第二章 初显曙光 第七节 陆上狂龙
南昌直升机研究中心9月下旬
当今陆军的机动和火力极大地依赖各型直升机，美国在二十世纪末陆军每万兵员装备了 140架直升机，而且武装直升机、运输直升机和战勤直升机按合理的比例配置。我军虽然早在1988年就在一些主力野战军组建直升机大队，配置了直升机。然而直升机是耗资巨大的装备，不仅采购成本高，维护成本更高，所以配备的数量与美军相距甚远，高性能的直升机更是凤毛麟角，远不能满足部队的需要。王刚决策从俄国引进先进的机型和生产线，又大幅度提高军费开支，为陆航兵团的大发展奠定了基础。但是直升机的制造工艺复杂，尤其是涡轴发动机－减速器和控制系统。要想掌握这些重型直升机的制造工艺是极为不易的。以日本的先进工业基础仍只能依靠美国提供的各型军用直升机。
年初哈尔滨、南昌、昌河三大直升机研制中心都在组织项目组全力消化引进的卡－50系列、卡－60和米－26的资料，推进其国产化。一得到金龙电池的消息，那些资深的专家就敏锐地感到金龙电池的发明对我国军用直升机的研制犹如神助，但是欲将其实用化难度和工作量都极大。一旦用电动机代替涡轴发动机－减速器来驱动主旋翼，那些复杂的供燃油和滑油的管路都不用了，巨大的噪声也将不复存在，优点是不言而喻的。直流电机的低速大扭矩在此场合很合用，而且尾部的反扭小旋翼可以用单独的电机驱动，可以省去复杂的传递装置。由于是金龙电池供电，用于调速的电压控制十分简单，直流电机的过载性能又突出，所以设计组决定用直流电机。可是电动机一向是以笨重著称的，尤其是直流电机。因此难点是开发大功率重量比的低速大扭矩直流电机。实际上汽油机原来也是很重的，只是经过多年的不懈努力才研制出高马力重量比的航空发动机，后来又被功率重量比更大的喷气机取代了。
国家科委立即组织了航空直流电机攻关项目组，经过极其艰辛的努力，历时9个月终于拿出了世界上第一台航空直流电机。电机工程师采用大磁通量的稀土材料和铝合金材料，完成了减重设计，功率重量比达到3.1千瓦/公斤。这款直升机专用直流电机，用于改装国产的 WZ－10武装直升机。这台1400千瓦的电动机如同一个巨大的园饼，正好贴合在直升机的顶上，直径与机身同宽，在1.2米以上，因此转动力矩大，它直接驱动巨大的旋翼。
与电动机攻关的同时，直升机项目组分出二支人马。一组负责改造我军现有的1千多架直升机的电气系统等，主要是拆除发电机、蓄电池和配电装置，装上金龙电池和新的配电装置，每架直升机都能减重不少，还提高了电气系统的可靠性。改装了新颖的半导体空调机，加装了高性能的热成象仪。直升机的性能也有了提高。他们的进展比较快。
另一组的任务要吃重得多，他们负责改造控制系统。对涡轴－旋翼的控制与对电动机－旋翼的控制是很不相同的，他们除了在理论上进行研究，更是用直升机进行试验以取得控制参数。一开始没有金龙电池就用电缆供电。高性能电动机没有就先把经过初步减重的电动机装上直升机，例如第一台装上WZ－10的1400千瓦的直流电机重达2000多公斤，好在也不带武器和燃油，对起飞总重5500公斤的WZ－10也无太大影响。让它拖着电缆测试各种飞行状态下的数据。
今天终于得以进行世界上第一架电动直升机的试飞了。这是件大事，总装备部副部长牛天星中将、郝志刚少将都来到了试飞场。这架展现在军方大员面前的WZ－10M与以往的WZ－ 10外形上都有很大的差异，机身背部的发动机－减速机不见了，只是一个圆盘状的超薄大直径的直流电机紧贴在顶部，它拥有1400千瓦功率，用于直接驱动主旋翼。直升机的气动特性有了改善。更惊人的是函道尾桨不见了，只有一根略粗一些的尾梁伸向后方，其端部有一片垂尾。这可是单旋翼的直升机啊。
郝志刚问旁边的总设计师霍田农：“我们也用上了美国人的环量控制技术造出了无尾桨直升机（注1）了吗？”
霍总笑着说道：“我来给大家介绍一下这架新生的宝贝吧。武直－10是二十世纪末从FaGuo引进法德合作开发的“虎”式武装直升机（注2）的技术，自行研制开发的轻型武装直升机。可以说除了武器和基本框架保留下来以外，我们对它来了个脱胎换骨的改造。先说小的方面，整机的电源电气系统彻底变了，电源质量和可靠性提高了，重量还减轻了不少。新的半导体空调机既轻、噪声又小，而且决无制冷剂泄漏的危险，飞行员会有切身体会。半导体强制冷热成象仪“探针”的性能是世界一流的。这些改进虽不起眼，却很实用。
“大的改进有三项，有二项大家一眼就看到了，第3项是眼睛看不出的，我先介绍。这副旋翼就是大名鼎鼎的‘隐形旋翼’，是我国的科技人员的一项创新,它大幅度地提高了直升机的战场生存能力。巨大的旋翼是直升机上最显眼的部件，美国人的 ‘阿达茨’ 火控系统（注3）就采用脉冲多普勒频率捷变雷达，利用多普勒效应来测出旋翼的转速，并通过计算机处理来消除假目标的回波，就能得到低空直升机的距离和三维数据。美国和俄国都搞出了隐形旋翼，我们的有点独创性，旋翼以高强度硬铝管作骨架，硬铝管上分三段涂复了三种强烈吸收不同波长雷达波的涂料，因为要研究一种能吸收各种波长的涂料是太困难了，翼面是特种碳纤维树脂可透射大部分雷达波。雷达波照射到高速旋转的这种旋翼上，一小部分被翼面吸收，透射到硬铝管涂层上的又被不同程度地强力吸收，再反射出来的雷达波，不但信号很弱，而且是些不连续回波被计算机当作‘杂波’处理掉了。这比涂在机翼表面要好多了，这些涂层受到翼面的保护。经对抗测试，证实了脉冲多普勒频率捷变雷达不能探测到低空的新型直升机。”
场上的“听众”都入迷了，“隐形”对于直升机来说是太重要了，美国人大吹大擂，化了那么多钱。我们现在也搞出来了，怎么能不入迷呢。
“郝少将刚才说的‘环流控制技术’，是美国人在上世纪九十年代初实用化的一项技术，他们去除了尾桨，在尾梁上开了长缝，通过侧向吹气使主旋翼的尾流在尾梁的两侧的速度不同，由此产生了平衡反扭矩的侧力。尾梁内没有喷出的气流流向尾部，从可控制的喷气锥直接喷出，以提供航向操纵推力。我们借用了这个概念，但有创新：这根尾梁的外壳由一台小电动机转动，由于附面效应主旋翼的尾流在尾梁的两侧形成了速度差，同样产生了平衡反扭力的侧力。只要控制转速就能提供航向操纵力。我们的方法节能、噪声更低。
“有一点需要指出，自从麦道公司推出ＭＤ５２０Ｎ无尾桨直升机后，这一技术并未得到更多的应用。原因是后来的直升机大都使用了涡轴喷气发动机，它们向后喷射的强大气流虽然提供了部分的前进推力，但极大地干扰了主旋翼吹向尾梁的下洗气流，导致环流控制力无法形成。我们WZ－10电动旋翼的下洗气流不受干扰地劲吹在尾梁上，尾梁外壳旋转后产生的环流侧向推力非常强劲。
“最主要的改进当然是以一台功率为1400千瓦的超薄、大直径（同机身一样宽）的低速大扭矩直流电机取代了二台涡轮轴发动机及其减速机构，直接驱动巨大的旋翼，由于不需要向尾桨传递动力，动力实际上有了相当的提高。虽然电动机的重量比涡轮轴发动机要大，但驱动装置的总体重量并未大多少；其强劲的动力（短时间可达2500多千瓦）把最高速度提高到380公里/小时。电动机是全封闭的，在低空飞行时根本不怕沙暴和飞鸟。
“机动性的改进更是出乎专家的意料之外。原有的直升机的动力装置多为自由涡轮式发动机，其动力涡轮与燃气发生器之间无机械连接，仅藉助气流联系起来。动力涡轮的转速对燃油阀处流量变化的响应，存在一定的滞后。在武装直升机高速机动时旋翼转速变化大和发动机响应滞后这两个方面的问题，使得旋翼和发动机更加不易时刻保持协调和功率匹配，不仅难以达到良好的机动性，而且在机动飞行中导致配平变化复杂，驾驶员工作负荷繁重。美俄等先进国家研制了极为复杂的智能增稳系统和恒转速调节器等，仍不足以彻底解决问题。而新型的直流电动机直接驱动的旋翼是刚性连接，一举解决了问题，而且直流电机在短时间内可以超额定功率1倍以上，功率裕度很大。在试飞中证明电动直升机的机动性和灵活性有了成倍的提高，将在直升机空战中拥有很大的优势。郝少将是行家，等一下可以亲自体验。
“在燃料方面优势就大多了：它使用最高级的金龙电池，能量密度高达12千瓦·时/公斤，已经与航空煤油的热值相同，但是直流电动机在很大的功率变化范围内的效率均高达 97％，而涡轮机加减速机构的总效率只有30％左右，通过传动杆向尾翼传递的动力（一般占总功率的13％）的损失就更大了。而且取消了原来的蓄电池、发电机、充电器等装置，而电池的体积只有煤油的五分之一都不到,只要航空煤油2/3重量的电池（安装了1000公斤金龙电池，可加装到1200公斤），航程反而可增加到近2000公里，最大续航时间为6小时40分。在外挂武器总重1500公斤不变的情况下，全机净重由5500公斤增加到6000公斤，主要是大大增强了装甲，提高了战场生存能力。
“请郝少将坐在后座的射击员位置亲自体验一下吧，当然也可以亲自驾驶一番啦。”
郝志刚早就跃跃欲试了，由于这是定型试飞，可以这么做的。直升机一启动，其优点就突出来了：运转时噪音之低，令习惯于震耳欲聋的发动机轰鸣的郝志刚简直不敢相信自己的耳朵了。
参加定型试飞的郝志刚的中央突击师的突击队员们对这架武装直升机的性能可以用欣喜若狂来形容。直升机一向被认为是操纵复杂、造价昂贵、维护费用同样高昂、耗油大，因此航程也短，驾驶员的工作条件又恶劣。你只要想一下，头顶上就是二台发出巨大轰鸣声的涡轮机和装满飞速转动齿轮的减速箱，无论什么隔音装置又有多大用处呢。所以名噪一时的美军的“阿帕奇”直升机，在科索沃战争中根本没有出动作战，在准备阶段的飞行中就摔掉了二架，还死了好几个飞行员。现在一切都变了：直流电机操纵和维护之简单是任何人都知道的，什么滑油系统、齿轮减速箱、复杂的供油系统都不见了；造价也大幅度降低；电动机的高效率大大提高了直升机的航程；驾驶员的工作条件得到了极大的改善，可以充分地发挥作战技能。隐形旋翼和2000公里的惊人航程对武装直升机的意义任何人都可以想象得到。
改装后的“武直－10M”在定型试飞中得到了军方的一致好评，其他型号的直升机均按此方案改装。
注1：无尾桨（ＮＯＴＡＲ）概念，1976年美国麦道公司开始了环量控制技术研究。１９９０年９月ＭＤ５２０Ｎ无尾桨直升机试飞成功，１９９１年取得ＦＡＡ适航证。无尾桨系统由尾梁前部的可变距风扇、带长缝的尾梁和尾部喷气锥组成。风扇提供低压气流，气流从尾梁长缝中侧向喷出，与旋翼尾流汇合形成环量控制，产生平衡反扭矩的侧力。剩余气流流从尾部可控制的喷气锥喷出，以提供航向操纵推力。消除了尾桨的振动和噪声；提高了安全性；机构简化，维护成本降低；改善了驾驶品质。消耗的功率与常规尾桨相当。
注2：虎式武装直升机，FaGuo航宇公司和德国MBD公司合作开发，预计2001年投入批量生产。串列双座，单旋翼带尾桨，机身低矮狭窄，二侧短翼各有二个挂架。基本的机架加上各种任务设备和武器形成系列机型。二种基本配置：
HCP：护航和火力支持的多用途型，可出口。（WZ－10引进其技术，并带采购合同）驾驶员在前舱，射击员在后舱。瞄准具在机身的顶棚上。30毫米的机炮在机头下方的转塔内，备弹450发，攻击距离1500（地面目标）或1200米（敌直升机）。短翼可挂载：8枚“霍特” 反坦克导弹加4枚“西北风”空空导弹；或44枚火箭弹加4枚“西北风”；或68枚火箭弹（22 ×2＋12×2）。挂载导弹或火箭弹后，要减少机炮的备弹量。
UHT：强调反装甲。射击员在前舱，驾驶员在后舱。瞄准具在旋翼轴的桨毂上。8枚“崔格特”发射后不管的反坦克导弹，射程500－8000米。也可挂载其他空空导弹。
二者有85％的相同部件。参数（括号内为UHT不同时的数据）：
极速332.4公里/小时（298.3公里/小时），出击速度287.2公里/小时（268.6），巡航速度229.8公里/小时，无地效悬停高度3500米（3200米）；使用内部油箱（1020公斤）最大航程800公里，最大续航时间3小时25分；最大油量（加外挂）1575公斤。
注3：“阿达茨”是瑞士和美国在九十年代初共同研制的、世界上第一种具有防空、反坦克双重作战能力的导弹武器系统。一具“脉冲多普勒频率捷变搜索雷达”探测直升机旋翼的转速，进而精确测出直升机的距离和三维坐标；光电装置具有精确跟踪能力和抗电子干扰能力。8枚导弹的发射架装置在M113履带装甲运输车上，车上还有8枚备用弹。战斗部为破片式外壳加空心装药聚能，两种引信：装光电近炸引信时，靠破片毁伤飞机；装触发引信时，靠高压高温金属射流穿透坦克装甲。有效距离6－8千米。
群龙飞舞
接着在俄国专家帮助下改装了引进的卡－50N“灰狼”和卡－52“短吻鳄”重型武装直升机，这对12吨级的重型机搭档，全面改装了动力系统，为这款同轴双旋翼的直升机，特殊设计了一台电动机MS－1500，把二台反向旋转的1500千瓦的大直径扁平的直流电机封装在一个机壳内，伸出机壳的二个同心轴分别驱动二付直径为14.5米旋翼，由于是直接驱动，功率与原来的涡轴发动机是相当的，又由于直流电机的特性，短时间内的功率还远远超过了原来的涡轮轴发动机，所以它们的最大速度和机动性都得到了提高。航程更是有了惊人的提高，达到2000公里。
改造了全机的供电系统，去除了燃油、滑油的管路。改装了半导体空调装置、微光夜视仪、半导体强制冷热成象仪。并在俄国专家的协助下，把这一切整合进主控计算机系统。节省下来的重量一部分用来加强装甲，一部分在空出来的空间内增加了机炮炮弹。这些惊诧万分的俄国专家看到经过改装后，外形简洁的电动“灰狼”武直－12M和电动“短吻鳄”（卡－52的外号）武直－13M，一致断言，除了隐形性能外，总体性能超过了美国的科曼奇武装直升机。
卡－60也是我国引进的一款卡莫夫公司的中型多功能直升机，可用于执行侦察，运送伞兵，向战区运送武器和弹药、撤离伤员、进行搜索救援行动、警戒和巡逻等战勤任务。最主要的是在战场上，俄国已经制定出卡-50N与卡-60武装运输直升机协同作战的战术。
对它的改装主要是以一台1600千瓦的电动机代替2台涡轴发动机和减速箱直接驱动主旋翼，由于采用无尾桨技术涉及的变动太大，以另一台小电机直接驱动函道尾桨，所以升力超过了原来的，再利用其强劲的结构把最大起飞重量提高到7000公斤，巡航速度仍提高到260 公里。航程则提高到2000公里。由于电池的体积比燃油箱小得多，机舱体积也增大了。新机型在进行电子战配置时更是大显身手，金龙电池的强劲而稳定的电源提高了电子设备的性能，并大大地简化了机上的供配电系统，提高了系统的可靠性。新的电动卡－60的性能有了全面的提升，被命名为Z－15M，用于全面取代Z－9。
俄国专家同时帮助改装了世界上最大的超重型的米－26运输直升机，它那32米直径的8 叶巨大旋翼，改由1台14500千瓦的超大功率低速大扭矩直流电机直接驱动，代替二台11557 轴马力的涡轴发动机和减速机组，另一台小电机直接驱动尾翼。高宽长为3×3.2×20米的通长货舱可放置2辆卡车或2辆BMD伞兵坦克或者100名全装士兵；7000公斤的燃油改为7500公斤金龙电池后，航程从800公里提高到2200公里（这点俄国专家是不知道的）。大大降低了运输成本，也极大地提高了我军的垂直运输能力。由于电动机的设备和操纵都很简单，机组人员由4名减为2名。可以说我国强大的陆军突击部队是如虎添翼。国产的电动米－26被命名为直－14M。
我军在上世纪八十年代曾经引进了24架美制“黑鹰”直升机（注1），至今还有17架能飞行，但维修费用很高，主要是要经过多重曲折才能买到备件，尤其是发动机的部件。这次也得到了解决。以直流电动机取代了它的主发动机，以一台小电动机单独驱动尾翼。拆除了油箱和输油管道，装上了金龙电池组。自然也安装了新型热成象仪和半导体空调装置。还恢复了3架。这一下有20架电动“黑鹰”可供使用了。性能当然大大超过原来的“黑鹰”啦。
注1：ＵＨ—６０Ａ（出口编号S－70A）“黑鹰”，陆军突击运输型。西科斯基公司为美军研制的，１９７９年６月服役。采用带尾桨的单旋翼布局，２台涡轮轴发动机，单台功率２８００～３８００轴马力。机身扁平贴地，可载３个空勤人员及１４名士兵；外吊能力３６３０千克；可运送１０５毫米榴弹炮、５名炮手及５０发炮弹，机舱壁有自卫机炮１～２门。有垂尾与平尾。后三点耐冲击起落架。机身侧面有大型滑动舱门。
大洋天灯11月15日
新机型的开发才真正显示了设计组的功力。海军的航母集群极需舰载预警机，前苏联由乌克兰制造的A-72舰载预警机，性能并不出众，探测距离200公里，留空时间才4－4.5小时，起飞时要靠一台助推发动机。英国的“海王”AEW直升机预警机，我国已引进，它安装一部“搜水”雷达，探测距离160公里，留空时间仅4小时，但无指挥能力。目前只有美国的 E－2C是性能较好的舰载预警机，当然是无法引进的了。
