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眺望直升機的“未來面孔”(圖)

2019-12-13 09:29:37 解放軍報

  前不久,由天津市人民政府、中國航空工業集團有限公司、中國人民解放軍陸軍共同主辦的第五屆中國天津國際直升機博覽會,在天津空港經濟區落下帷幕。來自中國、俄羅斯、美國、法國等18個國家和地區的400餘家企業參展,主要包括空客、俄直、貝爾、西柯斯基、萊昂納多、航空工業這6家全球大的直升機主機生產企業,以及法國賽峰、加拿大普惠、美國柯林斯宇航等全球知名發動機和配套企業。參展直升機和固定翼飛機等達90架,規模之大、展品之多創下曆屆之最。

  新技術不斷湧現,科技和工業技術領域頻繁出現爆發性突破,直升機“家族”逐漸龐大、型號譜系日漸完備。透過這屆直博會,讓我們一起——

  科技創新為直升機注入新活力

  在空客直升機公司展台前,2019年新發布的暢銷機型——雙發輕型H145直升機的最新升級版格外引人注目。相比上一代型號,該機型配備了全新的五片槳葉主旋翼,有效載荷提升了150公斤,最大起飛重量增加到3800公斤。同時,融入了全新的無線機載通信系統和發動機控制系統,大大提升了直升機的駕駛安全性和舒適性。H145的改型換代也讓我們看到未來直升機的發展軌跡,將會沿著現有直升機型號譜系進行升級和加改裝,依靠科技進步來實現更大任務效能、更先進的操控系統、更優的成本效益。

  近年來,新的科技發展成果在直升機上得到廣泛應用,加速了直升機型號的換代升級。比如,對機體結構進行模組化設計技術,優化氣動構型,減少零部件數量,實現了便於維護和維修的目的;部分關鍵部位大量採用新型複合材料、數字化模組、新型供油系統等,給直升機注入了新的活力。還是以新版H145為例,該機型就配有全權數字發動機控制系統(FADEC)和Helionix數字航電套件,以及一個高性能的4軸自動駕駛儀,既提高了駕駛安全性,又減少了飛行員工作量,極低的雜訊水平使其成為同級別產品中“最安靜”的直升機。

  “首屆直升機複合材料工程與應用技術論壇”是此次直博會的一項熱點環節,吸引了來自全球眾多業內人士的關注。論壇上,國內外知名專家圍繞直升機複合材料的應用現狀、發展趨勢及挑戰,做了專題報告,並就相關技術問題同參會人員進行了深入研討交流。毋庸置疑,先進複合材料在直升機上應用部位和用量多少,已成為衡量飛機結構先進性的重要指標之一。因此,不斷提升直升機機體及構件的複合程度和技術,將是國際直升機廠商長期競爭的熱點之一。

  近年來,隨著技術的日趨成熟,先進複合材料在直升機領域的應用日益廣泛,機體結構件、升力系統結構件、平尾、整流罩、機身側壁板、口蓋幾乎都能用複合材料製成。較之常規材料,它具有比強度高和比模量高、易於整體成形、抗疲勞、抗腐蝕和重量輕等優異特性,將大大延長直升機的使用壽命周期,降低維護工作負荷和使用成本,減輕自身結構重量和增加航程。

  歐美國家20世紀80年代已經開始研製和使用複合材料。歐洲“虎”式武裝直升機複合材料用量達到了80%,使空機重量大為降低,並保持了綜合性能優異。而同時代的RAH-66以及V-22、NH-90等都已大面積使用複合材料。可以預測,在不久的將來,全複合材料直升機將走進大眾視野。

  豐富型譜序列滿足多樣化任務需求

  螺旋升降、“8”字機動、三機通場……直博會飛行表演環節,中國陸軍呈現的23個課目震撼刺激、精彩紛呈,充分展示了我國軍用直升機優越的技術戰術性能,為中外參觀者帶來了一場直升機飛行的視覺盛宴。放眼整個展覽現場,中國陸軍參展的直-20、直-8G、直-19等機型分外耀眼,特別是我軍直升機家族的新成員直-20,成了被廣泛追捧的“明星”。

  這款我國自主研製的中型雙發多用途直升機,採用單旋翼帶尾槳、低位後置平尾構型,以低阻氣動外形、高性能旋翼氣動布局總體設計,配裝兩台國產的先進渦軸發動機,應用了電傳飛控、旋翼防冰除冰等新技術,能在晝間夜間複雜氣象條件下,遂行機降和運輸等多樣化任務,具有全域全時出動能力。此外,該機還兼具良好的平原和高原使用性能,具有良好的擴展相容性,基本運輸型平台可快捷拓展為其他任務狀態。不言而喻,直-20的列裝入役,填補了我軍中型直升機的空白,也進一步豐富了我國軍用直升機的譜系。同時,也見證了我國直升機發展的輝煌成就。

  不難看出,創新型號填補型譜空白,革新構型提升性能指標,滿足多樣化任務需求,是直升機未來發展的另一條技術主線。

  自首架直-5直升機於1958年12月18日成功首飛以來,伴隨著新中國的前進步伐,經過一代代航空人的艱苦努力,中國直升機產業已建立起完整的自主研發、試驗驗證、生產交付和服務保障體系,形成了系列化的軍民機產品譜系,躋身世界直升機製造大國行列。如今,我國已經形成12個平台、60多個型號的龐大直升機譜系,其中主要產品包括直-8系列、直-9系列、直-11系列、直-10、直-19、直-20等直升機,AC310、AC311、AC312、AC352、AC313等成系列衍生髮展的新一代民用直升機,AV500、AV200等無人直升機,形成了全譜系化發展,滿足了多樣化任務需求。

  在直博會的室內展館,一台我國在研重型直升機的大比例模型吸引了很多觀眾的目光。在這裡,觀眾不僅可以通過模型近距離感受重型直升機的強大裝載能力,還可以通過佩戴VR設備現場體驗內部座艙。據悉,該機型具有突出的高原、高溫環境運載能力,可廣泛應用於大型集裝貨物運輸、工程機械吊運和高壓線塔吊裝等任務。一旦投產應用,將大幅拓展和豐富國產直升機譜系的任務處置能力。

  由國網通用航空有限公司運營的中國首架空中巴士H215重型雙發直升機,也在這次直博會上亮相,成為該公司現役空客直升機隊的有益補充,幫助其在難以到達的區域執行電纜維修、電纜敷設、人員貨物運輸和電力線塔建設等任務。

  可以預見,通過不斷豐富完善直升機型譜、拓展用途性能、改善操縱品質,滿足未來多樣任務需求,將依然是國際直升機行業關注的焦點和攻關方向。

  智能化和無人技術將廣泛應用

  記者穿梭於各個展區時發現,既有數百種有人直升機,也不乏各類無人直升機的身影。在航空工業集團展區,以實物形式展出的AV500W察打無人直升機,吸引了大批觀眾駐足觀看。據介紹,該機型是我國自主研發的一款偵察、打擊一體無人機,採用了框架式結構設計,機體結構由金屬焊接主骨架、全複合材料蒙皮、蹺蹺板式主旋翼、複合材料槳葉、高置平尾和滑橇式起落架組成,具備自動起降、自動懸停、自動航線飛行、線上航線變更等功能;擁有性能優異的飛行控制系統,可搭載多種任務載荷,有較強的執行綜合任務能力;加裝了晝夜觀瞄系統、火控外掛管理系統、空地飛彈系統,對地打擊能力可與有人武裝直升機相媲美。

  最特別的當數一款形狀怪異的多旋翼救援無人直升機模型。據參展商介紹,其載荷500公斤,能飛1000米高,可將高層火災的被困人員運載到地面,還能實現智能避障,且飛行中機身永遠保持水平。據稱,該機型將在不久開始生產。

  當今,世界各國在直升機改型升級規劃中,都將智能化和無人化作為重要內容納入未來建設中,尤其應用于軍事。自2001年10月起,美軍已開始將無人直升機投入伊拉克、阿富汗以及其他地區的反恐作戰中,用以完成偵察、監視、攻擊、定點清除等作戰任務。俄羅斯也十分重視研發和測試新型無人直升機。

  隨著直升機技術領域新型旋翼系統設計技術、綜合隱身技術,以及新的通信、導航、人工智慧和光電功率傳輸技術等高新技術手段的不斷革新進步,新型智能材料、網路化和智能化航電系統、光傳作業系統、無人操作技術等,將促進直升機裝備向高度智能化、高度可靠性和高度任務適應性的躍升。比如,在槳葉大梁中引入記憶合金驅動裝置、在旋翼或結構件上鋪設智能材料纖維等,來實現減少操縱機構、提高性能和壽命、降低振動和雜訊;創新使用光傳作業系統,增強直升機抗電磁幹擾、抗電磁脈衝輻射和防雷電等能力,能夠進一步提升直升機的穩定性和可操縱性。

  圖為直博會上展出的AV500W無人直升機。薑佳林攝

  (範 磊   記者錢曉虎  韓  成)

編輯:張潔
 
 

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