又一個20飛起來
封麵故事
作者：秦濤
2013年12月23日上午，互聯網上又爆出一條消息，某中型直升機在東北某機場成功首飛，媒體一致認為，這架酷似美國“黑鷹”的直升機就是新一代國產多用途中型直升機——直20。
其實，直20的出現早已在人們的意料之中。早在2006年珠海航展的時候，當時的中航二集團就曾展出過一個布局類似於“黑鷹”直升機、卻采用了五葉主旋翼和剪刀式尾槳的模型，後來就有人猜測，這是直20計劃的肇始。2006年底，中國直升機設計研究所總設計師吳希明接受記者采訪時提到了：“8～10噸級機，我們還沒有，‘九五’和‘十五’期間我們進行了大量的型號準備工作，‘十一五’左右根據國民經濟的需要可能會上……我們要填補8～10噸機的空白”。而到了2012年2月，中航集團直升機設計所副所長黃傳躍在接受記者采訪時進一步表示，中國正在研製一款10噸級別的通用運輸直升機。
直升機裝備的相似瓶頸
事實上，世界通行的中型通用直升機概念是美國在總結越南戰爭經驗教訓中得出的一個成果。當時美軍廣泛裝備的UH-1係列通用直升機原設計為3噸級直升機，在戰爭中不斷升級，加裝各種設備、裝甲等，最後增加了約1噸的重量，變為4噸級。但由於原設計的限製，重量增加導致後期的UH-1直升機飛行性能下降嚴重。最終，美國軍方在1972年啟動了新型“通用戰術運輸直升機”研製計劃，其成果就是著名的H-60/S-70“黑鷹”直升機。由於設計理念先進、合理，不僅“黑鷹”直升機在全球範圍內取得了極大的成功，歐洲在上世紀末研製的NH-90直升機，也是中型通用直升機概念的成功案例。
而直20出現之前，我國直升機裝備中所遇到的瓶頸，也與當年的美國有相似之處。從上世紀80年代起，3.5噸級的直9一直是國內裝備的主力直升機，由於其發動機功率和起飛重量較小，導致在運用中受到了極大的限製，例如早期的艦載型直9由於增加了“魚叉-格柵”式著艦裝置的重量，使得有效載荷不足，隻能單獨攜帶吊放聲呐或者魚雷，必須同時出動雙機才能完成反潛任務，直到上世紀末，我國為直9換裝了加大功率的發動機（從526千瓦提高到626千瓦），最大起飛重量增加到了4.25噸，才研製出可以單獨完成反潛任務的新型直9反潛直升機。所以，我國裝備10噸級中型通用直升機的需求也是十分迫切的，這也是直20計劃必然出籠的契機。
形似黑鷹
從媒體轉載的照片來看，直20在外形上與“黑鷹”有很大的相似性，其總體布局均為雙發、單旋翼帶尾槳結構，後三點式起落架，不設尾跳板。然而，直20在許多細節部分，與“黑鷹”直升機仍然有所不同，通過目前已知的部分圖片與資料，仍然可能對其性能進行一些分析和推測。
首先值得注意的是，直20使用的是五葉主旋翼，與“黑鷹”直升機的四葉主旋翼不同，而與直15直升機的主旋翼相似，由於直20直升機的噸位要比直15大，所以其主旋翼應該是參照了直15主旋翼進行放大設計的。與四葉主旋翼相比，五葉主旋翼的結構雖然要複雜一些，但在發動機工作、直升機飛行時，機體各運動部件的自振頻率與旋翼自振頻率發生共振的可能性明顯減小，可以顯著提高搭載乘員的舒適性。這是直20顯著優於“黑鷹”直升機的地方，後者由於旋翼離機身太近等設計原因，在試飛時發現存在比較大的振動，不得不裝備了笨重的彈簧減振器（後期型號為主動式減振器）以抑製振動。另外，五葉主旋翼的直徑可以小於同等升力的四葉旋翼，每葉旋翼負載也比四葉的要輕，這使得直20的旋翼壽命可以更長。
直20的主旋翼應該與直15一樣，也采用了全複合材料結構，不僅重量輕，而且壽命長、維護要求低。從照片上可以看出，直20的尾槳並沒有采用航展模型上的剪刀式尾槳，而是采用了與直15相似的斜置式尾槳。斜置式尾槳是源自“黑鷹”直升機的一個創新的設計，並被CH-53E、直15等直升機采用。由於有一個向上斜置的角度，斜置式尾槳在產生拉力以平衡主旋翼扭矩的同時，還產生了一個向上的分力，使得直升機的總升力提高，以“黑鷹”直升機的尾槳為例，其在懸停狀態時可以產生400磅（約180千克力）的升力，由於尾槳升力的影響，其旋翼直徑比無尾槳升力的設計減小了約2英尺（0.61米），而尾槳升力的效率也高於主旋翼升力，產生同樣升力的功率消耗僅為主旋翼的三分之一。