从活塞到涡轴的首次尝试,国产直升机直-6的成与败
# 写在前面
直-5直升机的仿制成功,极大地鼓舞了直升机战线上广大干部职工的创业热情,他们决定乘胜前进,为加速发展我国直升机工业,缩短与世界先进水平的差距而奋力拼搏。然而,接踵而至的“文化大革命”,对整个国民经济体系都带来了巨大消极影响,国家经济政策无去得到贯彻执行,各个领域的许多生产科研项目半途而废。
在这个大环境下,刚刚起步的中国直升机工业也受到了严重影响,之前已经取得的各项成果无法继续开展进一步研究,匆忙上马的六个型号,有五个无疾而终。但是,中国直升机人艰难探索,曲折前进,不仅锻炼了队伍,也为中国直升机工业承担新的研制任务积累了经验。即使在非常艰难的条件下,中国直升机人也不满足于仅仅是“仿制”甚或“复制”某一型国外的直升机,咱们决定要打造完全属于自己的直升机,从总体设计到零部件装备统统自己来。
20世纪50年代未到60年代初,在世界范围内,直升机开始由装备活塞式发动机向装备涡轮轴式发动机发展,这主要以美国和苏联的技术为代表。针对这一发展趋势,为了与世界直升机技术保持同步,我国直升机工业迅速做出反应,下决心发展配备自主涡轴发动机的直升机,也就是直-6,直-6于1969年12月在哈尔滨首飞成功,1976年设计定型。但由于直6型机存在着“三高一振(滑油系统、驾驶轮、动力舱温度高,振动大)的关键技术问题,为此,虽取得重大发展,但并未投产交付用户使用。直6型直升机是我国为发展第二代直升机技术进行的积极探索,也是在直升机方面迈出的自主研制的重要一步,本文就从直-6的发展历程讲起,对我国直升机工业的一次自主发展尝试作一介绍,与诸君共赏。
#发展历程
## 要满足军需,同时也要解决历史问题
在仿制直-5项目结束后不久,我国开始致力于研制一型全自主设计和制造的直升机。1966年,直-6的研制工作正式在哈飞启动,工作计划主要要实现的目标就是满足当时的军用需求和弥补直-5暴露出来的多方面缺陷,例如:动力不足、高温高原性能差以及有效载荷较低等问题。1968年,研制工作被转移到新成立不久的直升机设计研究所。相比于配备活塞式发动机的直-5(也就是米-4),我国首批直升机设计师对其进行了一系列改进工作,其中主要内容包括:
- 配备了新的直升机用涡轴发动机——涡轴-5,使得直-6的有效更高、振动水平更低且有效降低了噪音;
- 重新设计了旋翼桨叶和机身来提高其空气动力性能(尤其是高原性能)
当然,直-6还是保留/借鉴了不少直-5中可靠性和性能较好的设计,例如后舱口布局、尾梁结构外形以及平尾等。
图——从左侧观察直-6直升机,能清楚看到其后部舱门
直-6的主要设计任务就是投运空降兵,其机舱能容纳12名兵员。不过在实际应用中,直-6更像是一架通用多用途直升机,只需通过简单改装,就能让直-6承担多种其他任务。直-6的涡轴-5发动机安装在机身上方,同样是典型的米里布局风格。其最大起飞重量为7600公斤,有效载荷1200攻击,最大飞行速度192千米/时,转场航程为650公里。
直-6的第一架原型机(代号6001)于1967年总装下线并进行了静力测试。1968年,中央和军方正式授权直-6项目的推进工作。1969年12月15日,直-6完成了首飞。但是早在首飞之前,飞行员就已经进行过多次飞行模拟,其中最重要的一环就是空中发动机突然停车状况下操纵进入自转下滑的训练。当然,飞行模拟不仅仅为飞行员提供了操纵经验,同样也对设计、研究人员的理论分析工作进行了验证。1969年12月25日,直-6的第二架原型机(代号6002)也顺利完成了试飞。
## 集中力量搞航空
1970年,全国上下都开始大力发展航空工业。在统筹调配下,直-6的研制工作被分配到江苏和江西两省。直-6的研制工作因此有了“三江共聚”的美谈,三江分别指黑龙江、江苏和江西。江苏省组织了7个地级市,6个县,总计超过470家工厂参与了这一研制任务,最后的总装工作是在常州的洪庄机械厂进行的,经过各方面的协调努力,最终江苏总共完成了11架直-6的制造任务。后来,直-6项目全部转移到了景德镇的昌飞。
图——从右侧观察直-6直升机,能清楚看到其尾桨
## 发现问题,解决问题
1972年8月7日,一架直-6在吉林省的公主岭坠毁,机上乘员全部坠亡。事后调查结果表明事故的主因是发动机减速箱中一根传动轴卡住了。此次灾难性事故引起了多方重视,也促使设计师对直-6进行了多轮的改进工作,除了首批对直-6及其发动机提出了11处改进措施之外,直-6存在的严重振动问题、油温过高、发动机空转功率过高、旋翼和油分离器之间堵塞以及尾桨推力不足的问题都被一个接一个地逐步解决了。
图——从头部观察直-6直升机,能看到其铰接式旋翼桨毂的一些明显特征
## 最终的取消
1977年,国务院和中央军委正式颁发了直-6的设计证书(也就是定型号)。到这时,总计有15架直-6被制造出来。尽管直-6的设计过程中,直升机设计师们攻坚克难解决了无数复杂的设计问题,但是直-6的项目最终还是被取消了,原因很很多,其中主要还是归咎于其性能仍然难以满足军用要求且可靠性还不够好。直-6的“失败”对中国直升机工业的独立发展而言是一次重大挫折。因此,1978年到1989年,中国直升机工业选择采取国际合作的方式与西方国家开展新的型号研制工作。
无论如何,直-6项目对中国直升机而言终究是意义巨大的,这是我们将直升机发动机由活塞转为涡轮的第一次尝试。可惜的是,发动机技术的落后以及单发布局的安全性和可靠性实在太差,直-6项目终以失败离场。前事不忘,后事之师,尽管我国直升机如今已经取得了长足的进步,但是心脏问题若不首先解决,其他技术方面的任何成就都会因此而毁于一旦。与诸君共勉。