直-18直升機

在2006年10月31日舉行的珠海航展上，原中國航空工業第二集團公司的展臺上出現了10噸級通用運輸直升機的模型(也即現在的直-18)，該機一出現即因其外型酷似美國S-70C “黑鷹”為國內外所矚目。而事實上，在上世紀80年代我國就為直升機行業的發展制定了按噸位系列發展的遠期規劃，其中就有直-18直升機。

直-18直升機 - 簡介

近幾年，中航工業集團曾在各種場合透露了研發直-18直升機的計劃，最確切的一次，就是10月13日的《中國航空報》的報道:中國直升機設計研究所總設計師吳希明接受記者采訪時，明確提到:“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。”這一方面說明，當時直-18直升機還沒有正式開始型號研制，另一方面也表示其即將上馬。而這個時候，直-18直升機模型出現在珠海航展上，也許正是研制開始前的熱身活動。關于直-18的官方消息來自于一篇名為“中航工業六○二所自主創新研制某型機紀實”的文章。該文稱：“此重點型號研制如期實現重大節點，一個嶄新的直升機平臺如曙光破曉，將光芒灑向千葉競秀、萬象更新的大地。”“此重點型號研制是中航工業集團公司“航空報國，強軍富民”的目標工程，是六○二所的生命工程，聚焦了整個行業的目光。新機研制是一個龐大的系統工程，該型機因任務系統需要，構型特殊，氣動布局復雜，國內首次自主研制大型復合材料旋翼系統，任務之重、時間之緊、技術難度之大對六○二所來說前所未有。通過該型號的研制，將打造一個全新的直升機型號平臺，加速直升機產業自主發展。”“該型機是大噸位型號直升機，首次嘗試采用特殊氣動布局設計，沒有任何工程經驗可以借鑒，通過多方案吹風選型以及詳細方案的反復修改完善，較好地解決了氣動布局難題。”

總參謀部陸航裝備部原副部長劉國華少將指出，強大的戰斗力是買不來的，必須在引進與吸收的基礎上，大力發展民族直升機產業，他欣喜地告訴記者，中國正在研發一種新型軍用運輸直升機，已經立項，預計兩到三年內會出現在國人眼前。這款新型軍用運輸直升機完全具備發展成為民用運輸直升機的潛力，它或將成為中國航空抗災救援力量的核心機型。劉國華所稱的“新型軍用運輸直升機”，即被認為是廣為流傳的直-18。

直-18直升機 - 項目起源

中國于1984年7月向美國西科斯基公司簽訂購買24架S-70C“黑鷹”直升機的合同，1984年11月首批4架“黑鷹”運抵中國天津。S-70C是目前解放軍序列中唯一為大眾所熟知的美式裝備，也是迄今為止解放軍所擁有的高原性能最優秀的直升機。引進“黑鷹”之前，我軍并無可在海拔3000米以上使用的直升機。為適應高原地區使用需要，中國的S-70C與美國陸軍標準的UH-60略有不同。中國的S-70C采用了加大推力的T700-701A發動機，旋翼剎車進行改進，使用了SH-60的上部主減速殼體。用LTN3100VLF導航系統代替了美軍標準的多普勒導航系統。機身選用了包括7075-T6鋁合金在內的多種先進材料，機身上的射擊窗、機槍座等都經過了優化設計，承力情況較為理想。

中國“黑鷹”主要部署北京軍區和成都軍區，1985年后進入西藏和新疆的高原地區服役。軍方非常欣賞其高原性能，實際上S-70C也是陸航唯一能在高原區順利運作的直升機。S-70C先后參加過多次搶救西藏災區和返回式衛星回收的任務，使用強度大，在 1989年以前總飛行時間就超過了11000小時。高的出勤率自然會使事故次數增多。“黑鷹”的使用環境主要是青藏高原，氣候條件可以算是世界上最惡劣的了，已發生過多起機毀人亡的事故。但多數是由于氣候原因或人為操作失誤造成，只有少數是機械故障導。最嚴重的事故是，1991年6月16日，一架“黑鷹” 在西藏墜毀，機上包括成都軍區副司令員在內的12名解放軍人員全部遇難。

陸航和西科斯基公司原本都對“黑鷹”寄予了很大希望，西科斯基公司曾經期望出售100架“黑鷹”給中國。但1989年之后這些想法都落空了。中國曾試圖對“黑鷹”測繪仿制，迫于工業基礎過于薄弱，未能實現。實際上1989年之后，中國一直能夠從西科斯基購買必須的零部件，占據美國對中國大陸的軍事貿易的相當部分。據稱由于中國的“黑鷹”常用于西藏和新疆地區的人道主義救援行動，因此美國各界并未反對出售上述零部件。由于無法得到更多的S-70C“黑鷹”，陸航很快轉向購買俄羅斯的米-17直升機。大量的米-17，尤其是最新的米-17V5高原型號的到來，緩解了陸航緊迫的需求問題。但總的來看，只有自行研制出象S-70C這種水平的直升機，才能說我國直升機已達到了世界級水平，不再受制于人了。但S-70C的先進性是無容置疑的，是全面領先的。例如，在S-70C上的T700發動機只有兩個保險絲，改進型甚至取消了保險絲。而米-8的發動機有很多處需要用到保險絲，調整點20多處，隨機工具甚至多達45件。因此在我軍中S-70C的維護要大大易于米-8與米-17。在高原性能和防腐蝕方面，S-70更是占有壓倒性的優勢。

很多軍事愛好者初次看到直-18的模型時，都認為該機與‘黑鷹”很相似。從總體布局和直升機外形來看，模型確實和美國西科斯基公司研制的“黑鷹”直升機很像。這就不由得讓人想起，中國于上個世紀80年代和西方蜜月時期，曾從美國購買了24架S-70C(“黑鷹”的民用型)直升機，主要用于高原地區的運輸和救護。其優良的高原性能、高可靠性和出勤率給中國使用部門留下了深刻的印象。但是，由于后來美國實施對華軍事制裁，禁止向中國出售“黑鷹”直升機等裝備和技術。而當時中國由于經濟和技術等方面的限制，還不能研制出類似的直升機，只能轉而購買俄羅斯的米-8/17系列運輸直升機。但米-8/17的壽命短、設備簡陋、機體笨重粗大，并不能令人滿意，中國一直希望能得到類似“黑鷹”，并且是由自己研制生產的10噸級高性能通用運輸直升機。在經過多個型號直升機的研制歷練后，中國的直升機行業終于向這個目標發起了沖擊。

直-18直升機 - 設計特點

從模型上看，直-18直升機的總體布局采用了單旋翼帶尾槳式的典型布局。但值得注意的是，雖然尾槳和S-70C“黑鷹”一樣，都是安裝在尾斜梁右側，但并不是“黑鷹”那種帶傾斜角的布置，而是采用通常的垂直水平面的安放。S-70C“黑鷹”直升機尾槳之所以向左傾斜20度，是為了幫助平衡。因為其重心落在主旋翼軸的后面，在懸停和前飛時會產生抬頭力矩。由此看來，直-18重心的布置還是放在主旋翼軸的前面。兩者都是下平尾，但翼型、大小和安放方式卻大不相同，“黑鷹”的平尾翼型是接近對稱面，尺寸很大，安放在尾斜梁的下端并且可以大角度全動，而直-18的平尾翼型則是典型的反升力翼型，尺寸較“黑鷹”的小，呈固定角度安裝在尾梁的末端。

直-18直升機與“黑鷹”一樣采用了不可收的后三點式起落架，不同于西方國家新研制的中型直升機如NH-90、S-92，它們都采用了可收放的前三點式起落架。采用不可收放起落架的好處是，在直升機突然墜落時，不可收放起落架比收放式起落架有著更強的安全性。而可收放式起落架則在提高直升機飛行速度和隱身性能方面具有優勢。這也說明，直-18在設計考慮上更重視直升機的抗墜毀和成員的存活率。后三點式起落架由于在粗暴著陸時，尾輪首先觸地而消除了直升機的慣性，也不需要在較高的抬頭姿態飛行時保護機體的尾撐或其他類似裝置，其主要好處是大大減少了后機身的載荷和重量。并且，從作戰觀點來看，尾輪的突出優點表現在貼地飛行時可用作”探頭”。這樣，飛行員能有信心靠近地形飛行，而不必擔心直升機觸地引起機體的較大損壞。最后，在地面搬運時，前三點式起落架的前起落架與主起落架之間較小的間隔距離會產生直升機向后翻倒的趨勢，特別是在野外場地的不平地面上更是如此，而后三點式起落架的直升機比較穩定。直-18直升機的起落架應和“黑鷹”一樣，具有雙腔式吸能裝置，允許直升機以10.7米/秒的下降速度著陸，并能承受9000千克的著陸沖擊載荷。直-18直升機和“黑鷹”一樣，機身為扁平設計，應該是考慮了空運的要求。因為我國曾為空運“黑鷹”，在運-8的基礎上改進而成了一款運-8A型。主要是將運-8的貨艙自31框以后的非受力錐型頂棚向上提高120毫米，使中央翼后的貨艙高度達到2.72米(“黑鷹”空運構型機高2.67米)，同時將貨艙兩扇向內收起的側大門改為一扇向下開兼作貨橋的大門，并設計了收放大門的液壓系統、電氣系統、門鎖機構、輔助貨橋、盒式貨橋等。1985年11月3日，該機在北京沙河機場完成“黑鷹”直升機的裝載試驗和裝運試飛;12月20日，運-8A型飛機載著“黑鷹”直升機進藏試飛成功;當月27日，在成都通過國家技術鑒定，隨即第一架運-8A型飛機交付部隊使用。而NH-90和S-92因為高度分別達到4.10米和4.37米，根本無法被運-8空運。此外，外形低矮，有助于減小雷達反射面積和降低地面人員目視發現的概率，也有利于軍艦的機庫安排。

直-18直升機前部為駕駛艙，艙內并排布置正副駕駛員座椅，并將駕駛艙風擋由“黑鷹”的三片式改為兩片式，改善了駕駛員的視野。駕駛艙后面是座艙，兩側艙壁從前到后安裝了兩對大塊方形舷窗和一對圓形觀察窗。座艙可裝載12名全副武裝的士兵，中部兩側各有一扇較大的滑動艙門，便于人員迅速登機和離機。

直-18直升機采用5槳葉旋翼和4槳葉尾槳系統，不同于“黑鷹”的4槳葉旋翼，因為5片槳葉式旋翼比4片槳葉式旋翼振動水平和噪聲低。這種構型的旋翼系統，在我國研制的直升機當中已經是第三次出現了，應該說掌握了其成熟的技術，而官方的公開報道也證實了這-點:根據景德鎮在線網站2006年5月26日的報道，中國直升機設計研究所(六0二所)依托技術創新，在球柔性旋翼研制方面取得重大突破，基本掌握了第三代先進旋翼系統的研制技術，實現了旋翼研制技術的跨越發展，可廣泛應用于不同噸位的直升機。在構型先進的球柔性旋翼研制方面順利走完了從設計、試制、試驗到飛行演示驗證的全過程，形成了自己的旋翼結構及鋪層設計、氣動設計和動力學設計的方法和軟件，特別是在大噸位鈦合金球柔性槳轂、先進復合材料槳葉等方面取得了重大突破，研制出新構型彈性元件，解決了鈦合金鍛造和機械加工的技術難題;另據«中國航空報»2006年1月12日報道，貴州安大航空鍛造公司研制生產的新型直升機槳轂鈦合金鍛件達到國外同類產品先進水平，鍛件結構、尺寸及各項性能指標全面滿足新型直升機設計和使用要求。安大公司創造性地使用等溫鍛造方法研制生產鈦合金槳轂鍛件，代替原設計的復合材料，達到新型直升機要求，槳轂具有結構簡單、重量輕、維護方便、安全可靠的特點。鈦合金鍛件的研制成功，推動了我國新一代直升機朝著大速度、高機動性、高生存力和高安全及可靠性的方向發展。安大公司已將研制生產鈦合金槳轂鍛件的新鍛造方法申請發明專利，擁有這項成果的全部知識產權。中國直升機研究所組織了技術總結大會，這項成果得到與會專家認可。這說明，直-18直升機將和6噸級的EC175(直-15)一樣采用球柔性槳轂和復合材料槳葉，當然在尺寸和各種參數上將會改動。

球柔性旋翼的槳轂為鈦合金機加件，槳葉通過球面彈性軸承與槳轂相連，由彈性軸承提供槳葉的揮舞、擺振和變距自由度，這種旋翼方式又稱為三鉸合一式。它避免了以前采用揮舞鉸、擺振鉸和變距鉸的全鉸接式槳轂的構造復雜、重量大、維護檢修的工作量大以及疲勞壽命低等缺點。5個槳轂支臂前端為一叉耳，用兩個螺栓與槳葉相連，槳轂支臂與槳轂中央件之間裝有液壓減擺器，在槳轂支臂上還裝有槳葉變距搖臂，與變距拉桿相連。目前還不清楚直-18直升機槳葉自動折疊會采用液壓動力還是先進的電動力折疊。但直-18旋翼的主槳轂也應該和“黑鷹”一樣安裝有雙線減擺器。

直-18直升機尾槳裝有4片鉸接式槳葉，槳葉也應為復合材料結構，帶有彈性軸承和粘彈減擺器。4片槳葉呈”X”型安裝在槳轂上，而不是普通的對稱”十”字型，并且兩對尾槳不在同一平面內，這種”X”型尾槳主要優點是減少了每對靠近的槳葉尖端渦流的氣動耦合。由于這一原因，當這種尾槳各主要參數為最佳取值和最佳組合時，與普通尾槳相比，它具有更高的效率和較小的噪聲。

這套旋翼系統已經超過UH-60A，達到了NH-90和S-92以及UH-60L的上個世紀90年代的先進水平。不過，從模型上看，直-18直升機主槳葉仍然與6噸級的EC175(直-15)一樣沒有采用后掠槳尖的構型，這種構型要落后于UH-60A上槳葉采用的西科斯基研發的在低速和高馬赫數時能滿足升力要求的高升力翼型SC-1095。SC-1095的槳葉厚度和曲面隨槳葉的長度變化而變化，相對厚度9.5%，槳葉有18度扭轉，在95%的槳尖處，槳尖開始后掠20度。也落后于NH-90上的OA3先進翼型。OA3翼型槳葉的相對厚度在槳根處為12%，槳尖處為9.5%，在95%的槳尖處，槳尖開始拋物線后掠并帶有下反角。槳尖是槳葉的動壓最高區，也是前飛時動壓變化最大的區域，是槳葉氣動特性最敏感的位置。槳尖形狀的改善，將大大改善槳葉的氣動載荷分布、槳-渦干擾、振動及噪聲特性，提高旋翼效率。后掠槳尖能緩解壓縮性影響。同時，由于槳尖翼弦變小，使邊緣渦流密度減小，又延緩了后行槳葉的氣流分離，大大改善了旋翼的氣動特性，降低了振動和噪聲。還不確定直-18直升機主槳葉是否采用了先進的多余度/多路傳載的多盒結構設計技術，以達到損傷容限的目的。直-18直升機的機身采用半硬殼式結構，為降低重量和提高壽命以及耐腐蝕性能，機身結構和覆蓋件可能大量采用復合材料制成。根據景德鎮在線網站2006年5月26日的報道，中國直升機設計研究所(六O二所)所屬機械設備制造廠完成了大開口、大模塊復合材料整體盒段件裝配等高技術高難度的軍品加工任務。表明我國已經掌握了在大型直升機上使用復合材料的研制技術。

而S-70C“黑鷹”直升機的復合材料采用量非常少，僅僅占整個直升機結構重量的9%，主要還是采用輕合金薄壁結構。因此，直-18直升機將會有更高的載重量、更長的機體壽命。而且，直-18直升機還可以發揮后發優勢，采用更加符合”三性”(可靠性、維修性、保障性)的設計技術，大量采用外場可更換模塊(LRU)，以及非航空電子監控處理機(NAMP)系統，甚至還可采用最新的健康與使用監控系統(HUMS)以最大限度的提高直升機的使用效能。由于未見有我國研制直升機電傳操縱系統的報道，因此，尚不清楚直-18直升機是采用與NH-90一樣最先進的電傳操縱系統還是普通的機械液壓操縱系統。直-18直升機上應該會配有空氣調節系統、發動機滅火系統、發動機進氣口除冰系統、旋翼槳葉除冰系統和風擋電除冰系統以及輔助動力裝置(APU)。

直-18直升機 - 航電系統

中國航空工業第二集團公司副總經理梁振河在此次珠海航展舉行的2006中國航空航天國際高峰論壇直升機產業論壇上說，目前，中國直升機工業在航電方面取得了系統集成創新的重大突破。再加上和歐直公司聯合開發的6噸級直升機EC175(直-15)將會采用最先進綜合化航空電子系統，故而在直-18直升機上實現全玻璃駕駛艙，取消傳統的機械儀表，其航電系統應該為總線型模塊式結構。民用型將采用ARINC 429數據總線。軍用型將采用1553B數據總線，該總線將允許采用武器“外掛物管理系統”(SMS)。先進的航空電子系統能保證直升機在惡劣氣候條件下晝夜飛行。

直-18直升機將采用多臺相同的大屏幕高清晰度主動矩陣液晶顯示器。每名駕駛員都能非常容易的從安裝在對面儀表臺的顯示器上看到直升機的各種信息。在正常情況下，這些多功能顯示器將顯示飛行參數、導航和數字地圖、動力系統信息和報警信號，如果是軍用型還有戰術信息顯示。在緊急情況下，這些信息可以在顯示器之間互相切換顯示。而基本型的航空電子系統將包括4軸自動飛行控制系統、通信系統、大氣數據系統、雷達測距系統、GPS全球定位系統和發動機管理系統。這些系統將通過總線與兩臺中央計算機相連，其中一臺計算機為備份。

這些航電系統將使直-18直升機達到NH-90、S-92以及S-70C“黑鷹”的最新改進型的水平。

直-18直升機 - 動力傳動系統

直-18直升機面臨的最大難題應該可以說就是動力與傳動系統。我國航空工業的發展在很大程度上都受限于落后的發動機研發水平。S-70C“黑鷹”直升機采用的美國通用電氣公司的T700-GE-700發動機，單臺起飛功率987千瓦，額定功率1210千瓦，1989年后生產的UH-60L裝2臺通用電氣公司的T700-GE-701C發動機，單臺起飛功率1239千瓦，額定功率1342千瓦。S-92直升機采用的是美國霍尼韋爾公司的CT7-8發動機，單臺起飛功率1491千瓦，功重比6.91。NH-90直升機采用的是歐洲羅羅/透博梅卡公司的RTM322發動機，單臺起飛功率1566千瓦，功重比6.65。后兩種發動機都配有雙通道全權數字電子控制系統(FADEC)，采用單元體和耐久性設計，并裝有綜合監視診斷系統，對發動機實施視情維護。而我國目前這個級別的發動機只有老式的渦軸6，最大起飛功率為1128千瓦，耗油率很高，而功重比很低，并且壽命短，首翻期只有500小時，完全不能適應直-18直升機的需求。國內也未曾報道在研制更先進的發動機，因此直-18直升機的發動機在很大程度上仍可能依賴進口，如不出意外將采用直-8F直升機的加拿大普惠公司的PT6B-67A發動機。PT6B-67A發動機，單臺起飛功率1448千瓦，功重比為7.1，首翻期為3500小時，也配有雙通道全權數字電子控制系統(FADEC)。

每一級別直升機的傳動系統都不相同，因此，直-18直升機在這方面上無法從6噸級的直-15或13噸級的直-8借用，必須全新研制一套傳動系統。這對我國直升機工業來說，是一次巨大的挑戰。這套傳動系統也應該采用單元體設計，單元體之間應具有高度互換性，每個單元體都具備自我診斷能力，主減速器必須具備在無滑油潤滑時能干運轉30分鐘的能力，實際上UH-60“黑鷹”的主減速器可以干運轉接近1小時。

直-18直升機的油箱是抗墜毀油箱，油箱位于座艙后部，考慮多種構型，應該留有內部輔助油箱、外掛輔助油箱和空中加油的管路和接口。軍用型的發動機排氣口可能會裝紅外抑制器。

直-18直升機 - 發展前景

直-18直升機也應該會和“黑鷹”一樣，采用一種直升機多種構型的方式，來滿足各種民用和軍用的需求，除了通用運輸外、還可能發展近海海域作業支援、搜救以及反潛、反艦、戰場運輸、救護、火力支援和中繼制導等各種型號。這些構型的大部分部件應該能互相通用。

總的看來，我國的直-18直升機將是我國直升機工業的集大成之作，集中體現了我國直升機研發的水平與能力。綜合技術上已經超過“黑鷹”直升機的早期型號，而與國際上90年代新研制的10噸級直升機并駕齊驅，并且符合中國的國情和實際需求。它的研制成功將填補我國直升機噸位級別上的一個重要空白，也將使我們的廣大直升機用戶獲得一個期待以久并且需求數量頗多的直升機種，改變在這個重要級別上依賴于國外進口的不利狀況。

直-18直升機 - 外媒報道

據美國《大眾科學》月刊網站2014年3月3日報道，2014年2月，模仿法國設計的直-18反潛戰直升機開始進行測試。直-18的體形是直-9直升機的兩倍，能夠攜帶大型潛望搜索雷達、敏感聲吶、魚雷、深水炸彈、聲吶浮標及操作人員。大體形的直-18暫時只能部署在遼寧艦和071兩棲攻擊艦上，但這種直升機的航程很長，能有效擴展中國水面艦船對敵軍潛艇的防護范圍。