
如果把卡52扒光了线上实盘杠杆平台,你就会看到这样一个东西,共轴反桨的动力结构。当然,这个视频并不是卡52,而是国产的某型直升机,正在进行的台架试车,但原理是一样的。

直升机最常见的构造,是单旋翼加尾桨的模式。为什么要加一个尾桨呢?根据牛顿第三定律,发动机给旋翼施加了一个转动的力矩,旋翼反过来也会给机身施加一个同样的力矩,如果没有尾梁尾桨提供的反向力矩来平衡,直升机就会原地打转了。这种构造的优点是技术成熟,主旋翼的结构相对简单,机身高度低,飞行操纵更灵敏。缺点是功率损耗大,尾桨大约要消耗五分之一的功率,却不产生升力,尾梁很长,占用空间大,尾桨裸露在外,容易打到人或者地面上的障碍物,在空中,一旦尾桨受损或者故障,直升机会失去平衡,开始魔力转圈圈了。在电影《黑鹰坠落》当中,美军的黑鹰,吃了一发RPG,生动的演示了如果失去尾桨,黑鹰将会怎样。

那么,能不能不要这个尾桨尾梁呢?在原理上,这倒不难,只要再加一副主旋翼,让它反方向转,两个力矩就抵消了。也就是说,这种共轴反桨的类型,天然就是平衡的,自然就不会有尾桨尾梁的那些问题了。可是,这一根轴怎么实现让两副旋翼反着转呢?来看这个演示,其实是一根轴插在一个筒里,反转是通过在其中一个传动流当中,多加一个齿轮来实现的。轴在筒里面,也不是干磨,而是用四个行星轮来定位。
这种构造,优缺点正好就反过来了,优点是没有尾桨,动力效率高,没有尾梁,机身长度就能大幅缩短,特别适合舰载,可以节省甲板空间,升力分布对称,抗侧风的能力好,飞行也更稳定。缺点是主旋翼结构非常复杂,上下两套旋翼的传动、倾斜盘和操纵机构,一样都不能少,设计和制造的难度很高,维护也贵。而且,机身的长度是短了,但高度却明显增加了,因为要防止两层桨叶发生碰撞,那就必须要让它们离得足够远,这个距离,一般在旋翼直径的15%到25%之间,但在某些极端情况下,也不能完全避免“打桨”。同时,改变航向的操纵,会相对迟钝,因为转向要靠改变上下桨距来实现,偏航的敏捷性,通常不如尾桨直升机。
在咱们的印象中,欧美直升机更喜欢用尾桨,苏联、俄罗斯的直升机,更喜欢用共轴反桨,这是为什么呢?因为国情不同嘛。俄系共轴反桨多,第一个原因是舰载的需求,苏俄系的军舰,在设计上优先考虑单舰的火力,塞满了各种武器,留给直升机的空间就很小,用共轴反桨就很合适。第二是气候,俄罗斯周边海域气候恶劣,常年有大风,共轴反桨的抗风能力和悬停的稳定性更好,更适合这种环境。在陆地上用,苏联和俄罗斯也认为,共轴反桨的生存性更好,毕竟少了尾桨,就少了一个隐患,机体尺寸也变小了,就跟低矮的坦克一样,能降低中弹率。欧美正好反过来,军舰的机库空间大,又追求极速和高机动性,更不愿意接受“打桨”的风险,同时又考虑到维护成本和可靠性,就更多的选择了尾桨式直升机。
中国在直升机方面,一直是以尾桨式为主,但也有少量的共轴反桨直升机,最早是从俄罗斯引进的,而且就是舰载,随着现代级一块买来的卡28。现在,20多年过去了,四艘现代级经过了升级改装,但卡28仍然还在使用。另一种是卡31,这是一种预警直升机,2009年引进的,一共9架,花了3亿美元。最开始,是装备在辽宁舰上,用来解决预警机的有无问题。但它的性能,只能是勉强,对战斗机的预警距离,只有120公里,后来被直18所取代,等到空警600出来以后,就更用不上了。但这么贵的装备,也不能浪费啊,所以后来是用在了东海舰队的052D上,让驱护舰也拥有了空中预警的能力。
这时候,共轴反桨体形小的优势,仍然显示出了它的价值,因为052D装不下直18。随着中国经济和科技实力的不断增长,共轴反桨这个难度比较大的直升机品类,中国也开始自研了,而且比俄罗斯更进一步,搞出了类似美国S-97那样的复合直升机。由于采用了刚性旋翼、前行桨叶等新技术,我们可以看到,原来那根高耸的主轴降低了很多,旋翼间隔更小,阻力更低,再加上机体后部的推进螺旋桨,不仅可以实现时速超过400公里的高速飞行,而且机动性远超现有的直升机。
如果将来在中国两栖攻击舰,甚至是航母上,发现了这种“缝合怪”,也不要惊讶,那一定是中国又攻克了一个新领域,世界领先了。
标题:直升机共轴反桨如何实现?中国3亿美元进口9架卡31线上实盘杠杆平台,052D上还在用!
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