多年艱苦工作成就蘇聯直升機工業的反超—米里米-4誕生記

多年艱苦工作成就蘇聯直升機工業的反超—米里米-4誕生記

# 寫在前面

米-4(Mil Mi-4)是一型蘇制運輸直升機,既有軍用版,也有民用版。在當時美國空軍和國防部的報告中,米-4一般被稱為“36型直升機(Type 36)”,北約報告中則稱之為“獵狗(Hound)”,這也是米-4最常用的稱呼。上世紀50年代初,美國開始將H-19 契卡索直升機投入到朝鮮戰場上。H-19的參戰顯然意味著美國直升機工業已經走在了蘇聯前面,無論是為了“面子”還是為了爭霸,蘇聯必須有所行動,這就催生了備受蘇聯陸軍喜愛的米-4直升機。

從外表和總體佈局來看,米-4和H-19幾乎完全一致,但實際上米-4要更大一些,並且負載能力也要更強些。第一架米-4在1952年進入服役,並逐步代替了在役的米-1。同年的蘇聯航空日上,該機型首次呈現到外界的眼前。本文將主要介紹米-4的發展歷程,與諸君共賞。如果沒有米里設計局的艱苦奮鬥,米-4將無法誕生,也就不會有咱們的直-5(還有未成功的直-6)。

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圖——博物館中的直-6直升機

# 發展歷程——艱難困苦,玉汝於成

自上世紀四十年代末開始,米里就開始領導設計團隊進行多座式實用直升機的設計工作,並廣泛嘗試多種總體佈局的直升機。在最初的構想中,新的直升機將配備當時廣泛用於多種固定翼飛機的什韋佐夫ASh-6星型發動機的直升機專用版本。設計師們考慮的最多的是一種縱列式雙旋翼佈局,這也是當時最流行的設計。但是,經過多種嘗試之後,米里研發團隊認識到實用縱列式直升機存在諸多原理上的缺陷,儘管它也具有不少顯著優點。

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圖——裝備在裡-2上的什韋佐夫ASh-6發動機

受到西科斯基所開創的單旋翼帶尾槳構型的啟發,1949年,米里決定設計一種多座單發的單旋翼直升機,其發動機仍然採用ASh-62。不幸的是,ASh-6發動機的直升機專用版本研製工作最後以失敗告終。無奈之下,米里只能將新型直升機的發動機寄希望於理論上性能更強的什韋佐夫ASh-82發動機上。

## 朝鮮戰爭促成米-4的研製

除了發動機之外,在當時還存在另一個困難——研發一種具備大載重量的直升機也極難得到潛在客戶的支持(例如軍方),畢竟當時戰場上更常見的仍然是固定翼飛機,蘇聯國防高管和軍工大佬們尚且無法理解一架飛得又慢又低的直升機在戰場上能有什麼驚人的作為?然而,戰爭的考驗很快就來到了,五十年代初期,朝鮮戰爭爆發,美國向朝鮮戰場上投入了大量的直升機,可以說這是直升機首次用於正式“戰爭”的試驗,雖然這些直升機主要執行的都是醫療後送的工作,但卻給關注戰場的世界各國留下了深刻的印象,無論戰爭結果如何評價, 這場直升機參戰試驗可以說取得了“顯著的成功”。為此,1951年9月份,斯大林在克里姆林宮召開了一項國防會議,該會議的議題中,如何克服蘇聯武裝部隊在直升機方面的“切實”落後作為一項關鍵點得到了斯大林的重點關注。

會議取得的主要進展就是下令米里設計局研製一型12座的直升機,研發代號為V-12(V意即vertolyot,俄語中直升機的意思)。1951年10月5日,蘇聯部長會議正式下達了V-12的研製命令,該命令中指定的新直升機要求有:

  • V-12須能夠搭載12名乘員及一門56毫米或者76毫米的輕型野戰炮,或者能夠在內部裝下一輛GAZ-67B或者GAZ-69軍用吉普;
  • 常規有效載荷須得達到1200公斤,最大負載達到1600公斤。
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圖——米-4的模型圖

## 米里設計局承擔的最艱苦的設計工作

儘管新機的設計指標遠遠高於初代直升機,但是蘇聯當局仍然只給了設計師們一年的時間來實現這一目標。因此,用廢寢忘食已經難以形容OKB的工作人員的工作強度了,他們至少必須要每天工作14到16小時,絕大多數人甚至必須要在研究所睡覺。新一代直升機的總重達到了米-1的三倍之多。所有的V-12設計圖紙都在1952年3月初發送到蘇聯第三工廠,到八月底,工廠已經完成了第一架原型試驗機。與此同時,位於薩拉托夫的第292工廠也完成了一架疲勞測試機身的組裝。

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圖——米-4的機身近視圖

與設計風格較為保守的米-1不同,為實現嚴苛的目標,新型直升機的設計風格要激進的多。因此,在研製和測試期間,米里設計局不得不尋求格羅莫夫飛行研究院和中央空氣動力研究院的幫助,兩者派遣了眾多的專家協助米里完成了一系列複雜測試,並解決了大量的工程實際問題,這些問題涉及到結構疲勞和強度方面、旋翼反扭矩方面以及地面和空中共振。

## 旋翼使用壽命從150小時到2500小時,艱苦的工作成就米-4的偉大

米里設計局建成至今,碰到困難最多的機型就要數米-4了,其中最主要的困難就在於米-4的研製過程中所碰到的主旋翼槳葉製造問題。憑藉蘇聯當時的生產製造工藝,要製造出具備較常使用壽命的高可靠性槳葉是相當困難的。但是經過米里設計局艱苦卓絕的努力,早期的混合結構槳葉達到了150小時的使用壽命,這一數字在較長的一段時間內都保持了領先水平,但是仍未達到預期目標。到了1955年,米里設計局的的工程師們又想方設法降低了槳葉內部結構的應力,並改進了槳葉的製造工藝,從而成功使得槳葉的使用壽命達到了300小時,可這仍然不夠,工程師們不得不繼續改進製造工藝,許多目前仍用於直升機槳葉製造的工藝就在當時誕生,而直升機槳葉的使用壽命也逐漸增大到500小時、600小時、800小時、1000小時!

到五十年代末,經過多年的艱苦工作,米里設計局的設計師們最終終於實現了他們的目標,製造出了可靠性極高的全金屬槳葉。1959年到1960年,設計師們針對性地研製、測試了米-4的全新旋翼槳葉並將其投入了生產中。新槳葉的壽命達到了2000到2500小時,比此前最高的壽命還要提升了一倍多。米-4的槳葉是如此的完美以至於此後許多年米里一直都將其作為米里系列直升機的標準配件,這也是米里直升機成為世界上最可靠的那類直升機的主要原因。

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圖——米-4的旋翼近視圖

相比之下,米-4的尾槳研製工作就沒有這麼艱難且重要了。最初,米里設計局採用的V1Kh1尾槳未達到指標的要求,因此1960年,米里的設計師們會同來自扎斯拉夫斯基領導的研究院、飛行研究院和中央空氣動力研究院的專家們共同研製了一型新的尾槳V531-Kh3,該型尾槳被成功應用到米-4系列直升機的整個服役生涯中。

## 是問題,同樣也是經驗的積累

米-4的主旋翼直徑相比米-1有著顯著的增大,這也帶來了一個新的問題——旋翼顫振,這一問題在工程師第一次啟動旋翼進行測試的時候就被發現了,但是工程師們從未碰上過這種狀態,所以一時間都束手無策。最後,設計師們通過在旋翼上加裝平衡塊緩解了這一問題,但是這問題並沒有得到徹底解決。時不時“復發”的顫振問題促使專家們不得不深入研究其物理特性和產生機理,以此來徹底解決它。除此之外,米-4還時常出現地面共振的問題,這一問題伴隨了米-4的整個服役生涯。當時設計師們所能想出的唯一解決手段就是在旋翼鉸鏈上加裝阻尼器,通過阻尼器吸收震動然後傳導到減震裝置上來緩解地面共振現象的發生,同樣,這也無法徹底解決問題。但是,無論如何,所有的這些問題最終都成了設計經驗,從這個意義上來說,米-4算是米里設計局那些設計師們的“老師”,這些處理複雜問題的設計經驗使得米里設計局的設計師們在後續的型號生產工作中更為遊刃有餘。

米-4除了執行軍用和民用任務之外,它同時也作為一型優秀的直升機試驗平臺承擔了多種多樣的試驗任務。其中包括多種直升機航電設備,如自動駕駛儀;還有旋翼槳葉自動分離裝置(用以測試直升機緊急逃生彈射座椅的實用性);還有作為飛行起重機測試其建築吊運功能;甚至還有一架被安裝了排氣消聲器和火焰阻尼器,來測試和研究直升機的隱身性能。

# 結語——老將不死,只是逐漸凋零

米-4運輸直升機的出現奠定了蘇聯陸地航空軍的基礎,在出現之後的數十年內,它被廣泛用於武裝軍事任務和國民經濟建設任務,成為了當時蘇聯軍方和民航系統中最常見的直升機型號。此後,隨著米-8的登場,米-4才逐漸從蘇聯路軍中退役。雖然米-4在蘇聯退役了,但是它仍然在其他一些國家或地區作為通用直升機或軍用運輸直升機服役了一段時間,值得一提的是,米-4從未在蘇聯空軍中服役。

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圖——米-4飛過兩坦克上方

阿爾巴尼亞被認為是使用該型直升機的最後一個國家,米-4在該國服役至2005年。而在1971年的孟加拉國解放戰爭中,米-4扮演了相當重要的角色。當時,米-4在印度空軍中主要是扮演一型中型運輸機的角色。在12月份的“梅克納直升機橋”行動中,印度空軍動用了大量的米-4直升機,幫助印度陸軍的57軍團渡過了大橋被炸燬的梅克納河,奠定了行動的勝利,使其成為早期直升機投運部隊的行動中的一起成功典範。

和休伊直升機一樣,米-4從軍方退役之後,開始被廣泛用於民用事業,例如:搜索救援、消防滅火、極地考察、工地吊運、商用運輸和旅遊觀光等等。

2014年的時候,朝鮮曾經發布過一段空軍戰鬥飛行特技競賽的表演視頻,從該視頻來看,仍然少量的米-4還在朝鮮軍中服役(朝鮮空軍也因此被笑稱世界上最大的前蘇聯航空博物館)

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