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航空工業直升機所:國產直升機的涅槃之路

AC313應急救援物資運送演練

AC313在5200米珠峰登山大本營

AC311高原試飛

AV500

AC311A高原試飛團隊

2008汶川大地震發生後,新中國成立以來規模最大的直升機行動在川西北上空展開。5月14日,第一架直升機穿破阻隔了40多個小時的世界,飛抵汶川。當地人拿出紅綢帶,盡情揮舞,「吉祥鳥來了,我們有救了。」

在地震搶險救災的現場上,一批又一批運輸直升機翻山越嶺,穿梭在山崗、峽谷之間,降落在田間、道旁,時而在樹梢高度上懸停,時而沿著地表低飛,緊張有序地執行搶險救災任務。在這場與時間賽跑的生死救援中,可以垂直起降、空中懸停的直升機發揮了不可替代的獨特作用。

我國直升機泰斗王適存先生曾說過:「車船受限於江海,汽車、火車受限於道路,飛機受限於機場,只有直升機是萬用的航空器、萬歲的交通工具,可以『萬類霜天競自由』。」在應急救援領域,直升機將其特性發揮得淋漓盡致。

地震造成大量「孤島」,必須依靠直升機來打通「生命通道」;在陸路交通中斷的情況下,只能依靠直升機第一時間轉運傷員;震區物質缺乏,必須靠直升機才能將物資準確送達。抗震救災攻堅戰中,是直升機第一個將中央領導和救護人員送入災區;是直升機第一個抵達汶川、映秀等重災區;是直升機第一個將藥品、食品送入災區;是直升機第一個從災區運出傷員;是直升機第一個將通訊設備送到災區;是直升機第一次將超過13噸的重型設備運上唐家山堰塞湖;是直升機給數百萬災區群眾送去了食品、藥品和生的希望,把萬餘名重傷員從死亡的邊緣拉到安全地界。

國產直升機執行救援任務

四川汶川地震災情牽動直升機所幹部職工的心,航空工業直升機所積極響應黨中央、國務院的號召,按照集團公司黨組的要求,從各專業抽調了技術骨幹,成立了10餘人的直升機技術服務保障隊伍,由所領導帶隊前往四川地震災區,為執行救災任務的直8進行現場技術服務保障工作,為直升機提供現場加改裝以執行噴洒防疫藥劑任務。國產直升機執行救援任務分工明確,全天候頻頻出動,及時搶救了大批傷員,轉運了危險地帶大量災民。

雖然在汶川抗震救災中,國家及時調用國內外可用的直升機資源,取得了非常好的救災效果,但也暴露出一些我國直升機行業需要重視的問題:一是國內軍民用直升機數量太少,到了幾乎無機可調的地步,對於地處山區的汶川這樣的大範圍、大強度地震來說,需要救援直升機應在500架以上,但國內真正在地震中能發揮較大作用的中大型直升機數量實在太少。二是國內沒有重型運輸直升機,現有的直升機無法滿足國家經濟建設、抗震救災等實際使用需求。三是國產直升機高原性能還有待加強,在環境惡劣的地區執行任務對直升機的性能要求非常高,汶川救災過程中,天空中飛行的大部分是「萬國牌」的國外直升機,而國產直升機只有直8、直9等少量機型,且國產直升機在高原性能方面與國外直升機尚有一定差距。四是我國裝備的直升機機載設備比較落後,導致直升機對執行任務區域的氣候環境要求較高,遇到不好的天氣,直升機出勤率較低。

汶川地震後,時任總理的溫家寶曾向北京航空航天大學學生談及這一話題。他說,處理堰塞湖時我們不得不租用外國直升機,「這很刺痛我的心」。

研製高原型直升機

大災難凸顯了直升機的巨大作用,也喚醒了國人對國產直升機的認識,更讓我國直升機工業部門感知了肩頭的重任。

2008年,航空工業直升機人開始研發AC313直升機,徐朝梁擔任該型號總設計師,他重組了研發團隊,瞄準國際先進水平,開始了高原型機研製新的征程。2010年3月18日,國產大型民用直升機AC313在江西景德鎮成功實現首飛。為滿足高原地區搶險救災等需求,AC313直升機先後兩次赴素有世界屋脊之稱的青藏高原試驗試飛,首次開闢了玉樹-共和-格爾木-拉薩-羊八井-日喀則-珠峰登山大本營之間的直升機青藏高原通航路線,在最苛刻的高高原環境按適航要求驗證了性能品質及其安全性,突破並掌握了多發民用直升機高原A類起降性能驗證等高風險科目試飛驗證技術,屬世界首創。隨後,AC313陸續飛越8000米,登陸海拔5200米珠峰大本營,創造了大型民用直升機升限及起降高度世界紀錄。2016年,兩架AC313直升機圓滿完成武警部隊「衛士-16崑崙」為期5天的反恐維穩演習任務,首開國產直升機在海拔4000米以上的高原山區空中偵察、投送兵力、運送通信器材執行實戰任務的先河,實現歷史性突破。

除了AC313外,直升機所還研發了AC311A、AV500、AV500W等可適用於高原地區使用的軍民用無人機,滿足不同用戶需求。

提升國產直升機的高原性能

高原地區嚴峻的自然環境、地形地理條件也為直升機的運用帶來了較大挑戰。高原地區平均海拔高,大氣壓力下降,空氣密度低,尤其是含氧量降低,而直升機的起降及飛行依靠空氣動力和發動機,稀薄的空氣會對這方面的性能造成非常不利的影響。並且由於大氣密度和雷諾數低,直升機旋翼的升力特性會明顯下降。在同一旋翼槳距的情況下,隨著海拔高度的增加,旋翼拉力會明顯下降,當高度超過4000米時,其拉力會下降30%左右,這樣就需要發動機功率來平衡,但是空氣稀薄、含氧量下降又會影響發動機的性能。根據相關資料,當海拔超過3000米時,空氣中的含氧量只有平原地區的一半,發動機功率可能會下降10%左右。

近10年來,針對高原使用特點,直升機所著力提升國產直升機的高原性能,針對旋翼系統能力提升、發動機能力升級、創新材料和裝配技術研究等方面做了大量技術探索工作,部分成果已經成功應用於型號研製,國產直升機的高原性能穩步提升,AC311A等型號已陸續交付高原通航用戶。目前,我國高原直升機的基本性能指標已居於世界先進水平,成為我國直升機差異化發展的亮點。

攻克直升機旋翼防/除冰技術

在長江以北的沿海地區和西部高原地區,在海拔六七千米以下的低空,廣泛分布著能使飛行器結冰的雲層,而直升機又恰恰活動在這個空間。旋翼系統作為直升機的關鍵動部件,為直升機提供升力、操縱力等,實現直升機的各種運動,倘若旋翼結冰,其氣動、平衡和動力學特性將被改變,將嚴重危及直升機的飛行安全。因此,要徹底解決直升機高原使用問題,必須突破直升機旋翼防/除冰技術。

旋翼防/除冰技術涉及多學科和多專業的交叉耦合,研製流程複雜,技術難度高,試驗耗資巨大。目前,世界上全面掌握直升機旋翼防/除冰技術的直升機公司屈指可數,而掌握槳葉加熱組件核心成品的更是少之又少,正因如此,世界各大直升機公司都將旋翼防/除冰技術列為其重要商業機密,其技術絕少外露,對於加熱組件更是世界範圍內嚴禁技術轉讓。

直升機所立足國內自主研製,組建了以黨員為主體的旋翼防/除冰系統攻關團隊。科研人員發揚勇於擔當、攻堅克難的精神,重點攻克旋翼防/除冰總體設計和加熱組件研製兩大核心技術,通過兩年多的拼搏,成功研製出了國內首套旋翼防/除冰系統,並於2014年通過了冰風洞結冰環境防/除冰試驗、噴洒塔結冰環境防/除冰科研試驗考核,攻克了這項我國急需的直升機通用技術,為國產直升機實現全疆域飛行奠定基礎。

飛上高原是幾代直升機人的夢想,在國產直升機近十年的發展進程中,汶川地震是一個特殊的轉折點。在服務國計民生的道路上,國產直升機可能會遲到,但絕對不會缺席。

近10年來,中國直升機工業形成「軍民融合,一機多型,系列發展」的全譜系化發展格局。多型國產直升機經受了高原、高寒、高溫以及海洋等各種嚴酷環境的考驗,國產直升機飛行範圍能夠覆蓋我國陸地海洋全部疆域。在建設中國特色社會主義強國的偉大征程上,「航空」是我們的使命和責任,「報國」是我們的初心和志向,為了國家至高無上利益,為了祖國直升機事業,航空人將砥礪奮進、矢志不渝。


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