旋翼飞行器|设计权衡，面向实战需求，揭秘美军下一代重型两栖直升机CH-53K( 三 ) 弁言：下一代两栖运输巨无霸西科斯基已

其实西科斯基公司一直都在致力于发展改进的旋翼桨叶气动设计，其中最具代表的就是他们近十几年来一直在致力推进的“第四代旋翼”项目，在该工作中，西科斯基公司将改进的翼型及其分布、桨叶平面形状和桨尖三维外形都纳入了设计体系。应用这种新技术的打造的高性能旋翼桨叶安装到CH-53K直升机上之后，相比常规的旋翼桨叶系统，在悬停状态下能够多提升5000磅左右的负载。 “第四代旋翼”项目的一个重点就是对旋翼桨尖三维外形进行改进设计，如图7所示，除了设计方面的挑战之外，由于桨尖还存在着高载荷的情况，如何将桨尖段与旋翼主梁相连接，对于西科斯基CH-53K项目团队的结构工程师来说也是一个不小的挑战。

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图8“种马王”直升机主旋翼桨尖设计
在开展CH-53K直升机的设计工作之前，西科斯基公司就已经开始了新型旋翼桨叶的风洞吹风试验，以此来确保旋翼桨叶的性能符合预期。新的桨叶系统还淘汰了西科斯基公司早年发展的已经略显“陈旧”的“桨叶检查方法”（用以检查桨叶裂纹）系统，并采用了改进的防腐蚀保护机制来提升可靠性。
CH-53K的尾桨系统的设计也得到了改进。在CH-53E上采用的主要还是油润滑的尾桨系统，而在CH-53K上，西科斯基公司采用的是一种与西科斯基其他现代化直升机型号类似的尾桨系统，这种尾桨系统采用了面内刚性的柔性梁设计。这种柔性梁尾桨采用了全新的复合材料桨叶，桨叶采用了先进的翼型设计来提升气动效率，此外，尾桨的桨叶弦长也增大了6% ，以此来提供更好的抗弹击损伤容限。

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图9“种马王”直升机的尾桨系统示意图
为给上述这些系统提供足够的动力，项目团队最终敲定采用6000轴马力级别的涡轴发动机，通用电气的GE38-1B成为了最佳选项。 GE38-1B能够在海平面输出的轴马力超过7500hp ，并能够全飞行包线内为该机提供充足的动力需求，其中包括KPPs中所提出的3000英尺（约914.4米，一英尺≈0.3048米，下同）海拔高度， 91.5华氏度（约33℃ ， 0℉≈-17.8℃ ，下同）的环境条件。
除此之外， GE38-1B发动机在燃油消耗方面也有着显著的改进，这有助于提升CH-53K的任务性能和降低作业成本。该型发动机还大幅减少了零部件的数量，提升了动力传动系统的可靠性和可维护性。

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图10“种马王”直升机的GE38-1B型发动机及其安装布局示意图
确定了发动机的型号之后，西科斯基的CH-53K项目团队随后完成了发动机的安装布局的设计，这部分工作主要包括：将发动机安装到机身、通过鼻头部的减速器连接到传动系统、安装“发动机空气颗粒保护系统”（EAPPS；EngineAirParticleProtectionSystem）、消防保护系统和短舱，这些都在发动机及其安装示意图中有所展示。早期的CH-53K的发动机安装布局设计还有一个特点就是设计了一个2号嵌入式进气口，安装在发动机后侧。项目团队进行这项设计的主要考虑就是这样的设计可以降低主旋翼塔架设计的复杂性，降低了重量，顺带还能降低塔架的气动阻力，并提高了主旋翼及其传动系统的维修可达性。但是，出人意料的是，在后期CH-53K的试飞过程中，试飞团队发现“种马王“直升机会吸入自身发动机排出的废气，这个问题是导致CH-53K项目延期的重要因素之一。

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图11西科斯基进行的“种马王”直升机发动机排气再摄入测试，工程师采用彩色油烟来捕捉旋翼尾迹和风的影响