   这种旋翼布局的研制发展需要很高的技术,美国西科斯基飞机公司曾经试图在这方面有所建树,但后来也被迫放弃了。时至今日,卡莫夫设计局在这种旋翼布局的直升机上仍然是独步天下,西方只能研制出这种布局的无人直升机。这种旋翼布局的发明尽管在现今的直升机旋翼布局中显得较为前卫,但它的历史却可以追溯到很久以前。早在 18 世纪,俄国第一位科学院士米哈依尔•罗曼诺索夫就发明了共轴式布局。当时,罗曼诺索夫在科学院发明出了一钟可以将空气特性测量仪提升到空中的机器。罗曼诺索夫在的发明原理来自于钟表机构原理,也就是钟表的两个指针都沿着一个轴心旋转。

  共轴双旋翼布局有很多优点。体现在飞行品质上的就是整体升力系统效率高,比其它旋翼布局,同等旋翼直径的直升机升力大 12%。由于没有尾桨,因此全机尺寸紧凑,发动机的全部功率都用来驱动旋翼,提高了直升机贴地飞行的安全性。由于允许重心移动距离较大,机动性有所增加。且操纵简单,安定性好。具体到卡-50,这一优势更明显。卡-50 采用了苏联中央流体动力研究院研制成功的新旋翼翼型,桨尖处后掠 30°角。这种设计降低了旋翼高速旋转时空气压缩性对旋翼的不良作用。悬停时,卡-50 旋翼的效率高达 80%,属于世界先进水平。卡-50 能够从高速飞行状态中突然进入悬停,且位置准确,稳定性好。这样就能使卡-50 以近乎静止的状态中使用机载武器。这对于卡-50 的火力发挥无疑具有重要意义。双旋翼在空气动力上是对称的,消除了偏航的动力来源,直升机可以轻易地保持高度,而且不容易受横风的影响。由于共轴的两具旋翼可以使其直径较一般单旋翼/尾桨配置的直径小,所以,卡-50 有良好的爬升率和较小的转弯半径,超低空飞行时可以轻松地规避树梢等障碍物。俄国一级试飞员帕帕伊说,卡-50 很适合在山区和城市等地形复杂的地区作战。相比起米-24 和米-28,卡-50 更灵活,在 180°转弯时不用降低速度,而且可以侧飞。

卡-50 进行急转机动

  米-28A 由苏联米里设计局由于 1980 年开始设计,1982 年 11 月首次试飞成功。1989 年,米-28A 参加了巴黎航展,第一次在世人面前公开。北约为其命名为“浩劫”。1996 年 11 月 4 日,米-28 的夜间型米-28N 完成了首次试飞。

1989 年 米-28A 参加了巴黎航展,带给西方极大的震撼

  米-28 的旋翼布局采用的是最常规的布局方式。即有一幅悬翼在机身上方,而尾梁处有一个垂直的尾桨。其作用是克服主旋翼对机身产生的反作用偏转力矩。与米-28A 相比,米-28N 安装了新型的大功率桨叶,这使得直升机即便在超载情况下也能保持较好的飞行品质。由于米-28N 增加了发动机的功率重量比,其飞行品质比米-28 有了很大程度的提高。米-28N 可以在飞行中连续完成涅斯捷罗夫翻转、殷麦曼翻转、死斤斗及横滚等动作。而这些高难度的特技飞行动作在米-28N 问世前只有战斗机才能完成。米-28N 的垂直飞行过载超过了 3g。

Mi-28 表演大角度爬升

  表面上看,卡-50/52 与米-28N 的飞行性能难分伯仲,卡-50 还略占优势。但很多人在结合了实际情况后得出了不同结论。共轴双旋翼布局不仅优点明显,但缺点也很多。最大的缺点是两副旋翼面之间的气流相互干扰,使流场变坏。这个问题迄今也没有得到很好的解决。1998 年 6 月 17 日 21 时 59 分,一架卡-50 在飞行训练中坠毁。经调查,事故原因是上下两片旋翼碰到了一起。这说明,采用共轴双旋翼布局的直升机在紊流中飞行是相当危险的。卡-50 的第一架原型机就是因为遇到强烈的紊流后坠毁的。卡-50 的优异机动性在实战中的意义也引起了一些人的怀疑。据俄国国家军用飞机验收委员会主席巴扎诺夫说,卡-50 只能在急上升时做急转弯,且只能做左转弯。因为在这种飞行条件下做右转弯飞行,两副旋翼很可能会发生碰撞。因此一些俄国专家认为,类似 AH-64 在航展中表演的机动动作才具有实战价值。而米-28 的机动性能显然并不弱于 AH-64,甚至还有所超出。

   同时,共轴双旋翼布局为达到安全的两旋翼间隔距离,中心轴要很长,这就使共轴双旋翼直升机稍微加大了重量,同时在飞行中产生的废阻很高。并且,由于采用了双座布局,因此卡-52 的机动性还不如卡-50。卡-52 的最大过载由卡-50 的 3.5g 降到了 3g。

防护与安全

  卡-50 的驾驶舱采用金属结构,驾驶员下方有前起落架舱,可起到一定的保护作用。座舱左右有双层防弹钢板。根据卡莫夫设计局的实验结果,双层复合钢板比陶瓷防弹材料或其它材料好。地面实弹射击实验表明其可承受住从 100 米处发射的以 90°命中的俄制 23 毫米炮弹,而承受美制 20 毫米炮弹更不在话下。前挡风玻璃厚达 50 毫米,能承受 12.7 毫米机枪枪弹和炮弹破片的打击。同时侧方的玻璃也具有同样性能。整套座舱装甲系统重达 350 千克。卡-52 继承了卡-50 的装甲,并没有因为增加了一个座位而削弱了座舱的防护。

MAKS 2005 上与卡-50 并列展示的卡-52

  卡-50 的油箱有两层。外层为复合材料,内层为有自封夹层的蜂窝结构。当油箱被击中漏油时,该材料会膨胀,将油箱漏洞封闭。卡-50 的机身主承力结构是一根宽 1 米,高 1 米、多路传力的盒状抗扭梁,可承受 1~2 发炮弹的打击。桨叶根部和桨叶本身也具有同样的抗打击能力。前三点式起落架吸收接地碰撞的能量相当于一般直升机的三倍。飞行员座椅下的地板也有抗坠毁功能。

  卡-50 的共轴双旋翼布局也为卡-50 增添了一些安全系数。普通武装直升机在执行低空突袭任务时,尾桨在起飞、降落及盘旋时,很容易被吹起的石子打伤,或在低空贴地飞行时撞上树梢或其他障碍物,从而造成机毁人亡。越南战争和阿富汗战争(苏军入侵阿富汗)中,武装直升机战斗损失的 30%,都是因尾桨的传动连杆装置、机械连杆控制系统、机尾及尾桨等受到损坏而造成的。卡-50 当然就避免了这种情况,因为它没有尾桨。卡-50 机尾的存在纯粹是为了平衡全机的空气动力和改善操纵性。所以即使整个尾部被打掉,卡-50 仍能安全着陆,不像一般的直升机,一旦尾桨被击中,即失去平稳,造成整架直升机坠毁。卡-52 的 6 片桨叶都由复合材料制成,抗扭性能好,防弹能力强。即使被 12.7 毫米枪弹击中,也仍能保持直升机的正常飞行。

  当直升机被击中后,飞行员如何脱离座舱是个世界性难题。因为这需要避免旋翼对飞行员的伤害。而卡-50 上就安装了卡莫夫设计局花费了 7 年时间研制成功的直升机飞行员弹射座椅。与现代战斗机上的弹射座椅一样,这种座椅也具备零-零弹射功能。需要弹射时,飞行员拉动救生把手,启动旋翼桨叶根处的爆炸螺栓。爆炸螺栓将 6 片桨叶炸离桨毂,同时爆炸螺栓也将座舱盖炸飞。这时 K-37 型弹射座椅启动,将飞行员弹射出去。在弹射救生时,弹射飞行员的卡-50 必须离开友机 150 米以外,否则,炸飞的桨叶可能会伤害友机。与座舱装甲一样,卡-52 也继承了卡-50 的救生能力,但卡-52 的救生系统更为出色。卡-52 装备的是 K-37-800 型弹射座椅,两名飞行员可同时弹射。

K-37 弹射座椅

  米-28A 是米里设计局在汲取了米-24 在阿富汗战场上的教训后设计的,因此它极为强调防护能力。在阿富汗,游击队用各种火力打击米-24 的驾驶舱,杀伤飞行员。尤其当游击队抢占制高点,居高临下地打击时效果最好。在这种情况影响下,米-28A 的防护能力就非同一般了。米-28A 的座舱安装有钛合金装甲。座舱玻璃同卡-50 一样,为 50 毫米厚的座舱玻璃,能够承受 12.7 毫米枪弹弹和 20 毫米炮弹破片的打击。包括主减震器在内的所有重要部件和系统都带有防弹屏蔽和双重设置,可随时替换使用。米-28A 的发动机也能承受数发子弹的攻击。米-28A 的油箱位于机身中部。油箱内部安装了聚胺脂防爆材料,以防止燃油晃动产生静电而引起爆炸,表面则涂有自封闭乳胶。燃油系统可以在负压状态下工作,以防止油箱和油管被击穿时燃油飞溅到机身表面起火爆炸,同时可确保直升机在短时间的负过载情况下正常起飞。旋翼桨叶则有丝状玻璃纤维包裹保护。这些措施使得米-28A 成为了世界上唯一一种全装甲武装直升机。

米-28 座舱窄小,具有良好的防护

  米-28N 除了完全继承了米-28A 的防护性能外,在保证飞行员安全上显然吸收了卡-50/52 的优点,装备了 PC-28 弹射救生设备和抛桨叶、抛舱门以及抛短翼系统。机组成员可以在紧急情况下迅速脱离直升机。但米-28N 的救生系统重点并不在这里。米里设计局的专家在对武装直升机的事故原因进行了全面分析和研究后发现,约 40%~45% 的飞行事故发生在 80 米低空。在这个高度上,机上的弹射救生系统难以发挥作用。因为驾驶员判断事故和做出紧急跳伞的决定以及使整套弹射救生系统发挥功能这一过程需要 7~9 秒的时间,在这段时间内,发生故障的直升机要损失 30~80 米的高度,而脱离直升机的机组成员距地面也只剩 5~25 米了。在这种情况下,根本无法保护机组成员的生命安全。因此米里设计局研制出了由抗震起落架和抗震座椅组成的被动式抗震防护系统。米-28N 在装备了此系统后,确保了直升机以每秒 12 米的垂直速度着陆时机组成员的安全。

米-28N 是家族中最先进的型号

  可以看出,卡-50/52 与米-28N 的一个共同点就是它们都非常重视直升机的装甲保护。这显然是受阿富汗战争的影响。实际上,这与美国在汲取了越南战争的经验后制造出了 AH-64“阿帕奇”武装直升机的情况很相似。但卡-50/52 与米-28N 的不同之处在于,卡-50/52 的救生系统较为前卫,而米-28N 的救生系统则趋向于保守。从现今的情况看,事实证明米-28N 的安全性能是要优于卡-50/52 的。实战证明,常规单旋翼布局的武装直升机受损后,多数情况下都能够成功降落;而共轴双旋翼布局的武装直升机在受损后,由于容易引起两副旋翼的异常挥舞而相互碰撞,因此直升机坠毁机率较大。在伊拉克,美军的 AH-64“阿帕奇”武装直升机被击中过多次,但很多“阿帕奇”都能够在负伤情况下返回基地。即便迫降野外,机组成员也基本得以生还。与此相对,尽管采用了弹射救生装备,实战成绩也相当出色,但卡-50 无论在试飞还是在车臣战争中,都有飞行员伤亡的事例。

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