在航空史上,老式固定翼飞机通过把活塞发动机升级成涡桨发动机来获得新生的例子屡见不鲜,其中最著名的例子就是DC-3/C-47,通过升级两台乃至三台涡桨发动机使许多这种二战时代生产的老爷机至今仍飞翔在第一线。
对于老式直升机来说,活塞升级涡轴同样能焕发第二春。但由于升级难度更大,且要考虑涡轴发动机与减速器的匹配问题,所以例子并不多见,其中有两个值得一提。
第一个就是英国韦斯特兰飞机公司在上世纪50年代研制的“威塞克斯”(Wessex)直升机。第二次世界大战后的几年中,英国皇家海军和英国皇家空军开始越来越多地装备直升机,这大幅促进了韦斯特兰飞机公司(Westland Aircraft)发展。该公司与直升机世界的新兴巨头美国西科斯基公司达成战略可合作协议,在冷战时期为英军生产了许多西科斯基直升机衍生产品。
1946年末/1947年初,双方就韦斯特兰安许可证制造西科斯基S-51直升机达成协议,该机在英国被称为“蜻蜓”(Dragonfly)。韦斯特兰还获得改进S-51的权利,进一步发展导致了“野鸭”(Widgeon)的出现。但韦斯特兰直升机业务的真正发展是在上世纪50年代初从西科斯基公司获得S-55的生产许可证之后,该机成为了“旋风”(Whirlwind)。
“蜻蜓”、“野鸭”和“旋风”都采用活塞发动机,这种发动机低下的功率重量比限制了直升机性能的进一步提升。随着涡轴发动机的问世,人们发现了直升机改用这种小而强大发动机来实现性能飞越的前景,也使韦斯特兰公司等来了自己的幸运时刻。
英国海军在50年代发布了对新反潜直升机的招标,同时英国空军要求采购一种新型运输直升机。英国海军原本看好布里斯托尔191串列双旋翼直升机,但该项目被取消使英国海军失去了未来反潜直升机平台。好在此时韦斯特兰计划引进西科斯基下一代直升机S-58,及时填补了英国海军采购计划的空白。
S-58在尺寸和性能上都相对S-55有了很大进步,但该机仍在使用活塞发动机,也就是莱特R-1820“旋风”星型发动机。韦斯特兰意识到了可以使用纳皮尔公司最新研制的“瞪羚”(Gazelle)涡轴发动机对S-58进行技术升级,进一步提高该机的性能。“瞪羚”是一种开创性的涡轴发动机,专为直升机设计。
西科斯基的S-58原型机在1954年首飞,第一种军用型是美国海军的HSS-1N“海蝠”(Seabat)。韦斯特兰从美国海军租借了一架“海蝠”BuNo 141602作为涡轴原型机实施改装。为了在“海蝠”的机身塞进“瞪羚”发动机、新减速器和相关设备,韦斯特兰公司进行了大量研发工作。该机一开始安装的是1120轴马力的“瞪羚”NGa 11,后来升级成1450轴马力的NGa 13(“瞪羚”161)取代,虽然功率仍不及“旋风”的1525马力,但发动机重量减轻了270千克,并且有很大的功率增长潜力。装了纳皮尔“瞪羚”后的原型机在1957年5月进行了首次飞行。
试飞成功证明了涡轴发动机的优点,除功率重量比提高外,发动机的启动速度也更快,运行起来更安静且产生的振动也更少,这导致“威塞克斯”的飞行品质更好,有效载重更大。很快这种新型涡轴直升机获得英国海军和陆军的批量订购,从1958年一直生产到1970年,总产量382架。“威塞克斯”安装的“瞪羚”涡轴发动机的功率也一路增加到1600轴马力,韦斯特兰甚至为英国陆军研制了安装两台1350轴马力涡轴发动机的双发改型,进一步提高了性能和安全性。
第二种活塞变涡轴的直升机就是我国的直-5了,作为一种仿制自米-4的活塞动力直升机,该机到上世纪70年代已疲态尽显,性能全面落后于时代。此时趁着中美关系全面改善的契机,1972年8月,三机部要求哈尔滨飞机制造厂对直-5进行重大升级,将其1770马力的活塞-7气冷星形14缸发动机升级成1900轴马力的加拿大普惠PT6T-6涡轴发动机。
和“威塞克斯”一样,直-5的发动机舱也位于机鼻,尺寸宽大易于改装。通过升级PT6T-6,直-5的性能将得到全面提升,并彻底解决该机振动大、噪声大、耗油量高的“空中拖拉机”问题,延长服役寿命。
1978年哈飞完成了直-5涡轴型原型机改装,该机被称为直-5W,在外观上的最大的特点就是在机鼻增加了两个鼻孔状进气口,为PT6T-6提供进气。原型机在1979年3月进行首次悬停试飞,10月进行了高温高原试飞,试飞证明直-5W 3000米以下高度的性能全面超越直-5基本型,高温高原性能和飞行品质大幅提升,涡轴升级基本达到设计指标,改装总体成功。
但由于我国此时已经决定都从法国引进新一代“海豚”、“超黄蜂”等先进直升机,因此对于升级直-5的需求自然就消失不见了,直-5W随之被取消,没有能复制“威塞克斯”式的成功。作者:阿姆斯壮