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孤独的“狼人”——卡-50系列武装直升机

上一期我们了解了交叉双桨式的直升机,也提到了还有一种叫做共轴式的直升机。那么今天就来简单了解一下共轴式直升机,现今世界上坚持共轴式直升机设计的只有俄罗斯的卡莫夫设计局,目前投入现役最先进的就是卡-50系列武装直升机。

共轴式直升机具有绕同一理论轴线一正一反旋转的上下两副旋翼,由于转向相反,两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡。通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩可实现航向操纵,共轴双旋翼在直升机的飞行中,既是升力面又是纵横向和航向的操纵面。

20世纪40年代初,共轴式直升机这种构形引起了航空爱好者极大的兴趣,并试图将其变成可实用的飞行器,然而,由于当时人们对共轴双旋翼气动特性认识的缺乏以及在结构设计方面遇到的困难,许多设计者最终放弃了努力,而在很长一段时间对共轴式直升机的探讨只停留在实验阶段。尼古拉·伊里奇·卡莫夫在1945年研制成功卡-8共轴式直升机,卡-8直升机的成功让卡莫夫在1948年建立了自己的设计局——卡莫夫设计局。由早期的卡-8直升机发展而来的卡-10直升机,在1950年12月7日首次在一艘船的甲板上成功登陆,从而开启了卡莫夫直升机在前苏联的辉煌。(上图为卡-10的三面图)

由于共轴式特殊的布局——没有尾桨,占地空间小,所以在前苏联时代,卡莫夫主要向苏联海军设计并制造直升机。到了20世纪70年代事情开始了转变,那时卡莫夫设计局根据苏联海军的要求研制出第三代舰载反潜直升机卡-27。与此同时,苏联军事当局又提出了新的要求,就是要大大提高海军登陆作战能力。为此,要建造许多大型登陆舰,舰上要配备专用的战斗突击/武装运输直升机。这种直升机既要能执行舰基作战任务,又要能执行陆基作战任务;它所携带的武器既要能攻击和摧毁水上装甲目标,又要能攻击和摧毁陆上装甲目标;这种直升机既要能执行作战任务,又要能执行运输任务——运送登陆队员和作战装备、军用物资等。总而言之,这种直升机应该能够大大提高海军陆战队的机动性和作战效率。于是卡莫夫设计局就开始在卡-27的基础上研制军方急需的这种新用途直升机卡-29,1985卡-29直升机进入苏联北海舰队和太平洋舰队服役。(上图为正在发射火箭弹的卡-29“蜗牛-B”)

随着卡-29的成功,卡莫夫设计局把目标放到了前苏联的陆军武装直升机上,这在传统上是米里设计局的底盘,特别是在阿富汗战争中大放异彩的米-24“雌鹿”直升机,让米里设计局在陆军的地位看似牢不可破。

但是“雌鹿”在阿富汗也被军方诟病其设计思路的落后——比如机身中部可容纳人员的客舱就是一个“鸡肋”:带上人,阿富汗高温高原环境发动机功率不够;不带人,这种设计使得“雌鹿”体积大,容易识别易于被阿富汗游击队使用地面武器攻击。而且在1976年,苏联政府在了解到美军AH-64的情况后(骑白马的印第安武士——波音AH-64“阿帕奇”),认为当时的米-24武装直升机的档次要低得多,有必要研制该机的后继机,因此要求两家直升机设计局研制新型武装直升机。于是,卡莫夫设计局在80年代,又在卡-29的基础上研制成功著名的战斗直升机卡-50(俄罗斯绰号“黑鲨”,北约代号Hokum A,“噱头”/“空谈”,绰号:“狼人”)。

这种武装直升机的许多新颖特点令全世界的军事专家耳目一新。它是世界上第一种共轴式武装直升机,又是世界上第一种带弹射座椅系统的武装直升机(弹射时,需提前引爆旋翼轴上的爆炸螺栓,将旋翼掀掉才能弹射),也是世界上第一种单座布局的武装直升机。

20世纪80年代,西方情报部门发现了苏联正在同时研制的两型新型武装直升机,其中一型即米-28“浩劫”。由于卡莫夫设计局长期以来一直是俄海军舰载直升机的设计者,再加上卡莫夫的新型武装直升机在结构设计上有许多出人意料之外,西方国家对它一直感到难以琢磨,便将其命名为“噱头/空谈”。

卡-50武装直升机最大的设计特点就是共轴式和单座舱设计,传统的武装直升机通常采用飞行员和武器系统操作员两人一组双座设计。卡莫夫设计局在总结了米-24的作战经验后认为,为减少被地面武器命中的概率武装直升机往往以5-50 米的高度进入目标区,在这个高度上,领航/武器系统操作员基本无法测定方位。而如果要发现4千米距离内的目标,即使在平原地带,直升机的飞行高度也要在35-70米,如果是丘陵地带,高度还应提高到100-245米。在这样的高度飞行和瞄准目标,一名飞行员完全可以胜任。同时,单座型武装直升机如果被击毁,也只会损失一名飞行员,而且单座舱使其在结构重量得以减轻,并且简化了设计。

普通武装直升机在执行低空突袭任务时,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中,武装直升机战斗损失的30%,都是因尾桨的传动装置、机械控制系统、尾梁及等受到损坏而造成的。卡-50采用了两具共轴反向旋翼,各旋翼的旋转作用力相互抵消,因而不需要尾桨。另外,取消尾桨,尾部也就不再用配置复杂的传统系统,整机的重量也能减轻不少。而且,也不需要传输部分动力去驱动,这样旋翼就可以直接享有百分之百的动力供给,因而卡-50的升力增加了12%。

卡-50的双旋翼在空气动力上是对称的,消除了偏航的动力来源,可以轻易地保持高度,而且不容易受横风的影响。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,能使卡-50以近乎静止的状态中使用机载武器,对于火力发挥具有重要意义。卡-50共轴旋翼可以使其直径较一般单旋翼/尾桨配置的直径小,因此具有良好的爬升率和较小的转弯半径,相比起米-24和米-28,更加灵活,在180°转弯时不用降低速度,而且可以侧飞,超低空飞行时可以轻松地规避树梢等障碍物,很适合在山区和城市等地形复杂的地区作战。卡-50的共轴式布局还具有很好的低视度等优点,这些优点保障了卡-50能够在高温、潮湿等环境下进行低空盘旋与贴地飞行。

1993年,在英国范堡罗航展上,卡/Ka-50“黑鲨”首次公开亮相随后考虑到纵列双座布局的优点和客户的要求,卡莫夫设计局又推出了卡-50的纵列双座型卡-50-2,该机获得了土耳其的订单。

1994年开始,考虑到在航电设备不够先进的情况下,由一名飞行员兼顾超低空高速飞行和对地攻击是极为困难的,所以卡莫夫设计局开始研制卡-50的并列双座改型卡-52'短吻鳄'。

在第二次车臣战争中,卡-50充分显示了其作战效能,在14架次的作战飞行中完成了超过100次的对地面攻击。但是在1998年6月17日21时59分,一架卡-50在飞行训练中坠毁,当时机上的飞行员是俄罗斯的陆航少将司令员。经调查,事故原因是上下两片旋翼碰到了一起。这是采用共轴双旋翼布局的直升机的一个天生的缺点,就是上下两组旋翼在紊流中如果操作不当,特别是在紊流中侧滑角度过大,会导致上下旋翼打到一起。

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