在20世纪50至60年代,为了满足军事和经济发展的需求,苏联开始研制超级重型直升机。由米里设计局(也有称呼米尔设计局)(Миль)主导设计的米-12(也称为V-12)成为直升机历史上的奇迹,至今仍保持着载重和尺寸的世界纪录。
设计与建造
1. 目标:苏联当时需要一种能运输重型导弹组件的大型直升机,以适应地面运输困难的偏远地区军事部署需求。
2. 设计特点:
• 双旋翼系统:采用横置双旋翼设计,避免了尾旋翼所需的大量动力损失。
• 巨大尺寸:机长超过37米,旋翼直径为35米。
• 强劲动力:配备了四台涡轮发动机,单台功率达6500马力。
• 载重量纪录:在1971年,米-12创造了载重44吨飞行2250米的世界纪录,这一纪录至今无人打破。
权威的错误判断最初,米里设计局选择了纵向布局方案,即直升机的两个旋翼沿机身前后布置。这种布局当时被许多全球顶尖直升机设计专家视为提高载重能力的最佳选择。然而,后续的研发实践证明,这一选择存在严重的问题。
主要问题
1. 旋翼间距问题
为避免前后旋翼在飞行中相互干扰(即“旋翼撞击”),设计团队不得不加大旋翼之间的距离。这使得机身长度超出了客户对战术技术需求的要求,导致设计复杂化。
2. 尾部空气流动问题
在纵向布局中,后方发动机的空气进气口直接暴露在前方发动机排出的高温气流中。这会造成发动机的气动不稳定,出现“喘振”现象,表现为推力骤降和剧烈震动,威胁飞行安全。
3. 失去动力后的自转滑翔能力问题
测试表明,纵向布局无法在两台发动机失效的情况下通过旋翼自转维持滑翔飞行,这对一款重型直升机来说是不可接受的致命弱点。
转向单旋翼方案的尝试
为解决这些问题,团队尝试了单旋翼设计,但这又带来了新的技术挑战:
• 为38米直径的大旋翼传输动力需要一个高性能减速齿轮箱。然而,当时并没有适合这一需求的现成设计方案。
• 因此,设计人员提出使用直径4.5米的大型低速涡轮来替代传统齿轮箱。这种大胆的设想尚未成熟,难以实现。
更薄但更坚固结构优化需求为了最大限度减少旋翼吹拂造成的感应损失,设计团队需要开发适合旋翼发动机组的新型翼梁。简单来说,这些翼梁既要尽可能薄以减少空气阻力,又必须能够承受复杂的方向不定的动态载荷、持续振动以及旋翼在弹性基础上的共振效应。
创新设计
到1963年年中,设计师们开发出一种全新的翼梁形状,米里本人将其称为“反向渐缩翼”。这种翼梁在靠近机身时宽度较小,而在旋翼发动机组附近变宽。这种设计直接提升了直升机的有效载荷能力,大约增加了9吨。
直径与动力的平衡
另一个关键挑战是匹配旋翼直径与发动机功率。在V-12直升机上,采用了从米-6直升机移植的现成旋翼系统。为了优化气动性能,设计团队将旋翼设置为互相交错3米,旋翼通过机身上方的间隙运行。然而,这些旋翼的直径不足以提供所需的升力。
解决方案
为弥补升力不足的问题,团队通过提升旋翼的转速来增加升力。这一改动要求发动机提供更高功率。因此,设计局联合P.A.索洛维耶夫发动机研发团队,将量产的D-25发动机改进为功率高达6500马力的新型号。
测试与首飞
经历了设计优化、振动测试和气动测试等多项挑战后,V-12最终通过了试飞测试。通过这些创新,V-12不仅成为技术上的里程碑,也展现了苏联航空工业在超重型直升机研发中的创造力与突破性成就。
初次失败:更换轮胎震撼的现场表现
V-12直升机以其巨大的体型和独特的设计给人留下深刻印象。它拥有类似飞机的尾部设计,而庞大的旋翼发动机组则由优雅的翼梁支撑。其内部同样令人叹为观止:货舱尺寸达28.15×4.4×4.4米,可容纳196名士兵、数辆卡车,甚至携带两枚弹道导弹。
首次试飞的挑战
飞行测试于1967年6月27日开始,但在首次起飞时,开发人员遭遇意外:直升机在起飞后出现剧烈震动,迫使飞行员立即降落。然而,着陆并不顺利,偏重于起落架的一个支点,导致轮胎的充气部分和轮毂损坏。幸运的是,飞机本身没有遭受严重破坏。
通过调查发现,震动的原因是多个系统振动频率的巧合所致。问题很快得到解决,V-12在1967年12月恢复了常规试飞。
打破纪录的辉煌时刻
1969年8月6日,在飞行员V.P.科洛申科的指挥下,V-12成功将40.2吨的货物提升至2250米的高度。这一成就至今无人超越。V-12累计创下了七项世界纪录。
试验与认可
V-12的首阶段国家测试于1970年完成,期间它成功完成了莫斯科-阿赫图宾斯克-莫斯科的长途飞行。国家委员会最终建议将其投入批量生产。
永存的传奇国际舞台的亮相1971年,V-12直升机在法国的勒布尔热国际航展上展出,引起了巨大的轰动。这一巨大的飞行器成为苏联航空工业的骄傲,其规模和设计至今仍未被超越。值得一提的是,当时国际媒体将其误称为“米-12”,但事实上,这一编号只有在完成第二阶段国家测试后才会被正式授予。
第二架原型的命运
第二架V-12于1972年接近完工,但由于等待发动机的安装,搁置了一年。然而,它随后也顺利完成了第一阶段测试,并进行了多项改进。然而,项目未能持续推进。苏联国防部不再需要使用直升机运输弹道导弹,而在民用领域,V-12的巨大承载能力没有实际需求。
项目终结与历史地位
1974年,V-12项目被终止。第一架原型机留在工厂,第二架被转移到莫斯科郊外莫尼诺的空军博物馆。尽管如此,V-12作为世界上最大的直升机,依然是一项航空史上的壮举,其规模和设计至今无人超越。
天啦72年就地表无人能及