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老当益壮

2014-01-21徐家会

航空知识 2014年1期
关键词:西科斯基旋翼水箱

徐家会

2013年9月26日上午,中国航空技术国际控股有限公司(中航国际)在国家会议中心举行了美国埃瑞克森(Erickson-aircrane)S-64直升机专题发布会,宣布这款多用途空中起重直升机正式进入中国市场,中航国际将独家代理S-64在中国的销售和租赁业务,这也成为了第15届北京航展中最引人注目的一幕。

事实上,早在6月底举行的中航国际第四届通用航空论坛暨客户峰会上,中航国际航空发展公司便与美国埃瑞克森公司签署了关于S-64直升机的独家代理协议。此次北京航展上召开的专题发布会,进一步说明了中航国际对于该型直升机的重视,也寄托了对其迅速开拓国内市场的厚望。

多面手S-64

S-64直升机是美国西科斯基飞机公司研制的双发、单旋翼带尾桨的重型运输直升机,美国陆军给予其编号为CH-54“塔赫”,又称“空中吊车”。

S-64最早可以追溯到上世纪50年代,当时西科斯基公司的创始人、著名的直升机设计师伊戈尔·西科斯基第一次发表了起重直升机的设想,这种直升机采用吊挂方式搭载货物,无需传统的货舱,可以将机身做成简单的梁式结构,机身上方安装传动系统,前下方悬挂驾驶舱。为了方便进行吊装作业,西科斯基还在驾驶舱内设计了一个面向后方的座椅,坐在其上的飞行员在吊装时接管直升机的操纵,可以目视吊钩与货物之间的位置关系,精确操纵直升机悬停在货物上方。由于起重直升机运送的货物不受货舱尺寸的限制,并且飞机结构简单,重量减轻,可以大大降低生产和运营成本。

设计几经修改,最终定型的就是我们今天看到的S-64重型运输直升机。该机安装两台普惠JFTD-12涡轴发动机和全新的传动系统。六叶主旋翼直径21.95米,为了提高桨叶升力,采用了高达14°的非线性扭转,使得S-64直升机的悬停效率达到了0.73(指直升机悬停时理想旋翼的需用功率与实际旋翼的需用功率之比),是当时西科斯基公司的直升机中最高的,而规模相似的S-65(CH-53)“海上种马”直升机的悬停效率只有0.69。但由于旋翼的高扭转导致阻力增大,在高速飞行时会导致高应力,使得S-64直升机的最大速度较低,被限制在204千米/小时。

S-64直升机的一个有趣的设计特点,是主旋翼的轴线并不垂直于水平面,而是向左侧倾斜了3°,这是因为旋翼的高扭转设计导致了悬停时候前行桨叶和后行桨叶(即两侧)升力不均衡,这个预先倾斜的升力轴线设计,可以确保直升机挂载货物悬停时保持水平,但也导致直升机在巡航飞行时座舱是向右倾斜的。该机的另一个有趣的特点,就是发动机和减速箱部分没有整流罩,这是因为该机的飞行速度较低,取消整流罩导致的阻力增量不大,却能简化维护、减轻重量,降低成本。

迄今为止,所有的S-64直升机都已经退出了军事用途,但由于其良好的载运能力,仍然广泛用于各种民用用途。S-64直升机在应用中主要执行各种空中重型精密吊装作业,从高山之巅的巨型风力发电机叶片吊装,到摩天大楼顶层的空调机组安装,从数千英里的输电线路建设,到数百米高的广播电视塔搭建,S-64起重直升机的多用途能力及优秀的吊挂能力具有与其他直升机相比不可比拟的优势。1993年,S-64直升机为美国国会大厦圆拱安装“自由雕像”,更是使得其一时间受到万众瞩目。

S-64直升机优秀的吊装能力不仅表现在其巨大的起吊重量,更主要的还是因为有专门的后向操作员在起降货物时进行操纵。迄今为止,除了该型机之外,仅有苏联的卡-25K和米-10直升机具有同样的专门操作员设计,而这两种直升机由于技术落后和寿命限制,目前均已全部退出了市场,S-64直升机的精确吊装能力可谓独步江湖了。

在其他国家,S-64直升机除了常规的吊运作业之外,更主要的用途是用作消防救援直升机。其主要用户有澳大利亚和日本。

澳大利亚地广人稀,一旦出现森林或者草原火灾,要集结常规地面消防力量扑救是极为困难的,也不能保证及时赶到,而S-64直升机强大的载重能力在此便优势尽显,其搭载的消防方舱,是具有2 650加仑(10 030升)容量的巨型水箱系统,能够按火势大小,以不同流量进行洒水灭火,紧急时可以在数秒内将所有的水全部投落火场;而水箱重新注水则由悬停吸水管或掠水吸水管来完成。悬停吸水管采用大功率电动水泵吸水,可在仅有0.45米深的水中完成重新注水;而掠水吸水管可从海面或从其他水源上空低飞掠过时,利用动压将水注入,加注过程能在20秒内快速完成。

日本与澳大利亚不同,其国内地窄人稠,城市化发达,装备的S-64消防直升机主要用于城市灭火,机身中下部可安装一个容量为9 500升的水箱,其内部还设有一个容量290升的辅助灭火剂储箱,装用于一般火灾扑救的泡沫液原液,配备的比例混合器可自动调整泡沫灭火液的浓度。机体下部设有取水吸管,可在45~60秒时间内从不小于0.5米深的水源中吸满水箱。当遇有强烈火灾时,可保证在3秒内将9 500升水或灭火剂全部投放出来。在机身左前下方位置,正前向安装一座长5米、出口直径50毫米的固定式航空水炮,流量可达1 100升/分钟,射程达55米,可持续喷射8分钟,在楼房失火时,可以利用水炮施救。

日本还以S-64直升机为平台,研制开发出了一种独特的直升机悬挂救生吊舱系统,专门用于救助高层建筑火灾时的被困人员。该装置系统是通过绞车将一个金属笼式救生吊舱挂载在S-64型直升机腹部,从空中吊运至起火建筑物,以解救超高层建筑火灾中被困在高楼层内的人员,这种救助装置一次可救出50~70人,是一种有效的超高层建筑人员救援系统。

中国需要S-64直升机

目前国内的重型直升机数量极少,只有米-26可用,而该型机不仅价格昂贵,而且使用成本高,国内目前还不能培养飞行员,均采用租借俄罗斯机组的方式进行运用,十分不利于中国民用重型直升机的发展。

在应急救援、吊运重型装备方面,目前国内只能依赖米-26直升机。在2008年震惊世界的汶川地震中,国内租借的一架米-26直升机(后来俄罗斯增派了一架)成为当仁不让的主力,在地面交通完全被破坏的情况下,吊运了多批重型工程机械进入灾区抢险,特别是在北川县唐家山堰塞湖抢险中,发挥了难以估量的作用。而S-64直升机拥有应急救援意外响应系统,可利用各种任务设备吊运和投放大型沙袋、水箱、大功率发电机组、通讯设施、装满救援物资的集装箱、医疗设施等;S-64直升机专用的液压爪勾能够将树木、汽车、破碎建筑物构件等从道路上清除,以便救援队伍能够顺利抵达重灾区展开救援。

在森林防火方面,当前,中国的空中森林消防及巡查工作主要使用的消防直升机机型为米-8直升机、米-26直升机和卡-32直升机。其中,米-8消防直升机多为早年进口的老旧型号改装,其有效载重量偏小,升限较低,不能满足高山林区的应用;米-26数量有限,完全不敷使用,只能进行重点区域定期轮换部署;卡-32直升机目前国内引进数量略多,但其载水量偏小。与之相比,S-64直升机可以有9 000~10 000升的载水量,同时仍然具备良好的高原性能,十分有利于用作中国森林消防的主力机型。

责任编辑:王鑫邦endprint

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