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日志

 
 

俄军 卡 50 黑鲨 直升机  

2011-12-26 07:20:20|  分类: 重型装备 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 卡-50,原名卡-136 和卡-34。由苏联卡莫夫设计局于 1977 年完成设计,1982 年 7 月 27 日完成首飞。北约将其命名为“噱头”,俄军将其命名为“黑鲨”或“狼人”。1993 年,卡-50 参加了英国范堡罗航展,这是卡-50 的首次公开。1996 年,卡莫夫设计局公开了卡-50 的双座型卡-52。北约将其命名为“噱头”B,与此相对,卡-50 就成了“噱头”A。而俄军将卡-52 命名为“短吻鳄”。

俄军 卡 50 黑鲨 直升机 - foxer - .

MAKS 2005 上进行飞行表演的卡-50

  卡-50/52 武装直升机最明显的特色就是它们没有采用一般武装直升机上的常规旋翼布局,而是采用了卡莫夫设计局特有的共轴双旋翼布局。这种旋翼布局的特点是两个面积相 同的大旋翼在机身处上下排列。下旋翼靠外轴转动,而此轴空心。在外轴中还有一个内轴带动上旋翼,两个旋翼旋转方向相反。这种布局是不需要尾桨的。

参考出处 http://afwing.com/intro/ka50vsmi28/1.htm

   这种旋翼布局的研制发展需要很高的技术,美国西科斯基飞机公司曾经试图在这方面有所建树,但后来也被迫放弃了。时至今日,卡莫夫设计局在这种旋翼布局的直 升机上仍然是独步天下,西方只能研制出这种布局的无人直升机。这种旋翼布局的发明尽管在现今的直升机旋翼布局中显得较为前卫,但它的历史却可以追溯到很久 以前。早在 18 世纪,俄国第一位科学院士米哈依尔?罗曼诺索夫就发明了共轴式布局。当时,罗曼诺索夫在科学院发明出了一钟可以将空气特性测量仪提升到空中的机器。罗曼诺 索夫在的发明原理来自于钟表机构原理,也就是钟表的两个指针都沿着一个轴心旋转。

  共轴双旋翼布局有很多优点。体现在飞行品质上的就是整体升力系统效率高,比其它旋翼布局,同等旋翼直径的直升机升力大 12%。由于没有尾桨,因此全机尺寸紧凑,发动机的全部功率都用来驱动旋翼,提高了直升机贴地飞行的安全性。由于允许重心移动距离较大,机动性有所增加。且操纵简单,安定性好。具体到卡-50,这一优势更明显。卡-50 采用了苏联中央流体动力研究院研制成功的新旋翼翼型,桨尖处后掠 30°角。这种设计降低了旋翼高速旋转时空气压缩性对旋翼的不良作用。悬停时,卡-50 旋翼的效率高达 80%,属于世界先进水平。卡-50 能够从高速飞行状态中突然进入悬停,且位置准确,稳定性好。这样就能使卡-50 以近乎静止的状态中使用机载武器。这对于卡-50 的火力发挥无疑具有重要意义。双旋翼在空气动力上是对称的,消除了偏航的动力来源,直升机可以轻易地保持高度,而且不容易受横风的影响。由于共轴的两具旋翼可以使其直径较一般单旋翼/尾桨配置的直径小,所以,卡-50 有良好的爬升率和较小的转弯半径,超低空飞行时可以轻松地规避树梢等障碍物。俄国一级试飞员帕帕伊说,卡-50 很适合在山区和城市等地形复杂的地区作战。相比起米-24 和米-28,卡-50 更灵活,在 180°转弯时不用降低速度,而且可以侧飞。

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卡-50 进行急转机动

  米-28A 由苏联米里设计局由于 1980 年开始设计,1982 年 11 月首次试飞成功。1989 年,米-28A 参加了巴黎航展,第一次在世人面前公开。北约为其命名为“浩劫”。1996 年 11 月 4 日,米-28 的夜间型米-28N 完成了首次试飞。

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1989 年 米-28A 参加了巴黎航展,带给西方极大的震撼

  米-28 的旋翼布局采用的是最常规的布局方式。即有一幅悬翼在机身上方,而尾梁处有一个垂直的尾桨。其作用是克服主旋翼对机身产生的反作用偏转力矩。与米-28A 相比,米-28N 安装了新型的大功率桨叶,这使得直升机即便在超载情况下也能保持较好的飞行品质。由于米-28N 增加了发动机的功率重量比,其飞行品质比米-28 有了很大程度的提高。米-28N 可以在飞行中连续完成涅斯捷罗夫翻转、殷麦曼翻转、死斤斗及横滚等动作。而这些高难度的特技飞行动作在米-28N 问世前只有战斗机才能完成。米-28N 的垂直飞行过载超过了 3g。

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Mi-28 表演大角度爬升

  表面上看,卡-50/52 与米-28N 的飞行性能难分伯仲,卡-50 还略占优势。但很多人在结合了实际情况后得出了不同结论。共轴双旋翼布局不仅优点明显,但缺点也很多。最大的缺点是两副旋翼面之间的气流相互干扰,使流场变坏。这个问题迄今也没有得到很好的解决。1998 年 6 月 17 日 21 时 59 分,一架卡-50 在飞行训练中坠毁。经调查,事故原因是上下两片旋翼碰到了一起。这说明,采用共轴双旋翼布局的直升机在紊流中飞行是相当危险的。卡-50 的第一架原型机就是因为遇到强烈的紊流后坠毁的。卡-50 的优异机动性在实战中的意义也引起了一些人的怀疑。据俄国国家军用飞机验收委员会主席巴扎诺夫说,卡-50 只能在急上升时做急转弯,且只能做左转弯。因为在这种飞行条件下做右转弯飞行,两副旋翼很可能会发生碰撞。因此一些俄国专家认为,类似 AH-64 在航展中表演的机动动作才具有实战价值。而米-28 的机动性能显然并不弱于 AH-64,甚至还有所超出。

   同时,共轴双旋翼布局为达到安全的两旋翼间隔距离,中心轴要很长,这就使共轴双旋翼直升机稍微加大了重量,同时在飞行中产生的废阻很高。并且,由于采用了双座布局,因此卡-52 的机动性还不如卡-50。卡-52 的最大过载由卡-50 的 3.5g 降到了 3g。

防护与安全

  卡-50 的驾驶舱采用金属结构,驾驶员下方有前起落架舱,可起到一定的保护作用。座舱左右有双层防弹钢板。根据卡莫夫设计局的实验结果,双层复合钢板比陶瓷防弹材料或其它材料好。地面实弹射击实验表明其可承受住从 100 米处发射的以 90°命中的俄制 23 毫米炮弹,而承受美制 20 毫米炮弹更不在话下。前挡风玻璃厚达 50 毫米,能承受 12.7 毫米机枪枪弹和炮弹破片的打击。同时侧方的玻璃也具有同样性能。整套座舱装甲系统重达 350 千克。卡-52 继承了卡-50 的装甲,并没有因为增加了一个座位而削弱了座舱的防护。

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MAKS 2005 上与卡-50 并列展示的卡-52

  卡-50 的油箱有两层。外层为复合材料,内层为有自封夹层的蜂窝结构。当油箱被击中漏油时,该材料会膨胀,将油箱漏洞封闭。卡-50 的机身主承力结构是一根宽 1 米,高 1 米、多路传力的盒状抗扭梁,可承受 1~2 发炮弹的打击。桨叶根部和桨叶本身也具有同样的抗打击能力。前三点式起落架吸收接地碰撞的能量相当于一般直升机的三倍。飞行员座椅下的地板也有抗坠毁功能。

  卡-50 的共轴双旋翼布局也为卡-50 增添了一些安全系数。普通武装直升机在执行低空突袭任务时,尾桨在起飞、降落及盘旋时,很容易被吹起的石子打伤,或在低空贴地飞行时撞上树梢或其他障碍物,从而造成机毁人亡。越南战争和阿富汗战争(苏军入侵阿富汗)中,武装直升机战斗损失的 30%,都是因尾桨的传动连杆装置、机械连杆控制系统、机尾及尾桨等受到损坏而造成的。卡-50 当然就避免了这种情况,因为它没有尾桨。卡-50 机尾的存在纯粹是为了平衡全机的空气动力和改善操纵性。所以即使整个尾部被打掉,卡-50 仍能安全着陆,不像一般的直升机,一旦尾桨被击中,即失去平稳,造成整架直升机坠毁。卡-52 的 6 片桨叶都由复合材料制成,抗扭性能好,防弹能力强。即使被 12.7 毫米枪弹击中,也仍能保持直升机的正常飞行。

  当直升机被击中后,飞行员如何脱离座舱是个世界性难题。因为这需要避免旋翼对飞行员的伤害。而卡-50 上就安装了卡莫夫设计局花费了 7 年时间研制成功的直升机飞行员弹射座椅。与现代战斗机上的弹射座椅一样,这种座椅也具备零-零弹射功能。需要弹射时,飞行员拉动救生把手,启动旋翼桨叶根处的爆炸螺栓。爆炸螺栓将 6 片桨叶炸离桨毂,同时爆炸螺栓也将座舱盖炸飞。这时 K-37 型弹射座椅启动,将飞行员弹射出去。在弹射救生时,弹射飞行员的卡-50 必须离开友机 150 米以外,否则,炸飞的桨叶可能会伤害友机。与座舱装甲一样,卡-52 也继承了卡-50 的救生能力,但卡-52 的救生系统更为出色。卡-52 装备的是 K-37-800 型弹射座椅,两名飞行员可同时弹射。

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K-37 弹射座椅

 卡-50 最为突出的特色之一就是它是世界上唯一一种单座型武装直升机。卡莫夫设计局在总结了米-24 的作战经验后认为,为减少被地面武器命中的概率武装直升机往往以 5~50 米的高度进入目标区,在这个高度上,领航/武器系统操作员基本无法测定方位。而如果要发现 4 千米距离内的目标,即使在平原地带,直升机的飞行高度也要在 35~70 米,如果是丘陵地带,高度还应提高到 100~245 米。在这样的高度飞行和瞄准目标,一名飞行员完全可以胜任。同时,单座型武装直升机如果被击毁,也只会损失一名飞行员。

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卡-50 的座舱仪表布局

  尽管卡莫夫设计局对卡-50 的单座设计很有信心,但这种创新设计并不为所有人看好。双座型武装直升机拥有两个独立的操纵系统,当一名飞行员受伤后,另一名飞行员还可继续操纵直升机, 生存力较高。而且让直升机被摧毁时少损失一名飞行员的出发点明显是错误的。这样的考虑就如同战斗还没有打响就设想战斗失败后的计划一样荒谬(当然,尽量为 飞行员提供直升机被击毁后的生存保障无疑是正确的)。俄国的部分军方人员就对卡-50 的单座设计提出了质疑。其理由主要有两点:第一,为了对付敌方防空火力的攻击,直升机必须能在大约 5 米的高度飞行和实施机动。即使有两名飞行员切飞行员分工明确的情况下,各飞行员的工作量就很大,更何况单座布局。在这种情况下,卡-50 的飞行员无疑加重了心理和工作负担,飞行安全性也会大大降低。第二,单座布局没有经过实战考验(那时车臣战争还没有爆发)。即便是经验丰富和设备先进的美 国,在研制武装直升机时,也没有采用单座布局。在这些反对意见后,卡莫夫设计局于 1996 年推出了双座型的卡-52。

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米-28 飞行员座舱

  一贯喜欢标新立异的卡莫夫设计局并不甘心完全屈从于世俗的压力。他们在卡-50 的座舱设计上又让世界大吃一惊:卡-50 采用了并列双座型布局。座舱左边为驾驶员,右边为领航员/武器系统操作员。这种座舱布局在武装直升机上应用还是第一次。并列双座的一个优点是结构增重比纵 列双座少,机身只需略微加长,重心改变也少。卡莫夫设计局的专家认为,无论是武装直升机还是战斗轰炸机,并列双座布局对于飞行员之间的协调、空间、简化仪 表等都是最佳的。用卡莫夫设计局的领导人、卡-50/52 的总设计师米赫耶夫的话来说,就是“可以增加信息量”。这种看法并非空穴来风。为实施低空全天侯作战的战斗轰炸机如美国的 F-111、苏联的苏-24、俄国的苏-34、苏-32FN 等都采用了并列双座布局。早在 1972 年,为了提高 AH-1 武装直升机的夜间飞行性能,美国人对 AH-1 进行改进试验,试验的结果表明,乘员左右并排而坐则是最好的布局方案。与卡-50 相比,卡-52 并不需要加宽机身,而作战时两名飞行员的协同会很容易。他们可共用一些仪表显示设备,但操纵系统还是各有一套,任何一名飞行员都可以承担全部驾驶直升机或 控制武器的任务,保留了双座型武装直升机的优点。

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卡-52 的座舱仪表布局

  卡-50 的座舱确实有出色的装甲保护,但为此付出的代价是视界受到了很大影响。卡-50 座舱的侧面玻璃面积被尽量减少,且完全没有后视界。飞行员只有靠两个较大的后视镜来看后面。而卡-52 的视界也存在缺点,两名飞行员的视界多少会受到邻座的影响。同时两名飞行员的前下方就是机头,这对于前下方的视界有一定影响。更重要的是,卡-50/52 所采用的共轴双旋翼布局的旋翼直径较小,桨盘载荷较高,旋翼旋转产生的下洗气流较高。这样,卡-50/52 在多沙尘和雪地飞行时—尤其是近地飞行时—会扬起大量雪花和沙尘,从而严重影响飞行员的视界。

  米-28N 在视界上存在有和卡-50 同样的缺点,即为了提高防护而牺牲了飞行员的视界。甚至米-28N 的座舱比卡-50 还要狭窄,从而视界更差。实际上,这是目前世界武装直升机的通病。但米-28N 采用的是传统的纵列布局座舱,后面驾驶员的座位比前座领航/武器系统操作员的座位高出一些。这样驾驶员的视界就更开阔,有利于发现空中和地面的情况。正是考虑到纵列双座布局的优点和国外客户的要求,卡莫夫设计局才推出了卡-50 的纵列双座型—卡-50-2,该机已获得土耳其的订单。卡-50-2 采用的是全风挡玻璃,因此其视界要比米-28N、卡-50/52、AH-64“阿帕奇”等使用平板型风挡玻璃的武装直升机好得多。

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纵列双座型的卡-50-2

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卡-50-2三面图

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竞争土耳其武直招标时展出的卡-50-2 概念模型,注意机腹有一个伸出的机炮支架

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火控系统和机载电子系统

 

  卡-50 装备有瞄准、驾驶、导航一体化综合系统用于搜索目标、自动导引武器以及完成自动驾驶/导航任务。机载计算机系统可自动接收来自其它直升机、飞机或地面站的 目标指示,这些信息立即在座舱显示器和平面显示器上显示。这种计算机系统由 4 部计算机组成,其任务是执行复杂的飞行、导航与火控资料计算,并用数字链路将它们连结起来。其中,一部专用于显示系统,一部用于任务管制,一部用于导航, 一部用作备份。借助自动操作系统,就可以在飞行员不接触驾驶杆的情形下直升机仍可盘旋滞空。因而,尽管是单人执行驾驶和武器控制双重任务,卡-50 仍然具有良好的操纵性。同时,飞行员装备有头盔瞄准具。该瞄准具与米格-29 战斗机上的头盔瞄准具通用。从接到目标指示到截获所需时间约 1.5 秒。这将大大缩短发射武器的准备时间。另外,在仪表板中央装设了低光度电视屏幕,它可以配合夜视装备使卡-50 具有夜间飞行能力。尽管如此,卡-50 的夜战能力仍十分有限。卡-52 才能够称得上是一种完全具有夜战能力的全天候武装直升机。

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卡-52 飞行员配备头盔瞄准具

  卡-52 装备有 FH01“弩”式雷达。该雷达装备于旋翼桨毂上方,可用于导航发现地面坦克等目标,也可用于制导半主动雷达导弹。卡-52 的座舱内有 4 个液晶显示器,其中一个可显示地面三维地形图像。首架样机上采用的是法国生产的显示器,但后续的量产型将安装俄国国产的彩色多功能显示器。座舱上方的球状物内安装的是俄国国产的“黄杨”三维光电定位系统,该系统包括热像仪、电视仪和激光仪。卡-52 机头装有电视及前视红外装置,夜间可对地面目标进行自动照射跟踪,这一系统是法国汤姆逊公司的产品。此外,卡-52 还装备有激光测距和标定目标系统,与“旋风”反坦克导弹配套。前视红外系统的有效方位角为±110°。机组人员装备有头盔瞄准具,该头盔瞄准具配备有夜视镜,其视场角比米格-29 战斗机上的头盔瞄准具还大。卡-52 的两名飞行员各有一个平视显示器,且为驾驶员的显示器安装在了风挡玻璃上。但右座的领航/武器系统操作员还有一个陀螺稳定的双筒望远镜,放大倍数是 25 倍。该望远镜能够发现和跟踪 15 千米以内的小型目标。望远镜镜头装在右座机身下面的一个小球型整流罩内,与激光测距仪轴校准同步。这样,卡-52 座舱左侧的飞行员可以专心驾驶直升机,而右侧的射击手能够实施侦察或进行电子战,能够在全天候条件下发现和辨认远处的目标,可以进行目标定位和瞄准,可与地面部队和其它武装直升机进行协同。前文中提及的卡-50-2 直接沿用了卡-52 的电子设备。

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卡-52 的座舱内有 4 个液晶显示器

  米-28N 装备了由俄国拉明斯基仪表设计局研制的 BREO-28N 第五代模块式机载电子系统。该系统可使用多种有源传感器和无源传感器确保米-28N 全天候地遂行作战任务,其中包括在 10~25 米的低空规避危险障碍。米-28N 的高性能机载计算机由地形跟踪系统和地形规避系统组成。该系统可将机载雷达和红外探测器获得的地形参数与存储于数据库中的地形参数加以比较,及时规避危险 障碍物,并以三维图像的形式在显示器上显示出来,以通知机组人员,从而使电子系统达到了人工智能化的要求。米-28N 的机载电子系统还具有以下特点:能够及时发现敌防空部队的雷达;可向机组人员发出敌导弹发射和敌导弹坐标信息并及时对敌红外制导导弹实施干扰;可与陆军指 挥所和其它机组实施快速保密通信;在战斗飞行编队中,长机可向僚机发出目标指示,相互交换信息,保持既定战斗队形,向机组人员传送实施作战行动的信息,其 中包括提供飞行导航参数、规避地面危险障碍物以及空中飞行器和航行标志等信息。为达到这些性能,米-28N 装备了电子战装置、雷达告警系统、自动跟踪系统和多路通信系统。米-28N 还装备了由俄国克拉斯诺戈尔斯克兹韦列夫工厂研制的“环面”机载搜索瞄准系统,以便完成地面和空中目标的搜索、发现和识别任务。

  米-28N 与其原型机米-28A 最大不同在于它是一种全天候武装直升机,可在夜间复杂气候条件下遂行作战任务。米-28N 之所以能够做到这一点应归功于其装备的新型雷达系统。该系统是为米-28N 专门研制的。其主体是位于桨毂上方卵型雷达罩内的甚高频毫米波/厘米波双波段雷达。该雷达拥有高分辨能力,与信息系统配套。使用时,驾驶员打开雷达和与其配套的红外探测器,从雷达显示器荧光屏上就可以清晰地观察到飞行航线上的障碍物和目标。因此,米-28N 可以在黑夜,甚至连微弱星光都没有的恶劣气象条件下作战。由于雷达天线罩位于直升机桨毂上方,因此直升机可只露出雷达罩,将大部分机身隐藏起来作者,而不必上升高度。大大减少了被发现的危险。

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米-28N 顶部的毫米波/厘米波双波段雷达为作战带来了许多便利

  卡-50/52 和米-28N 的火控系统和航空电子装备都十分先进。但卡-50/52 的很多电子设备是法国产品,因此在竞争中必将处于劣势。据俄罗斯航空网 2004 年 3 月 31 日报道,俄空军司令弗拉基米尔?米哈伊洛夫大将在宣布订购 300 架米-28N 时强调指出:“世界上还没有其它与之类似的直升机,而且新机上的所有系统都是俄国内生产的。”明显是表示俄军方对武装直升机国产化的关注。

其它性能

  火力性能。卡-50 有两个短翼,翼展 7.3 米,每个短翼有两个挂架,总外挂重量 2,000 千克。卡-50 短翼的外侧挂架可悬挂 6 枚 9M120(AT-9)旋风反坦克导弹。这种导弹靠激光波束制导,有效射程 0.5~8 千米。外挂架还可以向下偏转 10°以利于导弹发射。内挂架则挂装 20 枚装 S-8 型 80 毫米火箭弹巢。卡-52 的火力在卡-50 的基础上又前进了很多。除可挂装同卡-50 相同的武器外,卡-52 还可挂装 Kh-25ML 激光制导空地导弹和 Kh-25MP 反辐射导弹。同时,卡-52 获得了一定的空战火力。卡-52 每个短翼下的外挂架都可挂装 1 枚 R-73 空空格斗导弹和并列装 2 枚“针”空空自卫导弹。后者是利用便携式肩射地对空导弹改装的。卡-50/52 的航炮为置于机身右侧的 1 门 2A42 型 30 毫米机关炮。该炮属于“由陆向空”的武器,原先是装备于陆军轻型装甲车上的。2A42 型航炮可以垂直活动±15°,但在水平活动上只能向右偏转 15°。

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卡-52 短翼下的 Kh-25ML 激光制导空地导弹和 R-73 导弹

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卡-52 短翼下 6 联装 9M120(AT-9)旋风反坦克导弹和 23mm 机炮吊舱

  米-28N 的短翼与挂架数量与卡-50/52 相同。但米-28N 在每副短翼的外侧挂架上挂载的是 8 枚“攻击”-V 型反坦克导弹。这种导弹采用了无线电指令制导,提高了抗自然和背景干扰的能力。米-28N 装备的火箭弹及火箭弹巢与卡-50/52 相同。米-28N 也可装备“针”空空自卫导弹。同时,米-28N 安装的也是 1 门 2A42 型 30 毫米机关炮。但米-28N 是将其安装于座舱下的炮塔内,这使得该炮可以水平活动±110°,垂直活动-40°~+13°。无疑比卡-50/52 的航炮设置优秀很多。在现代战场上,导弹将是武装直升机的主要作战武器。由此可见,米-28N 的火力性能比卡-50/52 略优,但差距不大。

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米-28N 挂载的8 枚“攻击”-V 反坦克导弹与火箭发射巢

  战场可维护性。卡-50/52 在设计时就十分注重简化地勤人员的飞行准备时间及维护工作,不用舷梯即可完成直升机各系统的维护,机身离地面高度很低。远离主要基地时,只需靠最低水平的维护就可连续执行任务 12 天。

  米-28N 的发动机和减速器均采用单元体结构,大尺寸部件,因而保障维修十分方便,更换也十分容易。同时,米-28N的旋翼桨毂为新型的橡胶-金属合成材料,以此取代了米-28 的刚性机械铰链。这样做的好处是旋翼桨毂不用润滑油维护。直升机自动倾转盘和尾桨的润滑油注油孔由原来的 40~50 个减少到了 1 个。这样既节省了润滑油,也节省了维护时间。米-28N 还使用了事故诊断和预报系统,从而减轻了维护工作负担,确保了直升机的使用效率。总体而言,卡-50/52 与米-28N 的战场可维护性性能不分上下。

总结

  综上所述,可以看出卡-50/52 是一种设计思想较为前卫的武装直升机。但由于设计要求、俄国航空工业水平等原因,它显然远远不如已经被美国取消的“科曼奇”直升机项目。而米-28N 的设计思想却相当保守,与美国 20 世纪 70 年代开始研制,90 年代又大幅改进的 AH-64“阿帕奇”武装直升机很相似。实际上,西方媒体就将米-28 戏称为“阿帕奇斯基”。实际情况表明,武装直升机的作战环境比舰载直升机的使用环境复杂和恶劣的多。在这种情况下,很大程度上武装直升机承担不起太多的技 术创新所带来的技术风险,而卡莫夫设计局将丰富的舰载直升机设计经验过分应用于武装直升机上,或许是这一次竞争中失败的主要原因。

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