生不逢时的印第安武士——RAH-66“科曼奇”发展和技术小解(1)

在20世纪80年代由于美国陆军战术思想的调整,新的编制体制特别是空中突击师的概念引入,使得美国陆军航空兵装备进入大规模换血阶段,两种新型中型直升机西科斯基公司的UH-60“黑鹰”直升机(生命力顽强的“鹰”家族——西科斯基UH-60)和休斯的AH-64“阿帕奇”武装直升机(坦克的终极杀手——AH-64“阿帕奇”)进入陆军服役。而陆军的轻型直升机——越战时代的休斯OH-6“印地安种小马”(Cayuse)和贝尔OH-58“基奥瓦”也同样需要更新换代。军方希望能沿用贝尔UH-1“休伊”(传奇的“易洛魁”——贝尔UH-1“休伊”)和AH-1“眼镜蛇”(致命的“毒液”家族——贝尔AH-1“眼镜蛇”)的通用概念,研制共用升力、动力和传动系统(包括旋翼、发动机、传动和控制系统)的轻型通用直升机和武装侦察直升机,于是启动了“LHX”(实验性轻型直升机)研究项目。美国陆军随后进行了LHX概念设计研究,其中包括常规构型和高速构型、单座和双座座舱布局、以及各种任务设备包。(上图为OH-6“印地安种小马”和贝尔OH-58“基奥瓦”)

根据越战中直升机的实际战损,美军对LHX的机动性要求很高,这能提高直升机的生存能力进而挽救士兵的性命。发展迅速的便携式红外制导地空导弹还要求直升机同时还必须具备低可探测性,这两个要求都将对LHX具体设计产生重大影响。上世纪80年代以后,雷达和红外隐身技术,复合材料和先进金属材料结构技术,声学隐身技术,先进火控系统、高性能计算机、先进数字飞控系统等关键新技术的出现,使的美国陆军对“LHX”的苛刻的性能要求有了实现可能。(上图为1981年首飞定型的F-117“夜鹰”隐形战斗轰炸机)

历次战争的实践使美军认识到,装备的可维护性对于这只几乎只在海外作战的军队来说是至关重要的;而美国的国防部在六十年代引入的全寿命周期成本管理(Life Cycle Cost,简称LCC),使得军方又在开始的概念设计期间也加上了这个标准。(上图为全寿命周期成本管理)

按照美国陆军的计划需要约6000架“LHX”取代现役的轻型直升机,所以任何一家制造商都无力独吞整个项目,于是军方让美国四大直升机制造商(贝尔、波音,麦道和西科斯基)组成两个团队来竞争。西科斯基和波音联合,叫做“波音西科斯基第一团队”,贝尔和麦道组队成“超级团队”。(上图为波音西科斯基初始的概念图)

陆军在“LHX”的研制规格中要求空重上限3400千克,平均制造成本上限750万美元。同时他们论证得出没有必要追求高速度,于是停止了高速概念研究。接下来又反思了通用和侦察/武装直升机同时研制的目标,放弃了通用直升机部分。(上图为贝尔麦道的初始概念图)

1991年4月9日美国陆军宣布波音西科斯基第一团队获胜,但数量削减到1300架,项目总成本估计超过300亿美元。按照合同,1998年向陆军交付第一架生产型“LHX”。但是由于陆军减少年度研制资金以及不断增加的额外要求,首飞时间一再被推迟。1995年5月25日第一架LH原型机(去掉代表实验的X)下线,1996年1月4日首飞,陆军编号RAH-66,绰号“科曼奇”。(上图为首次试飞的RAH-66“科曼奇”)

得益于各种在当时看起来划时代的新技术,直升机性能达到或超过了所有既定指标,最大飞行速度超过370千米/小时(现役直升机最高时速在250千米/小时至350千米/小时的范围内。),直升机还显示出惊人的侧向和向后飞行能力,可以轻易达到111千米/小时的侧飞和148千米/小时的后飞速度,同时还能保持充分的可控性。到1997年3月该阶段试飞结束时,原型机达到了3000米的静升限(以垂直上升方式达到的最大高度)、1.7g过载和222千米/小时的自转飞行(所谓自转飞行,是指直升机无动力时,旋翼靠风吹动旋转;现代直升机自转飞行一般都要求速度控制到111-130千米/小时,速度过大无法控制甚至旋翼转速过快,旋翼飞掉)。(上图为试飞中的AH-66“科曼奇”)

试飞发现的唯一重大技术问题就是尾部结构,原始设计的方向稳定性较弱。2000年12月,原型机完成修改并成功试飞,改装内容包括修改尾部、安装长弓雷达罩(陆军的新要求)、新旋翼变距拉杆、新旋翼整流罩和水平安定面端板。(改进后的安装长弓雷达罩的AH-66“科曼奇”)

“科曼奇”是第一种能做到发现敌人而不被发现的直升机。“科曼奇”设计的基本理念是“先敌发现且不被敌发现”。陆军的低可探测性要求使的“科曼奇”难以被发现,而新的目标探测/瞄准系统上采用的新技术扩展了“科曼奇”的交战区域、增加了交战时的反应速度,并且能把作战数据通过数据链分发给战场上的其他作战平台。('科曼奇'探测区域设计图)

“科曼奇”的雷达和红外特征都远低于陆军规定值(具体数据至今仍在保密),但根据官方透露,“科曼奇”的雷达反射面积比现有直升机缩小了100倍、红外特征降低了15倍、噪音降低了6倍、视觉特征缩小了10%。(“科曼奇”和隐身前辈“夜鹰”)

“科曼奇”通过机身外形和雷达吸波材料来减小雷达反射面积(得益于F-117的成功),武器挂架和起落架都可收放;尾梁内装有一个特殊装置把高温废气与低温环境空气混合排出降低红外辐射;采用5叶变截面旋翼桨叶和后掠式桨尖来降低噪音;涵道式尾桨系统经过专门设计降低噪音;为了减少视觉特征,外形尺寸紧凑,座舱玻璃在减少反光方面也花了很多功夫,同时五片旋翼桨叶也降低了视觉闪烁。(地面状态的“科曼奇”可以看到伸出的武器挂架和起落架)

“科曼奇”的目标探测/瞄准系统的作用距离比现有系统(这个现有系统是指AH-64的系统)增加了40%,第二代前视红外可探测温差比(目标温度与环境温度的比值,数值越小越灵敏)比现有系统更小(具体数值仍是保密);前后座飞行员都能单独驾驶RAH-66,都配备带图像增强功能的头盔显示器,视场比现有系统大31%;国防测绘局(DMA)为“科曼奇”提供了一种储存在光盘上的数字地形图;为应对核生化学威胁,“科曼奇”采用了增压座舱和隔离式的航电舱,独特的免维护设计无需更换核生化过滤器,光滑的复合材料机身不会被去污清洁剂腐蚀,“科曼奇”的电磁脉冲耐受能力(这个能力不是现在电子战的标准,而是应对中子弹的标准)是现有飞机的20倍;弹道耐受性(就是被子弹直接击中后装备能继续使用的能力)预计会比现有直升机好50倍,电子设备具有多级冗余和自我修复功能,机身和旋翼结构在被弹药直接击中后仍能继续飞行一段时间,可以外场维修。抗坠毁起落架和乘员座椅、吸能机身结构和防泄漏燃料系统,保证其迫降时人员的安全。(“科曼奇”和未来的搭档“长弓阿帕奇”)

“科曼奇”执行基本武装侦察任务时在弹舱内置4枚“地狱火”和2枚“毒刺”导弹,外加机鼻机炮的320发炮弹。执行空战任务是挂载2枚“地狱火”、4枚“毒刺”,以及500发炮弹。“科曼奇”在机身两侧还可安装一对短翼,挂载额外的8枚“地狱火”或更多“毒刺”。可维护性提高了直升机外场可用率,“科曼奇”独特的机身设计优化了舱门和维护口盖的布置,使维护工作更容易,预计维护负担能减少40%。(安装短翼后的科曼奇,类似于F-35的“野兽模式”)

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