通用航空 低空經濟 國產直升機
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作者:杜輝,深圳警航維修工程師,從事警用直升機維修及其管理二十余年,專注于直升機技術與救援、消防等應用。
總設計師李生偉5月底在上海第14屆中國航空醫療救援國際會議上介紹了新一代國產輕型雙發直升機AC332,會后我向他詳細了解了AC332的研發背景、性能、國產優勢及未來愿景等。
我國幅員遼闊,地形、氣候差異巨大,自然災害多發,同時人口密集,社會、經濟活動活躍,各類意外事故時有發生。在地面難以快速接近的地方,使用直升機實施空中救援無疑是最為快速有效的方法。新世紀以來,特別是2008年5.12汶川大地震后,我國對救援直升機的需要越來越迫切,很多地方先后引進了當前國際先進的雙發直升機。
AC312E是“直九”系列中的最新型號,采用了大功率、低油耗的ARRIEL 2H發動機,高集成度的航電系統和數字化自動飛行控制系統等。
盡管我國上世紀80年在引入了法國宇航公司(現空中客車直升機公司)AS365N1 “海豚”直升機的基礎上發展出“直九”系列 4 噸級雙發直升機,并實現了完全國產化,但在民用市場上,應用較少。由于直九研發年代較早,高原性能有限,機體空間利用率不高,不適合布置各類任務設備,也逐漸滿足不了新修訂的相關民航適航規定。因此,2015年左右,中航工業相關部門,在全面市場調研和技術論證后,認為應該依據我國國情和通航市場,特別是考慮高原地區需求,按照民用飛機研發標準,利用自身技術積累和新的技術成果,結合引進部分關鍵系統部件,以創新理念,獨立自主研發一款先進的高性能國產4 噸級雙發多用途直升機,滿足我國航空救援、執法、消防、通航作業等領域的需求。
這就是AC332。
2016年,AC332項目正式立項,由中航工業天津直升機有限責任公司(簡稱天直公司)負責研制、生產和銷售。2019年完成詳細設計評審。AC 332 成為首架從初始設計就按照中國民航局修訂后的CCAR-29部《運輸類旋翼航空器適航規定》研發的直升機。
2023年4月7日,AC332直升機在天津濱海新區完成首飛。
優異的性能和高可靠性
雖然從外觀來看,332具有星形柔性槳轂四片槳葉主旋翼、涵道尾槳、雙發等與“直九”相似的特征,但實際上前者在后者的基礎上,按照新的技術和規章要求,進行了創新設計。例如類似星形柔性槳轂這樣的主要結構件“按照新的適航規章中損傷容限要求進行了重新設計和驗證。”李生偉解釋道,“此前,老的飛機只考慮安全壽命,即總的使用壽命,沒有考慮到生產缺陷和使用過程中外部損傷帶來的壽命和安全影響。在332設計中,按照新的規章要求,會對帶有不可檢缺陷的主要結構件進行了疲勞試驗,驗證這種情況下能夠達到的實際使用壽命,同時對于日常使用中因磕碰造成的劃傷、凹坑等小的損傷,也要保證在詳細檢查間隔內不影響部件的承載,確保部件的壽命和安全達到設計要求,顯著提高了主要結構部件的可靠性和整機的安全性。”
AC332采用了星形柔性槳轂四片槳葉主旋翼、涵道尾槳、雙發和滑橇式起落架等。
除了可靠性更高外,332主旋翼還使用了效率更高的新翼型,相當于在同等發動機功率下,旋翼能夠產生更多的升力,有效地提升了高原性能。
尾槳的結構也與“直九”不同,332采用了新型高置涵道式尾槳,以提高近地面的操作安全性,而且槳葉非均布置,在增強尾槳能力的同時,有效控制了尾槳噪聲。
AC332新型高置涵道式尾槳,安全性更高,噪音更低。
除了新設計之外,332也繼承了“直九”上成熟可靠的“老”部件,例如動部件中關鍵的主減速器。主減速器通過一系列齒輪系,將發動機輸出的高轉速、低扭矩轉變為驅動旋翼旋轉的低轉速、高扭矩功率。李生偉指出,“主減速器作為機械傳動部件,幾十年來運行可靠,完全重新研制意義不大,沿用主要部件在有效控制成本的同時,可顯著‘減輕’研發工作量,并極大的降低研發風險。為332改型研制的主減速器按照最新適航條款要求順利通過了30分鐘干轉試驗,證明了其安全可靠性”。
AC332三視圖
AC332主要結構件具有高壽命、高可靠性的特點
332與“直九”在外觀上的不同遠遠大于它們的相似之處。最大的區別是機身,“在設計之初,為了對標國際同類機型,我們的座艙尺寸,商載空間都希望做得更大一些,細節做得更好一些。”李生偉介紹說,“現在332的座艙有效容積達到了5.61 m3,是同類機型中最大的。”
AC332的座艙尺寸及視圖,座艙有效容積達到了5.61 m3,為同類機型中最大,乘客空間達到了客機高端經濟艙的標準,座椅為抗墜毀座椅。
從座艙內部看,332的長度、寬度和高度都比空中客車直升機公司同等機型H 145更大,按照3+3+3的布局,能夠安裝三排9個座椅,乘客空間達到了客機高端經濟艙的標準,并且座椅為抗墜毀座椅,客戶可根據需要自由調整方向和位置。
AC 332座艙內地板平整,有利于靈活布置座椅和各類任務設備。
座艙內地板平整,線條簡潔,與H 145一樣,從駕駛艙開始沒有臺階,沒有任何障礙,便于布置各種任務載荷,實現任務構型的快速轉換。為了方便擔架和大尺寸貨物進出,還安裝了蛤殼式后艙門,同時尾梁的離地高度,后艙門開口尺寸,都充分考慮了后部裝載的便利性和安全性,這些對于直升機應急救援和醫療救援都非常重要。
AC332采用了蛤殼式后艙門,開口較大,便于后部裝載。
另一個與“直九”相比明顯的區別是,332采用了滑橇式起落架。“在前期市場調研時,客戶向我們反映,在野外降落時,地面可能不平整,有時還有小動物的洞穴,輪式起落架可能會陷進去,因此我們選擇了適應性更強、可靠性更高的滑橇式起落架。”李生偉解釋道。
AC332配備兩臺法國賽峰Arriel 2H發動機,性能突出,可靠性得到廣泛認可。
332配備了兩臺法國賽峰Arriel 2H發動機(H145為Arriel 2E),“具備雙通道全權限數字發動機控制系統(FADEC),是賽峰公司針對332的使用工況和功率進行調整后單獨取證的一款發動機。”李生偉指出,Arriel 系列發動機在全球使用廣泛,性能及可靠性都得到了認可,“這款發動機熱功率非常高(起飛功率達到735 kW,最大連續功率為685 kW),高原性能非常好,耗油率也比較低。”
332的性能數據令人印象深刻,最大巡航速度為 259 公里/小時,航程 598公里,有地效懸停升限達到4,877米,實用升限達到7,000米。在海拔4,500米、標準大氣(ISA)+20℃的起降條件下,可實現飛行高度6,000米、航程600千米和商載600千克的“三個6”卓越目標,能夠滿足青藏高原通航作業和救援需求,在同類機型中首屈一指。
2024年12月31日,AC332直升機在寧蒗瀘沽湖機場完成高原試飛全部試飛科目。
直升機作為多任務平臺,需要安裝各種任務設備。除了座艙空間和布置外,332在設計之初就通過預留任務設備接口,增大供電能力,來擴展任務設備搭載能力,可根據客戶需求安裝電動絞車、搜索燈、消防水桶、索降裝置、醫療救護系統等30余種任務設備,不但能滿足多任務場景需求,還可實現任務構型快速轉換,真正實現“一機多用”。
航空電子設備
過去二十年,直升機航空電子設備高速發展,玻璃化駕駛艙和綜合航電系統逐步得到普及,這使得全新設計的 332 從一開始就充分利用了這些技術。
AC332駕駛艙視圖,配備三塊大尺寸液晶顯示器。
目前,332采用了羅克韋爾柯林斯公司綜合航電系統架構,以集成化航電模塊代替了傳統獨立航電組件和指示儀表,實現了機身傳感器、通信和導航數據的集中采集、數字化處理、傳輸與綜合顯示。通過駕駛艙三塊大尺寸液晶顯示器,向飛行員提供直升機飛行狀態、系統參數和告警信息等,布局簡潔,界面友好,可實現單人和雙人IFR(儀表飛行規則)飛行。
332還在發動機狀態指示方面做出了創新。“以往飛行員要同時監控發動機燃氣渦輪轉速(NG)、發動機扭矩(TQ)、發動機排氣溫度(ITT)三個參數來判斷發動機狀態,同時避免任一個參數超限。”李生偉介紹道,“在332上,我們基于發動機狀態判斷技術,將NG、TQ、ITT三個參數綜合到一個發動機狀態指示ESI中,只要觀察ESI參數就可以判斷發動機的工作區間和輸出功率,大幅降低了飛行員的工作負擔。”
AC332創新的發動機狀態指示ESI,將發動機三個關鍵參數NG、TQ、ITT綜合到一個指示中,大幅降低了飛行員的工作負擔。
為了提高飛行員的態勢感知能力和直升機狀態監測能力,提高運行效率和安全,332還配備了空中防撞系統(TCAS)、地形提示和警告系統(TAWS)、健康與使用監測系統(HUMS)。
332的安全性、舒適性和良好的操控還得益于標配的雙余度數字式四軸自動飛行控制系統。該系統具有俯仰、橫滾、航向、總距軸自動穩定和控制能力,能夠控制直升機按預定姿態、航向、空速、高度進行自動飛行,還可以實現自動復飛、自動進近等高級功能。與“直九”相比,這是一個巨大的提升。“駕駛以前只有簡單自駕系統直升機的飛行員在體驗過332后感觸都非常大。在332上除了起飛和降落之外,所有中間過程,自動飛行控制系統都可以幫助人工完成所有的飛行狀態。”李生偉說,“而且,相對于很多配備三軸自駕的進口直升機,332的四軸自駕加入了總距控制,增加了自動懸停、垂直速度保持、無線電高度保持、自動向上/向下過渡等高度軸的高級控制功能,對于復雜情況下的垂直作業,如海上搜救、山地救援等,能夠更大程度上減輕飛行員負擔,釋放飛行員精力,使他們可以更加關注飛行狀態,顯著提升作業安全。”
AC332整機采用全數字化制造,大量應用復合材料,制造質量優異。
此外,李生偉還強調道:“在332上還有一個新增功能,四軸的數字飛行控制系統與發動機的功率管理進行了交聯,保證了前者在控制飛機姿態時,發動機功率不會超限。”
總體上,在航空電子設備方面,332與最新的H 145 D3等西方同類機型處于同等技術水平。
國產優勢
作為國產直升機,332的成本優勢是顯而易見的。即使只考慮國產直升機不涉及進口稅費,就可以在整機和后續航材采購方面為客戶節省至少20% 的費用。
而且對于多數直升機運營商具有的小機隊、多機型、分散部署的特點,國產直升機在航材保障、技術支持方面具有得天獨厚的地緣服務優勢。
AC332可以整合各類國產任務設備,并能夠為客戶提供包括取證在內的定制化設計和工程改裝一體化解決方案。
“我們在調研中了解到,國內用戶在使用進口直升機的過程中,一個難點是航材保障,費用高、周期長,即使是緊急訂貨(AOG),因為國際物流和清關,也至少需要一周時間。”李生偉說,“我們在哈爾濱和天津建立了航材中心,儲備了充足航材來保障交付的直升機運行。緊急訂貨(AOG)24小時內到達。同時,我們還考慮在用戶所在區域建立區域航材中心,就近保障,客戶不需要過多的航材儲備,通過服務和批產航材輪換機制,不但可以最大程度地滿足客戶運營需求,而且還能最大化提高客戶航材的使用價值,節省了時間和費用。”
另一方面,“我們有一個全資的修理公司中航錦江,不但能夠完成后續的部件修理和飛機大修工作,而且還可以根據需要,派出技術團隊到現場為客戶實施定期維護工作或部分檢測、維修工作。”李生偉補充道。
為了實時響應客戶的需要,天直公司還建立了互聯網客戶服務系統,實現手機APP同步上線后,直升機的維護任務和技術咨詢服務都可通過APP提交和查詢。后臺將提供全年全天24小時快速響應、技術資料下載和航材訂購及物流跟蹤等服務。
AC332醫療救護構型。
除了直升機本身外,任務設備的性能和維護往往同樣重要。但在這方面,常常被人們忽視的是,對于部分軍民兩用設備(如前視紅外光電系統FLIR),進口直升機只能為國內用戶特別是政府用戶(如警航、救撈局)配備技術降級后的設備,導致實際使用效果達不到預期要求,例如進口警用直升機FLIR的成像效果,與歐美國家警用直升機同類設備差異很大,落后很多,甚至達不到某些無人機光電吊艙的成像質量。還有一些任務設備(如救援絞車)在后續使用中,會受到外國公司、政府相關政策制約,在航材保障或修理方面受到限制,極大影響了直升機效能的發揮。并且,進口直升機在后續加改裝及取證方面也比較困難。而國產直升機制造商天直公司既可以根據客戶需求,整合當前國內最先進的技術裝備,也能依托國內廠商保障設備的日常使用和維修。“我們擁有332自主知識產權,同時擁有自主創新研發體系,具備專業化改裝能力,能夠為客戶提供定制化設計和工程改裝一體化解決方案,包括后期取證,充分發揮本土企業的優勢。”李生偉強調道。
未來發展
332 預計將在今年完成取證并實現首批交付,目前已有多家通航企業和租賃公司簽訂了采購協議。
在一個機型長達幾十年的生命周期內,交付往往意味著改進的開始。
制造中的AC332。
“未來,我們一方面會收集客戶的運營反饋和改進建議,解決客戶關心的技術問題,挖掘型號應用潛力;另一方面,我們會追蹤國際直升機技術發展趨勢,保持332與國際同類機型的競爭力。”李生偉表示,傳統直升機技術已經相當成熟,但在信息化、智能化方面還將有大的突破,“我們會持續拓展航電系統功能,引入各類傳感器,加入合成視景系統、增強視景系統、輸電線路探測系統等,增強飛行員對飛行和作業環境的動態感知能力,進一步開發飛行指揮和自動駕駛功能。另外,根據人工智能的發展情況,能不能引入輔助決策和故障解決機制,也是我們關注的一個方向。總的目標仍然是減少飛行員的工作量,讓飛行員專注飛行和任務本身,特別是在惡劣環境下,提高作業效率,保證安全。”
2025年6月5日,國產AC332直升機在寧蒗瀘沽湖機場完成首次局方并行試飛,標志著型號適航取證進入新階段。
過去很長一段時間內,直升機作為輔助機種并沒有得到行業內的重視和社會關注,但隨著國民經濟發展,災害救援需求,航空技術進步,我們現在已經有能力、有市場來開發一款國產高性能多用途民用直升機,特別是近年來“低空經濟”已被確定為新增長引擎,黨的二十屆三中全會明確提出要發展通用航空和低空經濟。在這樣的背景下,332的研發取證,恰逢其時!
作為332總設計師,李生偉一直在不遺余力地宣傳著國產民用直升機,他表達了自己的希望,“不僅能為國內市場提供一款先進、可靠、實用、高原性能強的多用途民用直升機,在各類救援和生產經濟活動中發揮直升機效能。而且能通過一個型號,帶動我們國家民用直升機及配套設備產業鏈發展,在低空經濟熱潮中,擴大國產直升機的應用,提高認可度,打造民用直升機的中國品牌。”
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