高原運輸、應急救援再添硬核生力軍

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導語：在我國自主研製衆多飛行器構成的航空器譜系之中，由一支由各型民用直升機所構成而被稱爲“吉祥鳥”家族。而不久前，這個家族迎來了新成員——AC332直升機。與前輩們相比，它有哪些新特點，又將爲“吉祥鳥”家族在民用航空領域帶來哪些新成就？

一、小“飛”機，大用途

隨着近年我國航空工業與航空市場的“兩開花”，國產直升機在供需領域都得到了長足發展。僅就技術水平而言，以直-20/AC-313等中/重型直升機代表了我國軍、民用直升機技術的頂端。

在通用航空領域，由於靈活性好，使用成本低、運營門檻低等特點，4噸級以下的輕小型直升機纔是主流：截至2020年末，國內1347架在冊旋翼類通用航空器中，4噸級以下的輕小型直升機超過8成，廣泛應用於救援救災、觀光旅行、教練飛行、警務執法等領域。

但另一方面，通航市場井噴發展的紅利並未充分惠及國內直升機工業，保有量中僅有5%由國內直升機廠商供應。原因在於現有國產民用直升機大多由軍用型號發展而來，對於通航企業最關心的實用性、經濟性等考慮不夠，且在高原作業、醫療救護、搜索救援等細分領域市場貼合度不足。自2015年起， AC-332直升機首次在國內“基於需求側概念”研製，在3-4噸級民用直升機市場上向世界老牌直升機廠商發起挑戰。

二、爲了飛得“666”，“吉祥鳥”都有哪些新突破

我國山地高原面積總計佔國土面積66%，複雜環境使AC-332也對高原性能作相應優化：可在海拔4500米、標準大氣（ISA）+25℃起降條件下，實現飛行高度6000米、航程600公里和商載600公斤。較升級換代前輩（AC312E）性能提升超過20%以上，能滿足目前國內高原地區現有及規劃機場間起降執行轉運任務需求。爲這隻“吉祥鳥”展翅高飛，國內研發團隊也在研製中創下多個“首次”。

（1）飛躍巔峰的“吉祥鳥”尾巴上有這個小秘密

對常需要在高原山地間穿梭的AC-332而言，受大氣壓力低，空氣密度小、複雜氣流渦旋等影響，直升機在自轉下滑階段失速仰角較平常飛行更小且失速過程更爲急劇。這就需要改善高原低空超低空飛行時直升機的縱向穩定性。設計團隊通過全機風洞實驗進行大量數值模擬，首次將前緣縫翼技術應用在 AC-332平尾設計中。與歐洲等國直升機廠商採用平尾緣條或雙層平尾的解決方案相比，AC-332在不明顯增加飛行阻力的情況下，明顯提高了全機縱向穩定範圍、提升其飛行品質,其飛行仰角可達﹢40°~-25°，也使中航工業成爲全球唯二掌握並在產品上規模應用該技術的廠商。

（2）如何保障“吉祥鳥”飛冰舞雪

在西北等高原高寒地區飛行時，不可避免要面臨-10℃條件冰雪、凍雨等天氣，對直升機既有旋翼結冰的風險更有更有進氣道結冰導致的隱患，這就需要研製相應的進氣道防冰系統並作大量實驗驗證有效性。爲此AC-332立足於現有冰風洞條件，在國內首次採用1∶1進氣道試驗件和模擬發動機吸氣設備，開展民用直升機動力進氣系統防冰適航驗證試驗，在設計上能在確保AC-332的動力系統能在-９~-１℃、液態水含量不小於0.3g/m³、水滴平均有效直徑不小於２０μm大氣條件下保障發動機慢車狀態穩定運轉30分鐘併成功起降,及-15℃/6km的連續最大大氣結冰狀態下仍能安全運轉保障飛行。

（3）飛得“安心”更要飛得“舒心”

在惡劣條件下飛行，不僅考驗AC-332直升機能飛多快、多高、多遠這樣的“硬功夫”，讓人與設備舒服、可靠工作的“軟實力”同樣重要。比如保障適宜溫度、溼度與通風等空勤人員飛行時的正常生理需求；面對集成度、功率不斷提高的動力系統與航電設備需要能及時把熱量導出機外確保不宕機。傳統直升機會選裝獨立的通風加溫除霧和循環制冷系統，需要從發動機引流並佔用大量電氣功率，影響動力與航電系統的發揮。而AC-332在國內首次應用環控控制系統與機電綜合管理系統控制集成技術，將原本相對獨立二者的用電設備、驅動設備等通過數字總線與集成控制器進行集中管理，以分佈的傳感器監測溫度、溼度、壓力和陽光輻射等參數進行智能控制。在降低系統重量的同時減少功耗、提高系統效率，讓直升機動力與電力系統更“省力”，乘員更省心。

三、緊急救命背後，“吉祥鳥”做出了哪些努力

在AC-332研製伊始一個重要定位，就是在全疆域執行空中緊急醫療救援任務（EMS）。而醫療救援直升機除了飛得快、飛得高等硬指標，如何優化機體設計，以在分秒必爭的急救任務中能儘快轉運傷病員這一軟指標同樣至關重要。

（1）爲生命開闢“專屬通道”

圍繞這一需求，AC-332與類似等級的H135、H145直升機相比，在外形尺寸增加不多的情況下空間明顯提升，客艙+貨倉接近7m³；並在結構上進行創新，成爲國內首個採用蛤殼式後艙門的輕型直升機。這使它不像國內現有的其它輕型直升機那樣需要從側門橫向推入，再旋轉90度後進行固定，而可直接由尾艙門通過“香蕉板”將最大承重120KG擔架推滑入機艙，極大提升傷病員轉運速度。

（2）讓“生命接力”又快又安全。

對於直升機在地面啓動狀態下進行人員作業時，轉動的尾槳始終是一個危險因素，中、重型直升機因尾槳通常離機艙尾部位置較高較遠而容易避開它。但對於AC-332輕型直升機而言，由於尺寸限制使旋轉的尾槳帶來風險不可避免。爲有效利用起蛤殼式後艙門這一生命通道，AC-332專門採用了高尾樑高置涵道式尾槳。這種結構的尾槳槳葉短而片數多,整個尾槳安裝在流線型的環形通道內，籠罩設計能大大提高地面工作人員在直升機附近的安全、降低作業噪聲，使AC-322在轉運過程中不必“完全熄火”即可讓人員與重要物資快速從尾艙門登機。且對經常會在位於鬧市區的醫院進行起降的AC-332而言安全性更高、對環境影響更小。

（3）如何定製“吉祥鳥”的專屬“尾巴”

儘管AC-332並非首個採用涵道式尾槳的國產直升機，但此前如AC-312/HC-120等涵道式尾槳直升機多爲許可生產。針對AC-332的氣動佈局迥異，在2016年國內自主研製了一套全尺寸涵道尾槳性能實驗臺，首次開展地面條件下完全模擬真機進行性能實驗，檢測包括涵道尾槳的拉力、轉速、扭矩、功率等參數,解決了尾槳拉力測量、涵道結構支持剛度、高速軸同軸度調整、涵道結構變形對傳動軸影響等關鍵技術問題；又在2019年前後開展了包括噪聲特性等一系列風洞實驗。在爲AC-332研製出“合身”的涵道式尾槳的同時，也爲我國未來直升機旋翼實驗能力和技術發展積累了工程經驗。

結語：

作爲我國第一種完全按照市場需求設計的民用直升機，AC-332直升機無疑是國內航空工業的砥礪之作，萬金油的它也爲我國航空應急救援體系和高原地區通航運營添上硬核新裝備。在AC-332之後，我國“吉祥鳥”家族的譜系也將不斷細化豐富，並在今後有更多機會以更多形式“飛入尋常百姓家”。

參考文獻：

[1] 光明網.《突破多項關鍵技術“吉祥鳥”直升機AC332展翅高飛》.2023.4.10

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[3]楊國茹，張文展，左陽.淺析智能控制技術在民用直升機環控系統中的應用[N].第二屆民用飛機機電系統國際論壇論文集.2015.