红色飞龙在天——米里设计局系列直升机(4):巨大的米-10/米12

明鸿羽 2023-11-19 23:00:10

苏联时代,国土广袤,地跨欧亚两大洲,东西最远距离达1万多公里,南北约五千公里,总国土面积达到2240.22万平方千米,与北美洲面积相当。因此苏联研发的各类重型武器经常需要在广大的国土上进行机动运输。米-6运输直升机服役后,广泛应用大幅缩短了各种建筑和安装工作所需的时间,从而产生了极大的经济效益。但是米-6运输直升机在当时运输货物的时候经常会遇到运输货物尺寸过大无法运输和自身重量与载荷之间不均衡的问题。

米-6运输直升机

在直升机大规模被使用之后不久,人们就产生了利用直升机作为“飞行起重机”从事繁重的建筑工作的想法。1955年,西科斯基首次公开谈到他希望打造一种“起重机”型式的直升机,相比于常规直升机的“内部运载”方式,该型直升机将主要通过“外部运载”来实现货物的运输。在1956年的时候,西科斯基首先在S-56的动力传动系统部件基础上搭建了一个框架结构的“空中起重机”全尺寸模型,以此来评估这样一种直升机的可行性和运载能力。

S-56直升机

空中起重机概念模型

1959年,西科斯基公司完成了S-60的研制工作,并应美国军方的邀请,展开了多次飞行演示,并进行了一系列任务作业测试,获得了美国陆军的一致好评。S-60起重直升机飞行测试的成功,西科斯基获得了联合飞机公司的全力支持,继续开发成熟度更高的原型机。1962年,西科斯基飞机公司S-64“空中吊车”(军用型号则为CH-54 塔赫)的问世,使这一概念向前迈进了一步。S-64能够快速、安全地运送货物,并且有着极高的转运效率。S-64衍生了多种货运模块,这些模块可用于“伪内部货运”、人员运输、医疗后送、消防和紧急维修等任务。

S-60原型机

S-60吊运直升机

S-64参与工程维修

S-64消防直升机

在越南战争中,CH-54常被美国军用来投放BLU-82巨型炸弹

S-64标准货运模块

因此在米-6直升机的基础上,研制生产一种专门用于起重的直升机将会有更加美好的前景。此外,这种直升机研制起来将会更快、更经济:采用可靠性已经通过实践验证的部件将大幅提升直升机的可行性,简化的设计与研制程序可以使研制出来的直升机能够快速投入使用。

米-10直升机:

1958年2月20日,根据部长会议颁布的指令,暂时命名为V-10的新型直升机的研制工作正式开始。根据该指令,米里设计局将研制出一种专门用于起重的直升机,利用外用悬吊装置运送货物。根据最初的设计方案,这种直升机将能够把12吨的载荷运送250千米的距离,或者将15吨的载荷运送较短的距离。

米-10直升机原本的计划是用于运输大型的货物而设计的,主要用于吊运巡航导弹和弹道导弹,当时军方提出的设计需求是载重量为12吨,能续航250千米,米里设计局根据需求,在当时最大的单旋翼直升机米-6直升机基础上进行优化改进。

米-10直升机

1960年首架米-10原型机开始试飞。1961年第二架原型机在图希诺机场举行的航空节上首次公开展出。米-10和米-6在座舱窗口线上部几乎是相同的,但米-10机身的高度明显降低,尾梁下沉,使得变平的下表面一直延伸到尾部。米-10没有米-6那种固定短翼从数据上来看,米-10直升机长度为32.86米、旋翼直径35米,机身高9.8米、空重27.3吨,其总体布局被分为上下两层,特别有辨识度。

米-10直升机

米-10上层主要借鉴了米-6的整体机身,在保留了机身整体的旋翼、变速器和动力装置外,去掉了原机身上面的短翼;机身机舱窗线的下方则做了优化,将机身的厚度做了大量的缩减,使得机身腹部变得更加的平坦,并且一直延伸到机尾形成一个整体的平面,整体的机身都做了加长,用于提供更大的空间用于运输与储存燃油。

机舱内的副油箱

米-10直升机也和米-6的动力能力相一致:主要使用两部“索洛维耶夫” D-25V涡轮轴发动机为机身提供动力,这款发动机每一台能输出5500匹马力;同时在机身内部有一个内部燃油箱,机身两侧还有额外的两个外挂油箱,这些油箱的总载油量为9000升,特殊情况下也可以在机舱内附加两个辅助油箱用以提升续航里程。能够让米-10的最高速度达到每小时350公里,平均时速也能达到每小时180公里。直升机的续航距离为250公里,最大升限为3000米,非常适合进行中距离的运输起降。

D-25V涡轮轴发动机

米-10直升机

米-10采用了高的长行程四点式起落架,主轮距有6米多,满载时机身下表面离地高度达3.75米,因而可以使直升机滑行至所携带的货物上面,便于运送庞大的货物,如建筑物的预制件。机身下面可装轮式载货平台,平台由液压夹具固定,液压夹具可在座舱内或用手提控制台操纵。如不用载货平台,用液压夹具可起吊长20米,宽10米,高3.1米的货物。可以塞进一辆公交车或者一栋3.75米高的房屋。座舱内可装载附加货物或旅客。当时的最大外部吊挂重量可以达到8吨,而使用大型金属平台可以达到15吨的最大挂载重量,这个实力在当时堪称是极强的存在之一。

米-10吊运房屋

米-10吊运房屋

米-10吊运公交

米-10吊运公交

米-10吊运货车

为了满足西伯利亚恶略环境下使用,米-10的机舱内配备了加温设备和氧气设施,在较寒冷或者是空气稀薄的情况下可以保证机内成员的安全,内部货仓基本上可以满足当时人员运输和货物运输的需求。

1961年9月,它带着15吨的载荷飞上了2326米的高度。1965年,改进后的它又带着15吨、20吨、25吨的载荷飞到了2840米的高度,加上其他一些记录,当时米-10共创造了八项世界纪录。

1965年巴黎航展上,首次亮相的米-10展位就被西方媒体围了个水泄不通,之后有不少欧洲国家都购买了一些民用版的米-10来进行货物运输,甚至美国也有公司来购买这款飞机,用于吊装石油配件。与同一时期的美军CH-54相比,米-10在许多方面都要优于对手,成为那个年代有名的“运输能手”。

米-10吊运工程设备

米-10吊运工程设备

米-10在量产之后并没有进入军方服役,因为当时的军方对这种直升机失去了兴趣,认为米-10运输直升机在低速飞行时震动过大,噪音过大,一起飞如同打雷一般;结构设计不合理,机身下面的液压夹具不稳定;稳定性欠佳,很容易出现“头重脚轻”的情况造成侧翻。在起降过程中稳定性不足等问题会存在不少隐患。

米-10直升机

但米-10已经量产,如何不让这款飞机闲置下来,也成了苏联方面的一大难题,经过改造,其改进型号米-10K正式诞生。在保留原本的优势之外,将早期型号夸张的起落架进行了缩短,并在机鼻下方增加了可以控制直升机状态的吊运观察舱。此后米-10K投入到民间运输方面,负责大件运输工作,尤其在道路水平不佳的西伯利亚及远东地区,米-10K成为了一大主力。

米-10

米-10K“哈克”B和米-10类似,1966年3月26日在莫斯科首次公开展出。该型在设计方面作了一些改进,降低了起落架的高度,尾梁更细。该型仅适于吊挂货物。米-10K只有2名驾驶员操纵。前机身下面有一个吊舱,内设整套的飞行控制装置和面向后的座椅。悬停时由吊舱中的1名驾驶员操纵直升机,同时,对装载、卸载和起吊等视界不会受到限制。米-10K的最大吊挂载荷初始时为11100千克,但预计采用Д-25BФ涡轮轴发动机后增加到约14000千克,D-25BФ发动机的单台功率为4848千瓦(6590轴马力)。除米-10K之外,还有一种改型外观上的变化就是——三点式起落架的米-10R。

米-10

米-10K

米-10R

米-10直升机还拥有先进的无线电台,以及机内通话装置,飞行员可以在装卸作业时,和舱内及地面人员即时沟通。米-10直升机配备的无线罗盘、无线电高度表,可以在进行大型设备起吊、装配时,帮助它能够准确定位和提供配套数据支持。以下图吊装卡车为例,机组基本可以实现盲吊,大长腿高大威猛只要位置基本准确,实际起吊操作起来不复杂。

米-10主要用于苏联空军和民航,截至20世纪70年代末大约交付了80多架。1971年曾暂时停产,1977年又短期恢复小批量生产,到1986年末,苏联至少还有14架仍在使用。2012年,米-10K的最大数量拥有者——俄罗斯乌塔航空(UTair)决定逐步退役这款使用了50余年的“老家伙”。曾经的“运输能手”也走到了职业生涯的尽头,成为了一代又一代飞行员心中那个不朽的传奇。

乌塔航空的米-10K

绰号:哈克、镰刀

空重:24680千克

最大起飞重量:43700千克

旋翼直径:35米

旋翼桨盘面积:962平方米

尾桨直径 :6.3米

机长:32.86米

机高:7.8米

主轮距:5米

前主轮距:8.74米

发动机:两台4101千瓦(5576轴马力)Д25B型涡轮轴发动机

最大平飞速度:250公里/小时

作战航程:795公里

作战半径:

升限:3000米

航电:十分先进的自动驾驶仪器和导航系统,所以它可以进行全天候作业。同时它还拥有无线电台、机内通话装置,飞行员在作业时可以进行良好的沟通和交流,对周边环境也能及时地汇报。米-10拥有的无线罗盘和无线电高度表也可以帮助它确定位置和直升机任务进行过程中的其他数据。

武器:

客舱容积:60立方米

载重量:最大载重(包括平台)15000千克;最大吊挂载重8000千克

乘员:2名

产量:80多架

米-10直升机

米-10直升机

米-10直升机

米-10直升机

米-12直升机:

二战以后,苏联陆军的人数虽有所下降,但苏联对于陆军武器装备的发展仍然相当重视。苏军在认真总结了战争时期经验教训的基础上,将德国的“闪电战”思想进一步发扬光大,以“大纵深、高速度”为作战基本理念,配之以庞大的地面部队和先进的武器装备,形成了冷战时期最为强大的地面力量。

但在苏联广袤泥泞的大地上,转运重型装备极其噩梦,而重型直升机是解决方案之一。苏联迫切需求一种直升机能用于运送弹道导弹和巡航导弹、防空装置、自行火炮装备(包括苏-100)、T-54和T-62坦克以及装甲运输车等总计超过80种不同的作作战装备。

SU-100自行火炮

米-6直升机问世之初所展示的能力表明它是当时世界上最强的垂直起降运输直升机,这是其他飞行器无法比拟的。但是随着美苏争霸的进一步白热化,重型作战装备运送的需求也进一步提高,促使着两国竞相开展重型直升机的研制和改进工作。米里直升机试验设计室的设计师们也认为,运输直升机的尺寸和载荷还是可以进一步增加的。

1959年苏联军方旨在研制一款载重能力可以超过20吨,且拥有非常良好的战场适应能力的直升机,以应对苏联广袤的国土与并不发达的公路和航空交通系统。于是米里设计局开始其最初的超大型重型运输直升机的项目研究工作,这种直升机被命名为V-12,代号为伊扎尔65(Izdeliye 65)。

1961年,苏联国家航空技术委员会(GKAT)签署一份文件,分派给米里设计局一项任务,要求其研制一种能够运送20~25吨货物的直升机;此后,苏联部长会议下达正式的命令,要求米里设计局研制V-12直升机,其载荷要与安东诺夫设计局正在研制的安-22型运输机相似。该型直升机旨在运送各种重达25吨的作战物资,包括伊扎尔8K67(悬崖SS-9),8K75(黑羚羊SS-8)和8K82型(UR-500质子号运载火箭)等洲际弹道导弹。

SS-8黑羚羊弹道导弹

SS-9悬崖弹道导弹

质子号运载火箭

在V-12前,米里设计局制造的所有直升机均采用常规单旋翼构型,这其中包括米-1、米-4、米-6和米-10。如果采用常规构型,需要研发新型发动机和超强功率减速器,甚至要解决其他一些复杂的技术难题。米里设计局力图寻求另外的旋翼布局,提出了几种备选方案。对这些方案进行详细分析并考虑了所有可能的情况,其中包括未来该直升机的生产条件。米里设计局的专家们甚至还对三旋翼甚至四旋翼布局进行了分析。

雅克-24

米里设计局对纵列式直升机进行了飞行试验,深入研究了此种构型的飞行特性,但雅克-24直升机出现了前后减速器加载不平衡、振动较大以及飞行中直升机不稳定的现象。因而,设计局中断了纵列式布局的研究。

二战时德国的FW-61直升机

二战时德国的Fa-223直升机

米-12早期概念之一

早在二战之前,德国就制造了横列式布局的直升机。在苏联,布拉图欣设计局和卡莫夫设计局也进行过此种布局直升机的研究。米里设计局宣布进行最好构型设计的评选,方案评比由设计草图拉开序幕。难点在于如何规避横列式布局中固有的振动,以及可能在发动机末端出现的危险共振。米里设计局提出了建设性的方案:卸除远离机身一侧构架的承力装置,并改进机翼支撑形式。窄化靠近机身一侧的机翼,加宽机翼另一侧,从而能保证实现所要求的载重。米里设计局的这一创新构型分别在英国、美国、法国和意大利获取了专利。

V-12

经过6年的紧张研制,于1965年开始制造首架原型机,并于1968年首架原型机制造完毕,同年7月10日实现首飞。 1969年8月6日完成了首次极限载重测试,在2255米的高空中,完成载重44吨的飞行任务。1968年首飞后一直是世界上能飞的最大直升机,1969年2月22日,带31吨有效载荷的米-12直升机飞到2350米的高度,创造了有效载荷和高度新的世界纪录。这一高度打破了最大载重下爬升到2000米高度的纪录,而且也打破了20000千克,25000千克和30000千克有效载重的高度纪录。

米-12直升机

米-12直升机

1969年8月6日,带40.2吨有效载荷的米-12飞到了2250米的高度,这一纪录迄今仍未被打破。当时机上载6名机组人员该机还创造了有效载重35000千克和40000千克的有效载重—高度纪录。米-12总计创下了7项世界纪录。米里设计局因米-12研制中取得的突出成绩荣获了美国直升机协会颁发的西科斯基奖。米-12以屡创纪录的良好表现让苏联空军名扬天下。

米-12直升机

米-12直升机

1971年,米-12在布尔歇举办的第29届巴黎航展上成功展出,被誉为“航展上的明星”。随后,在巴黎、哥本哈根和柏林先后进行了飞行表演。米-12直升机尺寸几乎是美国最重直升机CH-53和CH-47的两倍,而重量则是其4倍。是航空史上建造尺寸最大、最重的直升机。机长37米、机高12.5米、包含旋翼宽达67米、内部货舱标准28.15×4.4×4.4米。空重70吨,最大起飞重量105吨。

米-12在航展

米-12巨大的机身

米-12巨大的机身

米-12的整体设计就是以一对并列的旋翼去推动一个运输机的机身,其机身是常规运输机设计,采用全金属硬壳式结构,其前方驾驶舱被分成上下两层,下层为正(左边)副(右边)驾驶员座位,在其后方为机械工程师和电器工程师座位,在其上为领航员和雷达操作员座位,在驾驶舱后方为乘客舱,在其左右两边皆有可折起的座椅(共50个),在其上方有一个可以沿着机身前后移动的起重机,此起重机有4个吊钩,当要把乘客舱运货时可帮忙吊起总共10吨的货物,机尾门可以打开并有有斜板以方便货物进出,其机身后方有一般飞机的垂直尾翼和水平尾翼,在水平尾翼端有稳定鳍。

米-12直升机

米-12有一对向上斜的机翼,可在向前飞时产生一部分昇力,这可说是苏联大型直升机的特点,其机翼后方有襟翼,但这对机翼采用近机身窄而近发动机阔的设计,这样能把下洗气流拍打机翼引起的旋翼效率损失减至最少。其动力为4俱各6500匹马力的D-25VF涡轮轴发动机,每两个为一组分别被安装到左右机翼翼端,推动一对反向转动的大型5叶金属制旋翼,两个旋翼都有同步轴去保证转动一致,当其中一边发动机不能动都会保证另一边发动机仍可以一致地转动左右旋翼。米-12的发动机短舱设计也颇具特色,采用可折叠的发动机罩,不再需要依靠地面扶梯就能进行发动机维护。机组人员可以从驾驶舱走出,穿过机翼站在掀开的发动机舱罩上,如同在扶梯上一样,完成发动机维护。

米-12的发动机、主减速器、轴套和自动倾斜器都来源于批量生产的米6和米-10。但是性能都得到了显著的提升,发动机功率增大了,每片桨叶重量减轻了300千克。两副旋翼中的左侧旋翼顺时针旋转,右侧旋翼逆时针旋转,并有机械结构防止干扰。发动机并不是直接驱动旋翼,而是先将动力传给减速器,再输送给两副旋翼,任何侧发动机发生故障,两副旋翼都会一起工作,这和鱼鹰的结构类似。

米-12直升机

米-12“信鸽”重型直升机能轻易将高达20吨的物资运送至需要的地方,因此用其来运输120名乘客则显得一点都不费力,要知道的是这种运载能力已接近于普通小型客机。如果不考虑飞行高度,那么该机可以直接运载一辆41吨重的T-72主战坦克。但也正是受制于其超大的运载能力等特征,米-12直升机在现实中很难被轻易驾驭。该机在起飞时必须先滑跑一段距离,这有些类似于固定翼飞机的操作。而当实际驾驶时,该机必须由驾驶员和电气技师等多达6人共同操作才行。

米-12直升机

米-12虽然具有独一无二的特性,但是并没有进行批生产和服役。主要原因是米-12的研发目的是用于战略弹道导弹的移动布点,但20世纪60年代末军方的需求发生变化,更改了导弹布点的设计理念。20世纪50年代,导弹基地设施多在地面或半地下。20世纪60年代开始转建于地下,其发射阵地采用地下井式。米-12搭载导弹系统的验证工作被终止,其他类似的军用装备也不再需要借助诸如直升机这样昂贵的工具进行运输。

米-12直升机

尽管米-12仅生产了两架样机,却是米里设计局和整个苏联直升机界的荣誉和骄傲。该直升机设计和试验经验并未付诸东流,通过米-12的研发,米里设计局制订了一套综合方法,用于在考虑机身气动稳定性的情况下,确定出最优的直升机参数,同时也证明了旋翼飞行器的运载能力。第一架原型机被永久保存在设计局,第二架捐给了苏联中央空军博物馆。

米-12直升机

米-12直升机

绰号:信鸽

空重:69100千克

最大起飞重量:105000千克

旋翼直径:35米

旋翼桨盘面积:962平方米

尾桨直径 :无

机长:37米

机高:12.5米

主轮距:

前主轮距:

发动机:四台索洛维耶夫D-25VF涡轴发动机,每台4,800 kW

最大平飞速度:260公里/小时

作战航程:1000公里(携带副油箱)

作战半径:

升限:3500米

航电:

武器:

客舱容积:28.15×4.4×4.4米

载重量:40000千克

乘员:6人(飞行员、副驾驶、飞行工程师、电子设备员、领航员、无线电操作员)

产量:2架

米-12直升机

米-12直升机

米-12直升机

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明鸿羽

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