艱苦卓絕,敢為人先——世界首架重型直升機米-6
# 寫在前面
第329廠(也就是大名鼎鼎的米里設計局)20世紀50年代初期成功開發了米-4軍用運輸直升機,這使首席設計師米哈伊爾·米里及其團隊充滿信心,並促使他們著手開發負載能力大得多的新型旋翼飛行器。設計師認為,下一代重型運輸直升機的有效載荷應達到大約6噸(13230磅),能夠吊運諸如重型火炮及其牽引車、自行火炮及其運輸車等中重型裝備,以滿足空降突擊部隊的戰術任務需求。
第329廠的工程師明白他們面臨任務的複雜性。他們清楚地知道.
無論是國內還是國外,先前嘗試建造最大起飛重量超過14噸(30870磅)的直升機的嘗試都無一例外地以失敗告終。但是,這支年輕的設計團隊還是滿懷信心地啟動了這一項目。1952年末,第329廠提交了首份設計方案。根據該設計方案,擬建造的直升機的體積之大「前所未有」,其有效載荷也達到了6噸,設計師將其命名為「VM-6」,其中"VM"為「米里直升機」俄文首字母的縮寫,"6"指該型機的有效載荷。
圖——早期的米-6直升機
在當時,知名的蘇聯和外國專家都建議首架重型直升機採用縱列式雙旋翼布局,但是米里設計局的年輕設計師們仍然力排眾議選擇了最為成熟可靠的單旋翼設計方案。且米里大膽地決定,旋翼槳葉數量為5片,直徑超過30米。要知道,當時最大的直升機旋翼直徑都不會超過25米,兼之重型直升機對於機械減速箱的要求更高,幾乎沒有一架飛行器製造公司考慮過製造超過30米的旋翼。美國的休斯飛機公司曾經嘗試過製造大直徑的旋翼,但卻沒有得到理想的結果。因此,米-6的旋翼也是當時業界唯一一次製造超大直徑旋翼的嘗試。
可以說,正是這種敢為人先的創新精神和經年累月的艱苦奮鬥成就了米里設計局,成就了聲名赫赫的米里重型直升機,本文主要介紹的就是世界首款重型直升機米-6,甫一出世,便吸引了全世界的目光。
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# 研製背景
20世紀50年代,投入使用的直升機採用活塞發動機,最大載重低於2噸,能夠執行的任務十分有限。後來,比活塞發動機功率大、尺寸小、重量輕的渦軸發動機出現,很快就被廣泛應用於直升機平台,大幅提升了直升機的性能,同時也為重型直升機的出現和發展奠定了基礎。因此,米里設計局著手進行直升機的渦軸化工作,即用更先進的渦軸發動機更換和取代活塞發動機,這對蘇聯重型直升機的研發起到了推波助瀾的作用。
二戰結束後,蘇聯在軍事和經濟上對大規模人員、重型武器裝備、大型工程結構件的快速機動運輸和吊裝吊運顯現出越來越迫切的需求。在這種大背景下,蘇聯依靠強大的技術儲備,率先研製重型直升機。
蘇聯米里設計局的米-4運輸直升機研製取得成功後,在軍民領域的需求牽引下,並根據國內直升機製造業的未來發展規劃,開始著手設計具有更大載重能力的直升機。重型直升機的設計要求是:能將11000千克的載荷運到240千米遠的地方。在用作軍事運輸時,能運送導彈發射車、裝甲車輛及其乘員,或運送步兵連進行機降作戰。在民用方面,利用重型直升機來開發那些人跡罕至、車輛難行的地方,要求能將一些超長的設備(大型工程機械設備、橋樑橋身、石油鑽井設備、通信鐵塔等)運到像西伯利亞這樣偏遠的地區,同時將那裡的資源運出來。而且這種重型直升機的航程要長,能夠將設備和物資在幾百千米內進行轉運。此外,要具有全天候飛行能力,特別是能在氣候條件惡劣的西伯利亞地區安全飛行。
圖——米-6吊運墜毀的米-8
通過對空降作戰理論和利用直升機實施機降突擊戰術的研究,米里設計局認為:為搭載火炮部件及牽引車,以及用於空降突襲作戰的裝甲車和自行榴彈炮,下一代大載重運輸直升機應具備6噸的載重能力,才能滿足空降突擊部隊的需求。研製這樣一型直升機在當時面臨巨大困難,在此之前全球還沒有研製總重超過14噸直升機的成功案例,與之配套的總體設計、大尺寸旋翼系統、渦軸發動機和傳動系統、主減等關鍵技術方面都存在諸多挑戰。
# 研製歷程
1952年米里設計局開始啟動米-6項目,並提交了新機型的首批設計方案。儘管蘇聯和國外的大多數專家明確表示,重型直升機應採用雙旋翼布局,但米里設計局仍為新機選用了單旋翼帶尾槳布局。總設計師做出一項大膽決定,將旋翼直徑設定為30米以上,這是首次進行這麼大直徑旋翼的嘗試。相較之下,當時世界上最大的直升機旋翼直徑不到25米,沒有類似槳葉的研製經驗供重型直升機項目組參考。初期研究表明,活塞發動機不適合此類直升機使用,於是米里設計局還面臨如何定義新型發動機的任務。在發動機總設計師帕維爾·索洛維耶夫的領導下,為米-6直升機設計出TV-2V燃氣渦輪發動機。為確保重心位置,設計師計劃將發動機置於貨艙上方的主減速器前面。米-6由七成為世界上第一架使用燃氣渦輪發動機的直升機,而其動力裝置的布局也最終成為了經典。
在項目執行過程中,蘇聯軍方隨後提出直升機載重能力應提高50%的要求,導致直升機的尺寸大幅增加,意味著必須推翻原有方案,重新設計。此外軍方還提出把動力裝置改為渦軸發動機,並希望能在執行運輸兵力和物資任務時,飛行速度可超過300千米時。因此,設計局考慮採用複合式布局。複合式直升機概念當時還處於起步階段,存在一定的技術難度。針對米-6直升機,設計局採用了在機身兩側安裝可拆卸的短翼。短翼不僅讓直升機實現了可匹敵固定翼機的前飛速度,還在前飛過程中為旋翼卸載,降低了旋翼槳葉載荷,減小了機身的振動水平。
圖——米-6機身側裝有短翼
1953年,配備兩台TV-2V發動機的米-6直升機項目的初步設計方案完成,但是米里設計局此時還需要向用戶說明該項目可行性。1954年6月11日,應空軍和民航部門聯合提出的研製要求,蘇聯部長委員會正式決定支持這種運輸直升機的研製工作,隨後蘇聯內閣發布批准該機研發的指令,要求將米-6設計成一種「可空運陸軍部隊以及師級部隊配備的幾乎所有類型大炮的新型平台」,正常總重條件下的有效載荷為6噸,超載時的有效載荷為8噸,短距運輸的有效載荷可達11.5噸。
米-6同時開發了運輸型和醫療後送型,也是首次在設計之初就考慮了外掛載荷需求。1954年,米里設計局完成了米-6項目的預先研究工作,正式確定採用單旋翼帶尾槳構型,機身兩側設計有短翼以減小旋翼載荷。1955年,米里設計局完成該型直升機的詳細設計方案。同年,政府委員會批准製造該機的全尺寸模型。米-6採用了獨特的全金屬旋翼槳葉、四級行星齒輪主減速器等開創性技術,旋翼直徑達35米,最大起飛重量42.5噸,最大內載12噸,最大外掛8噸,最大平飛速度300千米/時。米-6成為蘇聯第一種採用渦軸發動機的直升機,也是全球第一型重型直升機。隨著冷戰局勢的惡化,蘇聯軍隊對重型運輸直升機的需要越來越迫切,米-6研製提速。1962年12月,米-6完成國家測試,正式投入使用。安裝了兩台D-25V發動機的米-6重型運輸直升機是當時世界上最大的直升機,該機在載重量、機艙容量、可運送人員和作戰物資數量等各方面性能都遠遠超過蘇聯的其他直升機。
1957年米-6完成首飛,因為部隊急需重型直升機,所以蘇聯政府決定批量生產,當時距離國家驗收試驗結束還有將近兩年的時間。1959年夏,米-6正式進入國家試驗。因為決定換裝D-25V發動機,所以國家驗收試驗被推遲。第一架換裝最新D-25V發動機的米-6於1959年首次在工廠亮相,之前停滯的國家試驗也隨即重啟。1960年,進行了外掛載荷試驗,次年又完成了自轉下滑著陸試驗。1962年12月,國家試驗的最後階段順利結束。試驗的同時,在羅斯托夫直升機廠進行了批生產。量產型米-6與原型機有較多不同,例如,導航員座艙的棕色圓形玻璃窗被光學性能更佳的平面玻璃所取代,以消除可能會干擾導航員的反光。在機頭加裝了一挺口徑為12.77毫米的機槍,以便導航員在部隊發起空降突擊之前清空停機坪周邊敵人的火力。
圖——米-6直升機右視圖
俄羅斯空軍率先接收了批量生產的米-6,開始交付至前線作戰的空軍航空兵獨立直升機團。收到這些新直升機後,軍方開始對機隊進行混編,如兩個米-6中隊(每隊12架機)搭配兩個米-4中隊(每隊20架機),後來還增加了米-8中隊,這些直升機團被劃歸到各大軍區和部隊中。直升機中隊主要依靠基本運輸型和空中突擊型米-6來達到完全作戰能力,但其中還包括部分用於運輸核彈頭、執行搜索救援任務和外部弔掛作業的機型。此外,各種運輸車和直升機空中指揮站也劃歸各個獨立的直升機中隊和混編機隊團,為軍區司令部、地面部隊和空軍提供支援。運輸型米-6特遣隊則被分配到海軍直升機混編團。
米-6相繼生產了924架,廣泛用于軍事和民用領域。1970年該機的生產率為每月8架。到20世紀90年代初,俄羅斯地面部隊擁有450架米-6,給印度尼西亞空軍提供6架,還銷售到保加利亞、埃及、伊拉克、敘利亞、越南和秘魯等國。
圖——在拉脫維亞首都里加的一架米-6直升機
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