轻型直升机安萨特(Ansat)系列全介绍

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俄罗斯轻型直升机安萨特(Ansat)系列全介绍

进入20世纪90年代,西方许多国家特别重视发展起飞重量3吨左右和3吨以下的轻型直升机。苏联解体时这样的轻型直升机差不多占西方直升机总数的70%左右。轻型直升机售价低廉,使用费用低,应用十分广泛。所以欧美发达国家都发展出了轻型、中型、大型和重型直升机配套的完整体系,以满足民用、军用各方面的需求。而俄罗斯起飞重量4吨~10吨的中型直升机和10吨以上的大、重型直升机占直升机总数的80%以上,而需求量较大的轻型直升机数量很少,比例明显不合理。在许多情况下本该使用轻型直升机执行的任务,却不得不动用中型直升机,经济性很差。苏联解体后,俄罗斯经济情况非常糟糕,国防经费遭遇严重困难。喀山直升机制造厂本是生产米里设计局设计的系列中、重型直升机的大厂,却因缺乏订货而一下子陷入经济困境。为了生存,喀山直升机制造厂看到了俄罗斯国内和国际市场上对轻型直升机的需求量较大,便准备研制一种起飞重量3吨左右的双涡轴发动机轻型直升机,以便满足俄罗斯内国内需求并将其推向国际市场。
1993年,喀山直升机制造厂开始第一次自行研制轻型运输直升机,命名为“Ansat” ,译成中文为“安萨特”。“安萨特”一词是鞑靼语,意思是动作敏捷,西方给它取得外号是“乙醚”。
1994年研制安萨特直升机的课题正式立项并实施。在强度和气动力计算、承立系统的设计、传动装置的设计和生产、电传操纵系统的设计生产等方面,喀山直升机制造厂与众多科研单位和生产厂家进行了科研和生产的合作,并取得了好的效果。安萨特的结构强度和气动力计算由喀山国力技术大学完成,传动系统则由俄罗斯中央空气流体动力学研究院负责,旋翼分包给航空器结构科学和生产中心。
1995年巴黎航展上展出了安萨特最初的全尺寸机身模型。
到1996年,喀山直升机制造厂确定安萨特的外形和发动机选型。发动机选型率先考虑了国产型号,但是俄罗斯还没有一种按照国际标准批量生产的适合安萨特吨位直升机的发动机,最后确定安装的是由加拿大普.惠公司生产的PW-207K涡轮轴发动机,该发动机于1991年取得适航证,并在轻型直升机上开始使用。已使用该发动机的直升机有MD 902、EC-135、A-109、贝尔-427。为了及时有效的进行维护和航材保障,加拿大普.惠公司在欧洲设立了服务中心,并继续扩大服务网点。鉴于加拿大普.惠公司PW-206C发动机的技术性能和良好的售后服务,最终喀山直升机制造厂选择该公司的发动机作为安萨特的动力装置,并计划在俄罗斯圣彼得堡生产这种发动机。
1997年喀山直升机制造厂得到直升机产品许可证,之后安萨特的研制工作速度大大加快。当年在巴黎航展上展出了其经过较大修改的全尺寸实体模型。该机最初编号为001号,1998年改为01号原型机,同年9月,01号原型机在英国范堡罗航展上展出。01号机上先后完成了承力系统、电源系统、操纵系统、动力装置、传动装置等地面试验,累计试验10小时。借鉴了在该机上所取得的经验,研制了用于飞行试验的02号原型机。
1999年8月17日第四届莫斯科航空航天博览会开幕这天,02号原型机在喀山直升机制造厂试飞站成功离地升空机,完成了首飞,悬停时间12分钟。同年 10月6日,02号机进行了初步的前飞试验。同年11月,由于减速器问题暂停试验。2000年继续在该机上进行地面和空中的各种试验,并不断积累经验。 2001年安萨特第三架用于飞行试验的原型机制作完毕,03号原型机成为小批量生产安萨特和研制各种改型的基础型。2001年12月27日03号原型机进行了试飞。第四架原型机主要用于各种鉴定的飞行试验,以及直升机部/附件和各系统强度和可靠性的地面试验。第五架原型机是一个用于初级训练的教练型机。该机与基础型的主要区别是双操纵。2004年下半年开始了第五架教练型原型机的飞行试验。


安萨特直升机总体布局和机身结构

安萨特采用的是单旋翼带尾桨总体布局。2台涡轴发动机安装在机身上部。该机可安装滑橇式起落架,在教练机上可安装轮式起落架。采用滑橇式起落架,2副滑橇安装在机身下部的弓形支架上,能吸收着陆时的撞击能量。
安萨特机身结构为硬铝、半硬壳式铆接结构。门和舱口均采用复合材料制造,座舱有两个侧门,根据具体需要,座舱内前排可设置供1名或2名飞行员乘坐的座椅。设置1名飞行员时,飞行员位于右座,乘客位于左侧(教练型此处是学员位置)。
座舱容积为6.7m3,这在起飞重量低于4吨的直升机中是为最宽敞的座舱。客舱可容纳9名乘客。在关闭后舱门的情况下可运送一套桨叶,或一套完整的地面设备。乘客座椅可以根据直升机用途的不同而有不同的布置:客运型经济舱内可以布置8个背靠背的乘客左翼,每2个乘客座椅共用1个椅背,所有座椅的椅背均在座舱中线上。医疗救护型内可布置2副担架和2个医务人员座椅。公务运输型可安排5个公务员座椅,外加1个行李舱。货运型舱内可载1000千克货物,外挂可载 1300千克货物。
机身后部可以安装用于装卸行李或担架的后舱门。尾梁采用合金属铆接结构,尾梁后部有带端板的平尾,传动轴位于尾梁上方,尾梁下端有尾撑,其用途是保护尾桨,避免与地面相撞。

旋翼系统

安萨特采用了无轴承扭杆复合材料桨毂和4片复合材料桨叶组成的旋翼系统。该种构型的旋翼是世界上最先进的。
无轴承桨毂具有结构简单、零件少、重量轻、不需要润滑、可大大减少维护工作量和降低维护费用的优点。并且在没有接通飞控系统的水平稳定和自动控制功能时,可以保证直升机在飞行中有更好的稳定性能。更换桨毂可以在维修基地或远离基地的地方完成。
复合材料桨叶的寿命长,重量轻。桨叶和桨毂采用无铰链连接。桨叶的垂直、水平和轴向关节由弹性部件--扭杆组成,确保了每片桨叶所需的动作。由于桨叶的弹性扭杆限制了其挥舞动作,从而大大提高了直升机的操纵性和机动性。
尾桨有2片桨叶,也采用复合材料制造,安装在尾梁末端的右侧。

操纵系统

安萨特上使用了的四余度数字和四余度模拟电传操纵系统。这是世界上3吨级及以下直升机中唯一采用此种先进技术的型号。
电传操纵系统克服了传统的机械操纵系统存在的一系到缺点:重量大、占据空间大、存在非线性(摩擦、间隙)和弹性变形。为了保证飞行器合适的操纵性,操纵机械机构相当复杂。电传操纵系统与机械系统相比却简单得多,它不受温度变化而引起的膨胀和收缩的影响,不需要润滑,去掉了数量众多铰支点,大大减轻操纵系统的重量也减少了占用空间。
除此之外,由于电传操纵系统都采用冗余技术,例如三余度或四余度设计(所谓三余度或四余度就是飞机的传感器、计算机和舵机采用三或四套,以确保一套发生故障时,能够有另一套继续完成相应工作,确保飞机的安全),可使系统可靠性大大提高,这种可靠性的提高除了增加飞行操纵系统本身结构可靠性外,还可从排除像维护疏忽、自然界的影响或是飞行中机务人员或乘客的动作之类的因素造成的不能预知的故障影响,这些故障在一般机械操纵系统中是灾难性,这实际上也就是提高了飞行操纵系统的生存性。
电传操纵系统还有一大优点,就是改善了飞行操纵品质。使用电传操纵系统剔除了诸如静摩擦和迟滞等机械系统的非线性,因此很容易调整飞机响应和杆力的函数关系,使其在所有飞行状态下满足操纵要求。
另外,电传操纵系统对挠曲,弯曲、热膨胀等引起的飞机结构变化的影响不敏感。机械操纵系统对于飞机结构的变化是非常敏成的,设计师必须尽最大努力力求使这种影响减到最小,采用电传操纵系统这些影响就自然清除了。电传操纵系统甚至可能应用某种结构模态稳定措施有效地提高飞机构架的刚度,从而增加系统的疲劳寿命。
由于直升机上采用电传操纵系统,是最近十几年发展起来的最新技术,目前只有欧洲NH-90战术运输直升机和已经下马美国科曼奇武装侦察直升机采用。欧洲的EH101和美国的S-92大型运输直升机也正在试验电传操纵系统。

航电和机载设备

该机安装的导航系统可以保证在简单气象和复杂气象条件下昼夜飞行,飞行在自控状态和手控状态下完成。
所有飞行导航信息和发动机状态的信息均在多功能液晶显示器上显示。直升机主要部/附件和各系统状态所有参数均可输入到BNCK-A机载信息监控系统信。通过两个多功能显示器可以看到直升机各系统和各部/附件的所需信息,BNCK-A机载信息监控系统可随时记录故障时各系统的参数,以提供飞抵基地后能在仪表板上的多功能显示器或手提电脑上分析研究。
该机还安装了STATUS-1故障告警系统,故障告警系统的信息可在多功能液晶显示器上显示。包括发动机机舱失火、燃油剩余量、液压系统是否有故障等紧急情况。
该机装有俄罗斯研制的标准航空电子设备和加拿大马可尼公司的CMA-2055综合仪表显示系统。可以选用能得到的西方相应的航电设备。
搜索救援型可装救援绞车。军用型可选挂火箭和机枪吊舱。

动力装置

原型机上装有2台俄罗斯克里莫夫设计局制造的加拿大普.惠公司的RK202S涡轴发动机。该发动机起飞时每台额定功率477千瓦(640轴马力),最大连续功率418千瓦(560轴马力)。生产型上安装2台单台功率529千瓦(710轴马力)的PW-207K涡轴发动机。
PW-207K发动机安装FADEC系统。该系统可以保证直升机飞行在稳定状态和过渡状态下,旋翼给定转速的精确度,还可以保证内置的显示故障系统的工作。发动机电子控制系统可以保证在所有工作状态下(包括极限状态)自动控制发动机,同时为了防止故障,动力装置还具备手动机械控制。
该发动机具有以下特点:
较好的气动力性能;
极佳的自动控制;
根据总桨距的位置用油门环控制发动机的功率;
自动限制参数;
同步两台发动机的状态;
自动起动系统可以保障在接通一个开关时起动单发;
方便维护和使用。
可以选用以机侧突座装油的布局。也可以将燃油箱安装在座舱两侧。
其他方面

因为安萨特首先面向的民用市场,所以喀山直升机制造厂充分考虑了民用直升机广泛采用的成本-效率这一评价理念。即对于一定的飞行任务,哪一种机型的成本效率高,也就是说在相同的成本下有更高的使用效能,那么就认为这一机型为优。
另外,众所周知,直升机的维护使用费用大约占前期购机费用的1/3-2/3。安萨特要抢占民用市场,必须具有这方面的优势,也就是说在后期的维护费用上应低于同吨位的直升机维护费用。只有购机费用低、维护费用低和小时消耗率低,才能吸引用户。这是喀山直升机制造厂在研制该机时充分考虑的又一基本理念,从结构上保证了该机能够长时间的独立使用,所有的工作均可由两名机组人员完成,包括100小时定检。为此,只需一套随机工具,一套备件,电瓶充电设备和必要的燃滑油设备。由于机载监控设备齐全,使得该机可采用最先进的视情维修方式,使维修工作量减少75%。
特别值得强调的是,民用航空领域对飞行器和人员的安全性极为重视,要取得国际市场的适航证并非易事。喀山直升机制造厂在直升机结构的设计上充分考虑到迫降时飞行员和乘客的生存型性。在最大起飞重量时,该机具有最高推重比。这样就可以保证直升机具有较高的机动性能和一台发动机故障时的安全性。该机已经获得了俄罗斯AP-29适航证并符合美国FAR-29航空条例 该机还装有一个应急存储器,着陆后可将存储器中的所有信息输送到手提电脑中分析使用。
安萨特直升机的各种改型

目前已研制并通过国家鉴定的安萨特改型机有:
1. 客货运输型
客货运输型是基本型,适用于客货运输。在目前同吨位的直升机中安萨特的货舱是最宽敞的,容积为6.7m3,可容纳9名乘客或1000千克货物。外挂运输 1300千克以内的货物。货舱为客、货两用,与驾驶舱隔离。货舱可以安装易拆卸的乘客座椅,在短时间内可将座椅变为所需的布局。客运型还可改装用于巡逻、侦察、监控等。
2. 豪华型(VIP)
豪华型(VIP)在舱内装饰、装修材料颜色、选装设备方面可以根据用户的要求配置。豪华型(VIP)与基础型的主要区别是客舱的舒适性、安全性有所提高,噪声和振动值有所下降。
豪华型通常可运送两名主要乘客和两名陪同人员。豪华型可加装诸如卫星通信、家庭影院、空调、小酒吧和洗手间等设备。
3. 医疗救护型
救护型用于紧急医疗救护、突发事件发生时可将医疗队送达出事点,并对遇难者给予医疗救护或者将病人、伤员输送到常设医疗机构。救护型上配有两副担架及医疗急救系统工具箱。
该机还配置了医疗抢救设备,这些设备可以保证机构在机上实施连续不断的抢救工作,其中包括供氧、通风、病人监护及病人心脏抢救设备。医疗救护型可根据用户的需求配置不同的医疗急救设施。
担架可以从机身后舱门很方便的快速进出。根据抢救工作的需要,安装在机舱内的各种医疗设备可以快速拆装和移动。
4. 军用型
军用型直升机正在进行最后阶段的试验,并准备通过国家和军方的各方面鉴定。可用于执行军用运输、侦察、观测、救护和救援任务。在武器配置方面,可根据用户的战斗任务需求,予以增减。
5. 搜索与救援型
可加装救援绞车。
6. 安萨特-U教练型
2001年,该型机在经过了与米里公司的米-34和卡莫夫公司的卡-26的竞争后,已经被俄罗斯空军选为下一代直升机训练和联络平台。
2002年,俄罗斯国防部和喀山直升机公司签订了安萨特-U的发展和试验合同。这种全新3吨级的直升机将被用来取代目前在俄空军中用于直升机飞行员初级培训的米-2和米-8。
安萨特-U的原型机由第五架基本型安萨特的原型机改装而来,增加了教练员的仪器面板。其原型机上采用了滑橇式起落架,但在后续的生产型上将改用前三点式轮式起落架,其中前起落架为可收放式。采用轮式起落架在训练飞行员时非常有用,因为这有利于学员在完成初级训练后改装同样采用轮式起落架的米-8、米-24 和米-28。
安萨特-U最显著的能力无疑是其"可预编程电传"控制系统,可以使其模拟像米-8/17和米-24这样的大型直升机的操纵特性。电传系统还降低了飞行员的工作负担,改进了操纵性和稳定性,减小了突风对直升机的影响。安萨特系列直升机也是第一种采用电传控制的俄制直升机。
安萨特-U的机舱内有供2名飞行员乘坐的并排坐椅,装有2套操纵机构。安萨特-U安装的加拿大普.惠公司的两台PW207K发动机的全权数字式电子控制系统(FADEC)在飞行训练中非常有用,可以模拟"单台发动机实效 "的情况。
俄罗斯空军希望在2015年前获得100架安萨特-U,但该计划尚没有获得全部用于测试和制造的资金。喀山公司表示将通过商业借贷方式筹措需要的剩余部分资金。

市场情况

对于只是负责批量生产直升机的厂家来说,能够独立研制、试飞、生产新型号,在俄罗斯历史上还是第一次。安萨特直升机从2004年开始正式交付用户使用,其军用型单机售价大约170万美元(1998年币值),其通用型比较便宜,单机售价为150万美元(2000年币值),此售价可能是BK-117的三分之一。
该机目前已向国内外用户交付了10余架,其中韩国购买了4架(3架用于森林灭火,1架警用),之后又定购了9架。
2008年1月31日,俄罗斯空军军队航空兵管理局局长维克托•伊万诺夫宣布,由喀山直升机厂研制的"安萨特"轻型多用途直升机在 2010年前将成为俄罗斯空军的新型教练直升机。俄罗斯空军对初级飞行培训直升机的需求量将达25-30架,而后这一数量还将增加。俄罗斯空军军队航空兵管理局局长维克托•伊万诺夫解释称,安萨特将取代作为教练直升机已经使用40多年的米-2直升机。
目前喀山直升机制造厂正在进一步深入开发安萨特的衍生改型,包括安萨特-2RTs多用途轻型武装直升机。
可载15人的安萨特-3五吨级军用直升机模型也在第三届“喀山-2006国际航空航天技术和设备”展览会上展出。喀山直升机制造厂总经理 A•拉夫连季耶夫称,展出的模型有力地证明喀山直升机制造厂仍在继续从事新的航空技术的研制工作。除卡-60多用途直升机外,目前在俄罗斯还没有在飞行和技术性能方面与安萨特-3可比的直升机。安萨特-3直升机的最大起飞功率为2×1500马力,最大起飞重量为5678千克,最大有效载荷1900千克,最大时速325千米。

安萨特直升机主要性能数据
几何数据

机 长(旋翼尾桨旋转) 13.77米
机 身 宽(不包括机身突座)1.80米
(包括机身突座) 3.61米
机 高(到旋翼桨毂顶部)3.44米
旋翼直径 11.50米
尾桨直径 2.00米
滑橇间距 2.50米
座舱内部
长 1.80米
最大宽度 1.65米
最大高度 1.30米
客舱容积 6.7米3
面积
旋翼桨盘 103.87米2
尾桨桨盘 3.14米2
重量和载荷
最大有效载重
内部装载 1000千克
外挂装载 1300千克
最大起飞重量 3300千克
正常起飞重量 3000千克
最大桨盘载荷 31.8千克力/米2

燃油 720升
载客量 9人或1000千克货物

发动机
型号 PW-207K
数量 2台
极限状态功率 2×529千瓦
起飞状态功率 2×469千瓦

桨叶数量
旋翼 4片
尾桨 2片

性能数据
最大平飞速度 285千米/小时
最大巡航速度 250千米/小时
经济巡航速度 140千米/小时
爬升率 13米/秒
实用升限
正常起飞重量 6000米
最大起飞重量 5200米
无地效静升限 3300米
悬停升限(无地效)
正常起飞重量 2700米
最大起飞重量 1800米
航程(客运,有效载荷1300千克)
正常起飞重量 540千米
最大起飞重量 520千米
(货运、有效载重1600千克)
正常起飞重量 100千米
(搜索与救援)
正常起飞重量 210千米
最大起飞重量 190千米
(巡逻)
正常和最大起飞重量 380千米
带辅助燃油箱 800千米
续航时间 3.3小时


安萨特-2RTs多用途轻型武装直升机

 1999年,喀山厂决定在运输型“安萨特”基础上发展一种轻型侦察武装直升机。这便是“安萨特”-2RTS。它研发进展迅速,不到一年时间其原型机就开始试飞,2005年在莫斯科航展上公开亮相。伊拉克战争和俄罗斯在车臣的军事行动都证明,大中型武装直升机很容易成为对方的攻击目标,特别不适宜城市作战,所以近年来许多国家开始重视对轻便灵活的轻型武装直升机的开发。但俄罗斯直升机公司历来以生产大、重型直升机为著称,而生产轻型武装直升机还是第一次。因此,“安萨特”-2RTs一亮相就吸引世人的眼球,引起了国际媒体的观注。
安萨特-2RTS成为现今俄军装备的唯一一种采用电传操纵系统的直升机。直升机的可操作性十分出色。它的座舱设计比运输型有很大进步,采用了串列式全玻璃化座舱。前座舱为武器射手兼光电系统操作手,后座舱为飞行员;座舱内安装有两台大型综合显示器,改进了发动机的排气口,应用了先进的红外抑制技术。仍然是主旋翼加尾桨的机体结构,主旋翼为4桨叶布局,配备有两台加拿大普惠公司生产的PW-207K涡轮发动机。性能数据和安萨特基本型类似,
安萨特-2RTs轻型武装直升机轻便灵活,既可减少自身受攻击概率,还能对巷战分队提供及时低空火力支援。它集侦察、巡逻、目标指示和火力攻击与近地支援于一身,是一种技术先进的多用途轻型武装直升机,可充当美国陆军航空兵装备的“基奥瓦”的角色,又被誉为俄罗斯的“基奥瓦”。不久前,美国下一代轻型武装直升机计划刚刚落定,贝尔公司在贝尔407基础上改进的ARH赢得了该项目。而俄罗斯推出自己的安萨特-2RTs,时间上几乎与美国同步。
设计特点
在普通运输直升机的基础上发展武装型号的做法很常见。俄罗斯和美国的第一代专用武装直升机:米-24和AH-1都是非常成功的例子。而安萨特-2RTs也继承了这一做法,由基本型安萨特轻型运输直升机改装而来。安萨特-2RTs保持了与基本型安萨特直升机约91%的通用性,主要改变了机身部分的设计,发动机、传动装置、旋翼系统和其他大部分飞机系统则沿用了原来的设计。
安萨特-2RTs最初的设计目标是一种为专用重型武装直升机收集瞄准目标数据的轻型侦察直升机。但喀山直升机公司在考虑了潜在的国外用户的需求后,修改了设计概念。与早期概念相比,最终概念增加了一定的武器携带能力,以拓展其在军用攻击和其他准军用领域内的应用。
由于基本型安萨特直升机非常的成熟,安萨特-2RTs的研制进展非常迅速。从开始研制到原型机试飞的时间还不到1年。在2005年莫斯科航展公开展示前,原型机已经进行了20小时的试飞。其最大起飞重量为3.5吨,最大平飞速度300千米/小时,最大航程达650千米,最大续航时间3.3小时,悬停高度 3300米,实用升限5700米。
在2005年莫斯科航展展出的样机上,只有驾驶员的后舱安装了全套设备,而武器操作员的前舱还仅是全比例模型,因为此时武器和传感器与飞机的综合工作还没有完成。
武器和机载设备
安萨特-2RTs在机身右侧安装了一挺半埋式“岩石”12.7毫米机枪,射速为650-750发每分。虽然与米-24V上的YakB四管机枪相比射速稍慢,但足以对付一些非装甲目标。
安萨特-2RTs共有四个翼下挂架。在莫斯科航展上,样机的左侧内部的挂架携带了一部双联装9M39“伊格拉”短程红外空空导弹(射程5.8千米)发射器,而右侧外部的挂架上携带了一个容量为7发的80毫米火箭巢,也可两侧同时携带两个58毫米口径火箭发射巢弹。
目前的俄制反坦克导弹,例如激光波束制导的"旋风"M导弹和无线电制导的"猛袭 "导弹,连同它们的制导吊舱一起,对于轻型直升机而言过于笨重。但并不能排除这两种导弹或某种较轻的非俄制导弹应客户的要求被综合到安萨特-2RTs上的可能性。
安萨特-2RTs的自卫设备包括安装在机身上的两部使用标准俄制26毫米弹药的UV-26箔条/曳光弹布撒器和安装在发动机排气口之间的宽束红外干扰机。
为了执行战场观察和瞄准任务,提高夜间或复杂气象条件下执行作战任务的能力,安萨特-2RTs在机头下安装了一部GOES-521球状光电转塔。该装置重 45千克,直径350毫米,用于持续监视、地貌追随飞行时的障碍规避和参考点识别。GOES-521转塔有多种升级方案:与CCD设备和热成像仪进行综合;与激光测距/指示仪综合;或者整体换用功能更强大的GOES-321M光电系统,以增加夜间射击能力。
市场前景
安萨特-2RTs对俄国内主要的两个使用直升机的国土安全部门--内务部和联邦安全局--非常具有吸引力。目前它们仍在使用大量老旧的米-24直升机执行巡逻、观测和火力支援任务。而安萨特-2RTs是替换米-24执行这类任务的理想候选者。
喀山直升机制造厂对安萨特-2RTs的出口前景也有着很高的期望。已经购买了5架基本型安萨特直升机用于森林护卫服务的韩国是安萨特-2RTs主要的潜在用户。安萨特-2RTs的售价约为300~400万美元,其运行费用只有米-24的一半。俄罗斯轻型直升机安萨特(Ansat)系列全介绍

进入20世纪90年代,西方许多国家特别重视发展起飞重量3吨左右和3吨以下的轻型直升机。苏联解体时这样的轻型直升机差不多占西方直升机总数的70%左右。轻型直升机售价低廉,使用费用低,应用十分广泛。所以欧美发达国家都发展出了轻型、中型、大型和重型直升机配套的完整体系,以满足民用、军用各方面的需求。而俄罗斯起飞重量4吨~10吨的中型直升机和10吨以上的大、重型直升机占直升机总数的80%以上,而需求量较大的轻型直升机数量很少,比例明显不合理。在许多情况下本该使用轻型直升机执行的任务,却不得不动用中型直升机,经济性很差。苏联解体后,俄罗斯经济情况非常糟糕,国防经费遭遇严重困难。喀山直升机制造厂本是生产米里设计局设计的系列中、重型直升机的大厂,却因缺乏订货而一下子陷入经济困境。为了生存,喀山直升机制造厂看到了俄罗斯国内和国际市场上对轻型直升机的需求量较大,便准备研制一种起飞重量3吨左右的双涡轴发动机轻型直升机,以便满足俄罗斯内国内需求并将其推向国际市场。
1993年,喀山直升机制造厂开始第一次自行研制轻型运输直升机,命名为“Ansat” ,译成中文为“安萨特”。“安萨特”一词是鞑靼语,意思是动作敏捷,西方给它取得外号是“乙醚”。
1994年研制安萨特直升机的课题正式立项并实施。在强度和气动力计算、承立系统的设计、传动装置的设计和生产、电传操纵系统的设计生产等方面,喀山直升机制造厂与众多科研单位和生产厂家进行了科研和生产的合作,并取得了好的效果。安萨特的结构强度和气动力计算由喀山国力技术大学完成,传动系统则由俄罗斯中央空气流体动力学研究院负责,旋翼分包给航空器结构科学和生产中心。
1995年巴黎航展上展出了安萨特最初的全尺寸机身模型。
到1996年,喀山直升机制造厂确定安萨特的外形和发动机选型。发动机选型率先考虑了国产型号,但是俄罗斯还没有一种按照国际标准批量生产的适合安萨特吨位直升机的发动机,最后确定安装的是由加拿大普.惠公司生产的PW-207K涡轮轴发动机,该发动机于1991年取得适航证,并在轻型直升机上开始使用。已使用该发动机的直升机有MD 902、EC-135、A-109、贝尔-427。为了及时有效的进行维护和航材保障,加拿大普.惠公司在欧洲设立了服务中心,并继续扩大服务网点。鉴于加拿大普.惠公司PW-206C发动机的技术性能和良好的售后服务,最终喀山直升机制造厂选择该公司的发动机作为安萨特的动力装置,并计划在俄罗斯圣彼得堡生产这种发动机。
1997年喀山直升机制造厂得到直升机产品许可证,之后安萨特的研制工作速度大大加快。当年在巴黎航展上展出了其经过较大修改的全尺寸实体模型。该机最初编号为001号,1998年改为01号原型机,同年9月,01号原型机在英国范堡罗航展上展出。01号机上先后完成了承力系统、电源系统、操纵系统、动力装置、传动装置等地面试验,累计试验10小时。借鉴了在该机上所取得的经验,研制了用于飞行试验的02号原型机。
1999年8月17日第四届莫斯科航空航天博览会开幕这天,02号原型机在喀山直升机制造厂试飞站成功离地升空机,完成了首飞,悬停时间12分钟。同年 10月6日,02号机进行了初步的前飞试验。同年11月,由于减速器问题暂停试验。2000年继续在该机上进行地面和空中的各种试验,并不断积累经验。 2001年安萨特第三架用于飞行试验的原型机制作完毕,03号原型机成为小批量生产安萨特和研制各种改型的基础型。2001年12月27日03号原型机进行了试飞。第四架原型机主要用于各种鉴定的飞行试验,以及直升机部/附件和各系统强度和可靠性的地面试验。第五架原型机是一个用于初级训练的教练型机。该机与基础型的主要区别是双操纵。2004年下半年开始了第五架教练型原型机的飞行试验。


安萨特直升机总体布局和机身结构

安萨特采用的是单旋翼带尾桨总体布局。2台涡轴发动机安装在机身上部。该机可安装滑橇式起落架,在教练机上可安装轮式起落架。采用滑橇式起落架,2副滑橇安装在机身下部的弓形支架上,能吸收着陆时的撞击能量。
安萨特机身结构为硬铝、半硬壳式铆接结构。门和舱口均采用复合材料制造,座舱有两个侧门,根据具体需要,座舱内前排可设置供1名或2名飞行员乘坐的座椅。设置1名飞行员时,飞行员位于右座,乘客位于左侧(教练型此处是学员位置)。
座舱容积为6.7m3,这在起飞重量低于4吨的直升机中是为最宽敞的座舱。客舱可容纳9名乘客。在关闭后舱门的情况下可运送一套桨叶,或一套完整的地面设备。乘客座椅可以根据直升机用途的不同而有不同的布置:客运型经济舱内可以布置8个背靠背的乘客左翼,每2个乘客座椅共用1个椅背,所有座椅的椅背均在座舱中线上。医疗救护型内可布置2副担架和2个医务人员座椅。公务运输型可安排5个公务员座椅,外加1个行李舱。货运型舱内可载1000千克货物,外挂可载 1300千克货物。
机身后部可以安装用于装卸行李或担架的后舱门。尾梁采用合金属铆接结构,尾梁后部有带端板的平尾,传动轴位于尾梁上方,尾梁下端有尾撑,其用途是保护尾桨,避免与地面相撞。

旋翼系统

安萨特采用了无轴承扭杆复合材料桨毂和4片复合材料桨叶组成的旋翼系统。该种构型的旋翼是世界上最先进的。
无轴承桨毂具有结构简单、零件少、重量轻、不需要润滑、可大大减少维护工作量和降低维护费用的优点。并且在没有接通飞控系统的水平稳定和自动控制功能时,可以保证直升机在飞行中有更好的稳定性能。更换桨毂可以在维修基地或远离基地的地方完成。
复合材料桨叶的寿命长,重量轻。桨叶和桨毂采用无铰链连接。桨叶的垂直、水平和轴向关节由弹性部件--扭杆组成,确保了每片桨叶所需的动作。由于桨叶的弹性扭杆限制了其挥舞动作,从而大大提高了直升机的操纵性和机动性。
尾桨有2片桨叶,也采用复合材料制造,安装在尾梁末端的右侧。

操纵系统

安萨特上使用了的四余度数字和四余度模拟电传操纵系统。这是世界上3吨级及以下直升机中唯一采用此种先进技术的型号。
电传操纵系统克服了传统的机械操纵系统存在的一系到缺点:重量大、占据空间大、存在非线性(摩擦、间隙)和弹性变形。为了保证飞行器合适的操纵性,操纵机械机构相当复杂。电传操纵系统与机械系统相比却简单得多,它不受温度变化而引起的膨胀和收缩的影响,不需要润滑,去掉了数量众多铰支点,大大减轻操纵系统的重量也减少了占用空间。
除此之外,由于电传操纵系统都采用冗余技术,例如三余度或四余度设计(所谓三余度或四余度就是飞机的传感器、计算机和舵机采用三或四套,以确保一套发生故障时,能够有另一套继续完成相应工作,确保飞机的安全),可使系统可靠性大大提高,这种可靠性的提高除了增加飞行操纵系统本身结构可靠性外,还可从排除像维护疏忽、自然界的影响或是飞行中机务人员或乘客的动作之类的因素造成的不能预知的故障影响,这些故障在一般机械操纵系统中是灾难性,这实际上也就是提高了飞行操纵系统的生存性。
电传操纵系统还有一大优点,就是改善了飞行操纵品质。使用电传操纵系统剔除了诸如静摩擦和迟滞等机械系统的非线性,因此很容易调整飞机响应和杆力的函数关系,使其在所有飞行状态下满足操纵要求。
另外,电传操纵系统对挠曲,弯曲、热膨胀等引起的飞机结构变化的影响不敏感。机械操纵系统对于飞机结构的变化是非常敏成的,设计师必须尽最大努力力求使这种影响减到最小,采用电传操纵系统这些影响就自然清除了。电传操纵系统甚至可能应用某种结构模态稳定措施有效地提高飞机构架的刚度,从而增加系统的疲劳寿命。
由于直升机上采用电传操纵系统,是最近十几年发展起来的最新技术,目前只有欧洲NH-90战术运输直升机和已经下马美国科曼奇武装侦察直升机采用。欧洲的EH101和美国的S-92大型运输直升机也正在试验电传操纵系统。

航电和机载设备

该机安装的导航系统可以保证在简单气象和复杂气象条件下昼夜飞行,飞行在自控状态和手控状态下完成。
所有飞行导航信息和发动机状态的信息均在多功能液晶显示器上显示。直升机主要部/附件和各系统状态所有参数均可输入到BNCK-A机载信息监控系统信。通过两个多功能显示器可以看到直升机各系统和各部/附件的所需信息,BNCK-A机载信息监控系统可随时记录故障时各系统的参数,以提供飞抵基地后能在仪表板上的多功能显示器或手提电脑上分析研究。
该机还安装了STATUS-1故障告警系统,故障告警系统的信息可在多功能液晶显示器上显示。包括发动机机舱失火、燃油剩余量、液压系统是否有故障等紧急情况。
该机装有俄罗斯研制的标准航空电子设备和加拿大马可尼公司的CMA-2055综合仪表显示系统。可以选用能得到的西方相应的航电设备。
搜索救援型可装救援绞车。军用型可选挂火箭和机枪吊舱。

动力装置

原型机上装有2台俄罗斯克里莫夫设计局制造的加拿大普.惠公司的RK202S涡轴发动机。该发动机起飞时每台额定功率477千瓦(640轴马力),最大连续功率418千瓦(560轴马力)。生产型上安装2台单台功率529千瓦(710轴马力)的PW-207K涡轴发动机。
PW-207K发动机安装FADEC系统。该系统可以保证直升机飞行在稳定状态和过渡状态下,旋翼给定转速的精确度,还可以保证内置的显示故障系统的工作。发动机电子控制系统可以保证在所有工作状态下(包括极限状态)自动控制发动机,同时为了防止故障,动力装置还具备手动机械控制。
该发动机具有以下特点:
较好的气动力性能;
极佳的自动控制;
根据总桨距的位置用油门环控制发动机的功率;
自动限制参数;
同步两台发动机的状态;
自动起动系统可以保障在接通一个开关时起动单发;
方便维护和使用。
可以选用以机侧突座装油的布局。也可以将燃油箱安装在座舱两侧。
其他方面

因为安萨特首先面向的民用市场,所以喀山直升机制造厂充分考虑了民用直升机广泛采用的成本-效率这一评价理念。即对于一定的飞行任务,哪一种机型的成本效率高,也就是说在相同的成本下有更高的使用效能,那么就认为这一机型为优。
另外,众所周知,直升机的维护使用费用大约占前期购机费用的1/3-2/3。安萨特要抢占民用市场,必须具有这方面的优势,也就是说在后期的维护费用上应低于同吨位的直升机维护费用。只有购机费用低、维护费用低和小时消耗率低,才能吸引用户。这是喀山直升机制造厂在研制该机时充分考虑的又一基本理念,从结构上保证了该机能够长时间的独立使用,所有的工作均可由两名机组人员完成,包括100小时定检。为此,只需一套随机工具,一套备件,电瓶充电设备和必要的燃滑油设备。由于机载监控设备齐全,使得该机可采用最先进的视情维修方式,使维修工作量减少75%。
特别值得强调的是,民用航空领域对飞行器和人员的安全性极为重视,要取得国际市场的适航证并非易事。喀山直升机制造厂在直升机结构的设计上充分考虑到迫降时飞行员和乘客的生存型性。在最大起飞重量时,该机具有最高推重比。这样就可以保证直升机具有较高的机动性能和一台发动机故障时的安全性。该机已经获得了俄罗斯AP-29适航证并符合美国FAR-29航空条例 该机还装有一个应急存储器,着陆后可将存储器中的所有信息输送到手提电脑中分析使用。
安萨特直升机的各种改型

目前已研制并通过国家鉴定的安萨特改型机有:
1. 客货运输型
客货运输型是基本型,适用于客货运输。在目前同吨位的直升机中安萨特的货舱是最宽敞的,容积为6.7m3,可容纳9名乘客或1000千克货物。外挂运输 1300千克以内的货物。货舱为客、货两用,与驾驶舱隔离。货舱可以安装易拆卸的乘客座椅,在短时间内可将座椅变为所需的布局。客运型还可改装用于巡逻、侦察、监控等。
2. 豪华型(VIP)
豪华型(VIP)在舱内装饰、装修材料颜色、选装设备方面可以根据用户的要求配置。豪华型(VIP)与基础型的主要区别是客舱的舒适性、安全性有所提高,噪声和振动值有所下降。
豪华型通常可运送两名主要乘客和两名陪同人员。豪华型可加装诸如卫星通信、家庭影院、空调、小酒吧和洗手间等设备。
3. 医疗救护型
救护型用于紧急医疗救护、突发事件发生时可将医疗队送达出事点,并对遇难者给予医疗救护或者将病人、伤员输送到常设医疗机构。救护型上配有两副担架及医疗急救系统工具箱。
该机还配置了医疗抢救设备,这些设备可以保证机构在机上实施连续不断的抢救工作,其中包括供氧、通风、病人监护及病人心脏抢救设备。医疗救护型可根据用户的需求配置不同的医疗急救设施。
担架可以从机身后舱门很方便的快速进出。根据抢救工作的需要,安装在机舱内的各种医疗设备可以快速拆装和移动。
4. 军用型
军用型直升机正在进行最后阶段的试验,并准备通过国家和军方的各方面鉴定。可用于执行军用运输、侦察、观测、救护和救援任务。在武器配置方面,可根据用户的战斗任务需求,予以增减。
5. 搜索与救援型
可加装救援绞车。
6. 安萨特-U教练型
2001年,该型机在经过了与米里公司的米-34和卡莫夫公司的卡-26的竞争后,已经被俄罗斯空军选为下一代直升机训练和联络平台。
2002年,俄罗斯国防部和喀山直升机公司签订了安萨特-U的发展和试验合同。这种全新3吨级的直升机将被用来取代目前在俄空军中用于直升机飞行员初级培训的米-2和米-8。
安萨特-U的原型机由第五架基本型安萨特的原型机改装而来,增加了教练员的仪器面板。其原型机上采用了滑橇式起落架,但在后续的生产型上将改用前三点式轮式起落架,其中前起落架为可收放式。采用轮式起落架在训练飞行员时非常有用,因为这有利于学员在完成初级训练后改装同样采用轮式起落架的米-8、米-24 和米-28。
安萨特-U最显著的能力无疑是其"可预编程电传"控制系统,可以使其模拟像米-8/17和米-24这样的大型直升机的操纵特性。电传系统还降低了飞行员的工作负担,改进了操纵性和稳定性,减小了突风对直升机的影响。安萨特系列直升机也是第一种采用电传控制的俄制直升机。
安萨特-U的机舱内有供2名飞行员乘坐的并排坐椅,装有2套操纵机构。安萨特-U安装的加拿大普.惠公司的两台PW207K发动机的全权数字式电子控制系统(FADEC)在飞行训练中非常有用,可以模拟"单台发动机实效 "的情况。
俄罗斯空军希望在2015年前获得100架安萨特-U,但该计划尚没有获得全部用于测试和制造的资金。喀山公司表示将通过商业借贷方式筹措需要的剩余部分资金。

市场情况

对于只是负责批量生产直升机的厂家来说,能够独立研制、试飞、生产新型号,在俄罗斯历史上还是第一次。安萨特直升机从2004年开始正式交付用户使用,其军用型单机售价大约170万美元(1998年币值),其通用型比较便宜,单机售价为150万美元(2000年币值),此售价可能是BK-117的三分之一。
该机目前已向国内外用户交付了10余架,其中韩国购买了4架(3架用于森林灭火,1架警用),之后又定购了9架。
2008年1月31日,俄罗斯空军军队航空兵管理局局长维克托•伊万诺夫宣布,由喀山直升机厂研制的"安萨特"轻型多用途直升机在 2010年前将成为俄罗斯空军的新型教练直升机。俄罗斯空军对初级飞行培训直升机的需求量将达25-30架,而后这一数量还将增加。俄罗斯空军军队航空兵管理局局长维克托•伊万诺夫解释称,安萨特将取代作为教练直升机已经使用40多年的米-2直升机。
目前喀山直升机制造厂正在进一步深入开发安萨特的衍生改型,包括安萨特-2RTs多用途轻型武装直升机。
可载15人的安萨特-3五吨级军用直升机模型也在第三届“喀山-2006国际航空航天技术和设备”展览会上展出。喀山直升机制造厂总经理 A•拉夫连季耶夫称,展出的模型有力地证明喀山直升机制造厂仍在继续从事新的航空技术的研制工作。除卡-60多用途直升机外,目前在俄罗斯还没有在飞行和技术性能方面与安萨特-3可比的直升机。安萨特-3直升机的最大起飞功率为2×1500马力,最大起飞重量为5678千克,最大有效载荷1900千克,最大时速325千米。

安萨特直升机主要性能数据
几何数据

机 长(旋翼尾桨旋转) 13.77米
机 身 宽(不包括机身突座)1.80米
(包括机身突座) 3.61米
机 高(到旋翼桨毂顶部)3.44米
旋翼直径 11.50米
尾桨直径 2.00米
滑橇间距 2.50米
座舱内部
长 1.80米
最大宽度 1.65米
最大高度 1.30米
客舱容积 6.7米3
面积
旋翼桨盘 103.87米2
尾桨桨盘 3.14米2
重量和载荷
最大有效载重
内部装载 1000千克
外挂装载 1300千克
最大起飞重量 3300千克
正常起飞重量 3000千克
最大桨盘载荷 31.8千克力/米2

燃油 720升
载客量 9人或1000千克货物

发动机
型号 PW-207K
数量 2台
极限状态功率 2×529千瓦
起飞状态功率 2×469千瓦

桨叶数量
旋翼 4片
尾桨 2片

性能数据
最大平飞速度 285千米/小时
最大巡航速度 250千米/小时
经济巡航速度 140千米/小时
爬升率 13米/秒
实用升限
正常起飞重量 6000米
最大起飞重量 5200米
无地效静升限 3300米
悬停升限(无地效)
正常起飞重量 2700米
最大起飞重量 1800米
航程(客运,有效载荷1300千克)
正常起飞重量 540千米
最大起飞重量 520千米
(货运、有效载重1600千克)
正常起飞重量 100千米
(搜索与救援)
正常起飞重量 210千米
最大起飞重量 190千米
(巡逻)
正常和最大起飞重量 380千米
带辅助燃油箱 800千米
续航时间 3.3小时


安萨特-2RTs多用途轻型武装直升机

 1999年,喀山厂决定在运输型“安萨特”基础上发展一种轻型侦察武装直升机。这便是“安萨特”-2RTS。它研发进展迅速,不到一年时间其原型机就开始试飞,2005年在莫斯科航展上公开亮相。伊拉克战争和俄罗斯在车臣的军事行动都证明,大中型武装直升机很容易成为对方的攻击目标,特别不适宜城市作战,所以近年来许多国家开始重视对轻便灵活的轻型武装直升机的开发。但俄罗斯直升机公司历来以生产大、重型直升机为著称,而生产轻型武装直升机还是第一次。因此,“安萨特”-2RTs一亮相就吸引世人的眼球,引起了国际媒体的观注。
安萨特-2RTS成为现今俄军装备的唯一一种采用电传操纵系统的直升机。直升机的可操作性十分出色。它的座舱设计比运输型有很大进步,采用了串列式全玻璃化座舱。前座舱为武器射手兼光电系统操作手,后座舱为飞行员;座舱内安装有两台大型综合显示器,改进了发动机的排气口,应用了先进的红外抑制技术。仍然是主旋翼加尾桨的机体结构,主旋翼为4桨叶布局,配备有两台加拿大普惠公司生产的PW-207K涡轮发动机。性能数据和安萨特基本型类似,
安萨特-2RTs轻型武装直升机轻便灵活,既可减少自身受攻击概率,还能对巷战分队提供及时低空火力支援。它集侦察、巡逻、目标指示和火力攻击与近地支援于一身,是一种技术先进的多用途轻型武装直升机,可充当美国陆军航空兵装备的“基奥瓦”的角色,又被誉为俄罗斯的“基奥瓦”。不久前,美国下一代轻型武装直升机计划刚刚落定,贝尔公司在贝尔407基础上改进的ARH赢得了该项目。而俄罗斯推出自己的安萨特-2RTs,时间上几乎与美国同步。
设计特点
在普通运输直升机的基础上发展武装型号的做法很常见。俄罗斯和美国的第一代专用武装直升机:米-24和AH-1都是非常成功的例子。而安萨特-2RTs也继承了这一做法,由基本型安萨特轻型运输直升机改装而来。安萨特-2RTs保持了与基本型安萨特直升机约91%的通用性,主要改变了机身部分的设计,发动机、传动装置、旋翼系统和其他大部分飞机系统则沿用了原来的设计。
安萨特-2RTs最初的设计目标是一种为专用重型武装直升机收集瞄准目标数据的轻型侦察直升机。但喀山直升机公司在考虑了潜在的国外用户的需求后,修改了设计概念。与早期概念相比,最终概念增加了一定的武器携带能力,以拓展其在军用攻击和其他准军用领域内的应用。
由于基本型安萨特直升机非常的成熟,安萨特-2RTs的研制进展非常迅速。从开始研制到原型机试飞的时间还不到1年。在2005年莫斯科航展公开展示前,原型机已经进行了20小时的试飞。其最大起飞重量为3.5吨,最大平飞速度300千米/小时,最大航程达650千米,最大续航时间3.3小时,悬停高度 3300米,实用升限5700米。
在2005年莫斯科航展展出的样机上,只有驾驶员的后舱安装了全套设备,而武器操作员的前舱还仅是全比例模型,因为此时武器和传感器与飞机的综合工作还没有完成。
武器和机载设备
安萨特-2RTs在机身右侧安装了一挺半埋式“岩石”12.7毫米机枪,射速为650-750发每分。虽然与米-24V上的YakB四管机枪相比射速稍慢,但足以对付一些非装甲目标。
安萨特-2RTs共有四个翼下挂架。在莫斯科航展上,样机的左侧内部的挂架携带了一部双联装9M39“伊格拉”短程红外空空导弹(射程5.8千米)发射器,而右侧外部的挂架上携带了一个容量为7发的80毫米火箭巢,也可两侧同时携带两个58毫米口径火箭发射巢弹。
目前的俄制反坦克导弹,例如激光波束制导的"旋风"M导弹和无线电制导的"猛袭 "导弹,连同它们的制导吊舱一起,对于轻型直升机而言过于笨重。但并不能排除这两种导弹或某种较轻的非俄制导弹应客户的要求被综合到安萨特-2RTs上的可能性。
安萨特-2RTs的自卫设备包括安装在机身上的两部使用标准俄制26毫米弹药的UV-26箔条/曳光弹布撒器和安装在发动机排气口之间的宽束红外干扰机。
为了执行战场观察和瞄准任务,提高夜间或复杂气象条件下执行作战任务的能力,安萨特-2RTs在机头下安装了一部GOES-521球状光电转塔。该装置重 45千克,直径350毫米,用于持续监视、地貌追随飞行时的障碍规避和参考点识别。GOES-521转塔有多种升级方案:与CCD设备和热成像仪进行综合;与激光测距/指示仪综合;或者整体换用功能更强大的GOES-321M光电系统,以增加夜间射击能力。
市场前景
安萨特-2RTs对俄国内主要的两个使用直升机的国土安全部门--内务部和联邦安全局--非常具有吸引力。目前它们仍在使用大量老旧的米-24直升机执行巡逻、观测和火力支援任务。而安萨特-2RTs是替换米-24执行这类任务的理想候选者。
喀山直升机制造厂对安萨特-2RTs的出口前景也有着很高的期望。已经购买了5架基本型安萨特直升机用于森林护卫服务的韩国是安萨特-2RTs主要的潜在用户。安萨特-2RTs的售价约为300~400万美元,其运行费用只有米-24的一半。