От винтов!

На вооружение армии КНР в прошлом году поступил новый вертолет Harbin Z-20.

И как только появились фотографии, началось активное обсуждение подобия конструкции этого вертолета с американским Black Hawk.

Судя по внешнему виду - схожесть конструкции явно очевидна. Однако продвигается мнение, что поскольку американцы не передавали техническую документацию Китаю, то скопировать вертолет не могли. Хотя история и знает примеры успешного копирования летательных аппаратов.
В статьях околовертолетных журналистов часто утверждается о существенных отличиях в конструкции и о характеристиках, существенно превосходящих Black Hawk. Однако сопоставить численные ТТХ вертолетов на основе доступной информации сложно, а скорее и невозможно в силу отсутствия достоверных данных, а вот общее сравнение характеристик и конструкции провести можно вполне.
Одним из самых весомых аргументов в пользу использования Блэк Хока как прототипа говорит тот факт, что китайская армия закупила 24 вертолета Sikorsky S-70C-2 в начале 80-х. Это демилитаризовання модификация Sikorsky S-70 Black Hawk, построенная специально для Китая с усовершенствованными высотными двигателями T700-GE-701A. 

Компоновка вертолетов абсолютно одинакова, включая пропорции, что сразу же подметили в интернетах:

Основные опоры шасси также имеют идентичную конструкцию, а вот расположение хвостового колеса изменили и хвостовая балка имеет другой профиль. Вероятно балку облегчили, уменьшив ее сечение, заодно уменьшилось ее сопротивление индуктивному потоку от несущего винта.
Умельцы даже наложили силуэты вертолетов один на другой, по которому можно сделать вывод что трансмиссии вертолетов имеют идентичные геометрические параметры и трансмиссия китайского вертолета явно скопирована с американского образца. Вероятно что  и главный редуктор срисовали, учитывая компоновку, геометрию, взлетный вес и мощность двигателей. Конечно, достоверность картинки лежит на совести автора, однако судя по фото, на правду похоже.

Единственный нюанс - использован силуэт UH-60, а не S-70C-2, выхлопные насадки двигателей сильно различаются.
Летные характеристики вертолетов определяются в значительной мере характеристиками несущей системы, и здесь уже становится интересней.  Однако тут придется залезть в элементарную аэродинамику. Пусть примитивно и упрощенно, но будет нудновато.
Китайский вертолет имеет пятилопастной несущий винт в отличие от четырехлопастного у американского.

На первый взгляд это говорит о значительном увеличении тяговых характеристик несущего винта, поскольку тяга винта прямо пропорциональна количеству лопастей, при элементарном рассмотрении. Однако интернет источники говорят о том что диаметр несущего винта у Z-20 меньше чем у S-70. Эта величина незначительна, однако тяга несущего винта прямо пропорциональна квадрату его радиуса, а кроме того, тяга прямо пропорциональна квадрату окружной скорости конца лопасти, и эта скорость также будет меньше при меньшем диаметре винта (при условии равенства оборотов конечно). Так же уменьшение диаметра несущего винта  увеличивает удельную нагрузку на ометаемую площадь (при условии сохранения полетной массы), что вполне может негативно сказаться на высотности вертолета.
Таким образом пятая лопасть вполне может быть вынужденной мерой чтобы сохранить необходимую тягу нового винта. Об этом также свидетельствует отсутствие "критических" законцовок лопастей у китайского вертолета, которые есть у Блэк Хока:

Эти фирменные законцовки (Sikorsky Growth blade tips) увеличивают КПД несущего винта как на режиме висения (на 3-5%), так и на больших скоростях полета, "отодвигая" начало наступления волнового кризиса на концевых участках лопасти (скорость полета складывается с окружной скоростью конца лопасти, приближая местную скорость к скорости звука).
Аналогичные законцовки отсутствуют и у других китайских вертолетов. Похоже что необходимые технологии у китайцев пока отсутствуют. Известно что технология производства крупных деталей из титана у них еще не отлажена, а из него сделаны лонжероны лопастей американского вертолета, вот им и пришлось рассчитывать свой несущий винт.
Следующее соображение насчет количества лопастей - увеличение момента сопротивлению вращению (который прямопропорционален количеству лопастей, а незначительное уменьшение диаметра винта оказывает на момент незначительное влияние), что означает необходимость увеличения мощности силовой установки. А в СМИ как раз пишут о более мощных двигателях местного производства для этого вертолета. Только вот похоже дополнительные лошадиные силы используются для компенсации более низкого КПД несущего винта. Кроме того более мощные двигатели будут потреблять больше топлива, что сократит дальность полета или полезную нагрузку.
Насчет редуктора утверждать его идентичность сложнее в силу возросших мощностей и моментов. Однако, если вспомнить, что на Блэк Хоки устанавливались двигатели от 1400 до 1900 л.с., то это свидетельствует что и спроектирован редуктор был изначально с запасом и возможности дальнейшей доработки имеются. Так что, как минимум, редуктор от американского вертолета был прототипом, а скорее всего был просто скопирован.
Еще один агрегат, который похоже не стали копировать - это втулка несущего винта. Которая опять-таки выполнена у оригинала из титана.
У S-70/UH-60 она имеет эластомерные подшипники, которые не требуют смазки и обслуживания:

Подробных фото втулки несущего винта Z-20 пока нет. Однако на имеющихся можно увидеть другую конструкцию, может быть в ее основе лежат идеи, общие с конструкцией втулки Changhe Z-18 (снизу)

Интересной особенностью вертолетов Блэк Хок является наклоненный хвостовой винт.
Основное его назначение - расширение диапазона центровок вертолета назад.
При расчете угла наклона учитывается большое количество параметров вертолета, среди которых и вес вертолета.

На фото угол наклона рулевого винта у китайского вертолета измерить проблематично, но если вспомнить что геометрия трансмиссии совпадает, то можно смело предполагать что и угол наклона тот же. Кроме того вряд ли бы китайцы стали пересчитывать его, не имея обширного опыта в проектировании вертолетов такого класса. Копирование угла наклона рулевого винта косвенно подтверждает что максимальный вес вертолета будет мало отличатся от такового у Блэк Хока.

Применение наклоненного рулевого винта вводит в систему управления вертолета дополнительную перекрестную связь в виде продольного момента при изменении тяги рулевого винта (изменении положения педалей). На таком принципе построено управление простейших радиоуправляемых вертолетиков  -  увеличиваешь тягу хвоста, вертолет поворачивает и разгоняется, при уменьшении тяги, вертолетик разворачивается в другую сторону и замедляется.
И если для игрушек это приемлемо, то для реального вертолета это уже настолько серьезно усложняет технику пилотирования, что в Блэк Хоках используется специальный механизм который устраняет продольный момент тяги рулевого винта, возникающий при работе педалями, соответствующим отклонением автомата перекоса по продольному каналу.
И если верить китайцам то они такую систему реализовали программно, применив электродистанционную систему управления. Китайская электронная промышленность вполне развита, но все равно удивительно как они смогли вдруг так "выстрелить" системой, которая только недавно появилась на серийных вертолетах у лидеров вертолетной разработки.
Однако, оказывается такая система для Блэк Хока тоже есть, и тут уже вполне можно поверить в то, что китайцы имели в свое время доступ к секретному Блэк Хоку, потерпевшему аварию во время операции по устранению Бен Ладена. Но это уже территория сплошных догадок и домыслов.

Так же китайские СМИ говорят о новой авионике и системах вооружения для своего вертолета. И это вполне закономерно, поскольку с момента покупки американски вертолетов прошло уже практически 40 лет. Однако электронные приборные доски и композитные капоты хоть и вносят новизну и облегчают конструкцию, но не делают вертолет новым. Это всего лишь процесс модернизации. Так что китайский Harbin Z-20 получил прозвище CopyHawk вполне заслуженно.
Похоже они скопировали то что смогли скопировать. А то что не смогли - преподносится как коренные отличия и собственные разработки. Впрочем тут все зависит с какой стороны посмотреть.
А вот если посмотреть на фото палубного варианта Harbin Z-20F, то очевидно что уже и хвостовая балка мало отличается от таковой у SH-60 Seahawk:

И говорить о его превосходящих летных качествах на основании более мощных двигателей, но при этом с устаревшей несущей системой явно преждевременно.

Ну и еще одно фото, демонстрирующее страсть китайцев к копированию (шутка юмора, но все же):