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科曼其武裝直升機

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武裝直升機是裝備有武器系統,用於對地攻擊、火力支援和護航等任務的專用直升機,又稱攻擊直升機。由於武裝直升機不受任何地形限制,機動靈活,能低空低速飛行,並且能攜帶機槍、機炮、火箭、導彈等多種作戰武器,已成為陸軍航空兵的主力作戰武器,並且在現代諸兵種協同作戰中,成為一種具有高度機動能力和強大殺傷能力的作戰武器,可有效地對各種地面目標和超低空目標實施精確打擊,在現代戰爭中具有不可替代的地位和作用。
  

1 科曼其武裝直升機 -1  RAH-66的發展歷程及技術特徵


   RAH-66"科曼奇"(Comanche)是美國波音直升機公司/西科斯基公司研製的雙座偵察/攻擊、空戰直升機,是為美國陸軍適應21世紀的戰場環境而設計的一種現代隱身直升機。1982年美國陸軍提出LHX(實驗輕型直升機)計劃,原計劃需要5000架LHX取代UH-1、AH-1、OH-58和OH-6這4種直升機。RAH-66項目總經費為380億美元,其中包括19.6億美元的論證/驗證費用和9億美元全尺寸研製費用。其具體發展歷程見表1。
   RAH-66"科曼奇"主要的技術特點有:
  一是隱身性能好,其正面雷達截面積大約是AH-64D"長弓阿帕奇"的1/630,OH-58D的1/250,主要是通過採用隱身外形、複合材料、隱身塗料、雷達干擾設備、先進的製造工藝和拼裝接縫處的緊公差設計等得以實現。
   二是廣泛使用複合材料,RAH-66是世界上使用複合材料最多的直升機,所使用的複合材料占整個直升機結構重量的51%。在機體結構中使用複合材料的有蒙皮、艙門、桁條、隔框、中央龍骨盒形梁結構、旋翼塔整流罩、涵道尾槳護罩、垂尾和平尾。在旋翼系統中使用複合材料的有撓性梁、槳葉、扭力管、扭力臂、套管軸和旋翼整流罩。傳動系統使用的複合材料有傳動軸和主減速器箱。
   三是採用綜合後勤保障技術,RAH-66有良好的維護性,其後勤支援人力只需美國陸軍現役輕型直升機的60%。RAH-66設計採用故障判斷、簡易工具包、高度模塊化結構以及提高維修可實現性等技術措施來提高維護性能。
   四是採用數字式駕駛艙,RAH-66使用先進的航空電子系統在戰場上執行多種作戰任務,並能通過戰術網際網路向其它的陸軍資源和多兵種聯合資源提供及時而準確的戰術信息。其電子設備與美國空軍的F-22有許多相同之處,座艙內有兩個15.2厘米×20.3厘米平面屏幕液晶顯示器,一個黑白前視紅外電視,一個是彩色的用於顯示地形移動、戰術位置和夜間作戰,另外還有兩個8.9厘米×18.5厘米的黑白液晶顯示器用於燃油、武器和通信信息顯示。三條余度數據匯流排。還有夜視導航系統和頭盔顯示器,第二代前視紅外瞄準裝置和數字地圖顯示器等。
  


1983年
美國陸軍提出輕型直升機實驗(LHX)計劃

1988年6月21日
LHX計劃發出招標書

1988年10月
確定使用LHTEC T800發動機,並對其提出技術要求

1991年4月5日
波音/西科斯基小組宣布獲勝

1993年12月
完成原型機的臨界設計審查

1995年5月25日
1號原型機出廠

1996年1月4日
「科曼奇」首飛

1996年8月24日-

1999年3月30日
飛行試驗

1999年3月30日
「科曼奇」項目準備工程製造研製(EMD)

1999年3月30日
「科曼奇」2號原型機完成首飛

1999年5月10日
「科曼奇」兩架原型機首次一起飛行

1999年5月21日
美國陸軍簽署RAH-66「科曼奇」項目預生產諒解備忘錄(MOU)

1999年8月23日
波音/西科斯基RAH-66「科曼奇」小組向美國陸軍提交31億美元的投標書

2000年4月10日
波音/西科斯基RAH-66「科曼奇」通過主要的里程碑審查

2000年6月1日
31億美元的RAH-66「科曼奇」EMD合同簽署

2000年8月1日
波音/西科斯基「科曼奇」聯合項目辦公室在拉巴馬亨茨維爾開始辦公

2000年11月21日
RAH-66「科曼奇」裝新型尾翼完成首飛

2001年2月20日
「科曼奇」小組完成任務設備包試驗

2001年7月7日
裝功率更大的LHTEC 發動機的「科曼奇」原型機試飛

2002年1月30日
「科曼奇」1號原型機完成飛行試驗計劃

2002年10月
2號原型機飛行驗證電光感測器系統的主要分系統—夜視駕駛系統

2003年5月23日
2號原型機裝新任務設備包軟體和LHTEC T801新發動機試飛

2004年2月23日
美國陸軍宣布取消「科曼奇」項目

  

2 科曼其武裝直升機 -2  RAH-66"科曼奇"項目取消的主要原因


   2004年2月23日,美國國防部宣布取消始於1983年、已經耗資69億美元、擬投資380億美元的RAH-66武裝偵察直升機研製項目。原來為各國所看好的RAH-66研製項目取消,在世界,特別是國防界產生了巨大的反響,甚至使一些軍事專家和武器專家都感到困惑。但經過仔細分析,就能發現該項目取消有較充分的理由。
   2.1美國戰略調整需要
  目前美軍的戰略重心從冷戰時期的大規模作戰轉移到打贏恐怖分子的"不對稱戰爭"上,RAH-66的研製始於1983年,當時仍是美蘇對峙的冷戰時期,歐洲大陸是美蘇可能發生戰爭的熱點地區。RAH-66所有的作戰要求都是針對歐洲環境下的戰爭而設計的。而在當前反恐戰爭為急務的情況下花巨資研製這種先進武器已沒有太大的意義。
   2.2戰術改變需要
  目前戰場上地對空導彈和高射炮的作戰能力已經大大提高,嚴重威脅到RAH-66的生存空間,而且先進的無人機基本能完成RAH-66擔負的作戰偵察任務。現在無人機研製成本低廉,又不存在駕駛員傷亡問題。無人機的快速發展是迫使RAH-66下馬的另一個重要原因。
   2.3技術複雜,進度拖延
   RAH-66全面採用隱身技術和數字化技術,是直升機家族中第一種隱身直升機,稱得上是世界上第一種完全數字化、隱身、及部分智能化的直升機。為了使其適應21世紀的作戰環境,對設計進行了6次大調整,其採用的技術越來越複雜,因此造成進度一再拖延,難以滿足當前急需。
   2.4 耗資巨大,影響其他計劃實施
  最初美國國防部估計RAH-66的單價是1200萬美元,計劃共裝備1200架。但美軍在花費了20年時間后,RAH-66還是無法全速生產,而且單機成本卻已經漲到了5900萬美元。耗資巨大並已影響其他直升機改進和採購計劃的實施是RAH-66下馬的另一個重要原因。
  美陸軍參謀長2004年年底聲稱:取消"科曼奇"項目乃明智之舉,並已為陸軍帶來了許多回報,這種直升機是為冷戰時期設計的,在生存力方面滿足不了現代戰爭的要求,陸軍為了保護直升機可能不得不在夜間使用它。他還列舉了美陸軍利用"科曼奇"項目剩下的錢為改善陸軍裝備所做的一系列工作。第一,為整個陸軍航空兵機隊加速直升機生存力進行裝備改造;第二,陸軍將改進400架AH-64"阿帕奇"直升機;第三,更換600架OH-58D偵察攻擊直升機;國民警衛隊也將更換它們的UH-1Y;陸軍的UH-60A和CH-47D將採用通用駕駛艙;3億美元將用到無人機上。
  

3 科曼其武裝直升機 -3 下一代武裝直升機的技術特徵


   3.1下一代武裝直升機真正形成戰鬥力要到2025年後
   RAH-66項目取消后,各國對未來武裝直升機型號的發展還沒有一個明確的思路,美國主要採用比較經濟實用的武裝直升機來解決當前的急需,並且儘可能使武裝直升機和其它軍用直升機有較大的相通性,以減少研製和使用成本。其它國家主要也是在現有武裝直升機的基礎上進行改進改型或採購國外機型。各國對下一代武裝直升機的研製越來越慎重。目前美國陸軍採用的策略是升級"阿帕奇",在2014年前AH-64D"阿帕奇"的裝備量為714架左右,同時2013年前採購368架貝爾直升機公司在OH-58D基礎上發展新的"武裝偵察直升機(ARH)"作為必要的補充,美國在30年內都可使其武裝直升機保持強大的攻擊力和一定的裝備量,完全能滿足陸軍的需要,因此沒必要,目前也沒計劃重新研製下一代專用武裝直升機。俄羅斯的米-28和卡-50還遠未發揮其潛力,未來十年內也不可能研製下一代武裝直升機。歐洲"虎"式直升機剛裝備部隊不久,更不可能十年內研製下一代武裝直升機。因此,具有研製先進專用武裝直升機技術能力的美國、俄羅斯、歐洲起動研製下一代機的工作應是2015年以後的事。
     3.2全複合材料是下一代武裝直升機的特徵之一
  直升機特別適合使用複合材料。通過大量使用複合材料可大大提高直升機零部件的使用壽命、降低結構重量、維修工作量和使用成本。複合材料在直升機上的使用由來已久。20世紀50年代,複合材料就已成為直升機整流罩、管道和其它次要結構的標準材料。20世紀80年代,複合材料在直升機大部分結構上的應用達到了相當成熟的地步。貝爾直升機公司全複合材料機身的D-292、西科斯基飛機公司全複合材料機身的S-75、波音-360全複合材料機體及MBB公司的BK-117全複合材料機體試驗研究直升機相繼試飛。 20世紀90年代,複合材料的應用又達到了一個新的階段,NH-90戰術運輸直升機複合材料用量達95%,僅動力艙平台、隔板仍採用金屬件,其餘部分全部採用複合材料製造。"虎"直升機機體的複合材料占結構重量的80%以上,RAH-66上的複合材料則佔總材料重量的51%。因此,隨著複合材料技術的不斷發展和在直升機上應用的不斷深化,下一代武裝直升機將有可能成為全複合材料直升機。
   3.3智能旋翼是下一代武裝直升機的特徵之二
  作為直升機主要升力面和操縱面的旋翼系統是直升機特有和最主要的系統,長期以來一直作為直升機技術發展的重點。但傳統的通過研究先進翼型、槳尖形狀和平面形狀來提高旋翼系統升阻比和旋翼效率已幾乎到了極限,進一步發展的空間非常有限。因此,目前國外已致力於智能旋翼的研究工作,期望通過採用智能旋翼使直升機的性能產生質的飛躍。
  目前,國外在智能旋翼方面的研究主要有:槳葉主動襟翼/后緣揮舞控制、槳葉主動扭轉、智能槳尖控制等方面。最新研究包括:採用形狀記憶合金驅動槳葉后緣襟翼,自適應改變槳葉的彎度和扭轉;在直升機翼梁中引入形狀記憶合金驅動裝置,使槳葉根部至槳尖的扭矩明顯下降,從而改善懸停效率,提高前飛速度;在旋翼上鋪設智能材料纖維,通電載入時使旋翼產生主動扭轉;在旋翼上裝上控制旋翼后緣的小舵面及舵面補償片的智能驅動器,驅動器在電載入時可改變舵面位置並減小振動等。2004年,由波音牽頭的一個研究小組通過在一個經改進的5片槳葉、無軸承MD直升機旋翼上安裝由智能材料驅動的主動后緣舵面補償片進行試驗,結果顯示,智能材料驅動旋翼系統可使振動降低80%,性能大幅度提高。2005年9月8日,歐洲直升機公司的一架BK117試驗直升機開始了"電襟翼控制系統"的正式首飛。電襟翼控制系統採用了三個襟翼組件,分別裝在每片旋翼槳葉的后緣,壓電陶瓷致動器自動改變電壓,不需要飛行員的干預,每秒可驅動旋翼襟翼15~40次。該系統可降低全機雜訊6分貝。歐洲直升機公司作為無軸承旋翼系統的技術領先者,目前正在將另一種改進的襟翼綜合到最新一代無軸承旋翼中。該技術試驗成功后可用於所有直升機。英國在"山貓"直升機的旋翼上安裝后緣小翼,試驗時使得懸停狀態下的單片槳葉升力提高了20%,前飛狀態下動態失速的速度限制提高了近40千米/小時。因此,再經過十多年的深入研究,智能旋翼有可能達到工程應用的水平,很可能在下一代武裝直升機上得到應用。
   3.4智能化駕駛艙是下一代武裝直升機的特徵之三
   當前,信息能力已成為衡量武器裝備體系質量和效能的重要標誌。特別是隨著微電子技術、計算機技術和網路技術的發展,綜合航空電子系統從匯流排系統向功能更多、速度更快、集成度更高、部分智能化的方向發展,使駕駛艙智能化發展成為可能。早在1996年,貝爾直升機公司就提出了一項適應未來戰場的先進座艙和武器系統的研究計劃--"超級座艙"研究計劃來支持未來數字化戰場上的各種任務,對座艙的設計已達到人-機水平的綜合。"超級座艙"在"玻璃座艙"的設計中融入了最新的技術,包括採用於智能決策輔助的人工智慧技術。"超級座艙"已經應用於AH-1W等改型中,已具有部分智能化功能。RAH-66"科曼奇"的駕駛艙也具有部分智能化功能,雖然項目已取消,但美國陸軍於2004年3月指示繼續開發尚未完成的擬用於"科曼奇"直升機的5項技術:雷達電子系統改進、集成通信導航識別和航電系統及天線、雷達告警接收機、圖像增強電視攝像機以及電傳操縱系統。
  因此,隨著更先進信息技術的應用,下一代武裝直升機應該具備高性能計算能力和高吞吐量的智能計算機網路,能夠為飛行員提供實時決策諮詢,對各種目標進行自動分類識別,為各種進攻武器實時提供所需的目標參數、發射計算和引導控制等。駕駛艙的智能化程度必將大大提高。因此,智能化駕駛艙很可能應用於下一代武裝直升機之中。
   3.5採用光傳操縱系統是下一代武裝直升機的特徵之四
  當前,電傳操縱系統已開始在直升機新機研製中普遍採用,如NH90、V-22"魚鷹"、"虎"式直升機等都採用電傳操縱系統,其技術已基本成熟。由於電傳操縱系統可靠性不高,成本高,系統易受雷擊和電磁脈衝波干擾等缺點,而光傳操縱系統具有抗電磁干擾、抗電磁脈衝輻射和防雷電等特點,且光纖本身不輻射能量、電隔離性好、頻帶寬、容量大、傳輸速率高,採用光纜可減輕控制系統的重量、縮小體積,從而大大改進直升機的穩定性和可操縱性,並使自動駕駛儀系統具有更大的靈活性,充分發揮和運用直升機的全部性能,同時減輕飛行員的工作負擔。因此,美國和歐洲都在致力於光傳操縱系統的研究工作,並取得了很大的突破。早在2002年歐洲直升機公司的一架裝有光傳操縱系統的EC-135直升機就進行了首次飛行,在該機飛行員座位處、飛控計算機和旋翼槳葉作動筒控制之間的數據通過光纜傳輸,並且還使用了靈巧作動器,標誌著光傳操縱系統研究工作取得了較大突破。目前光傳操縱系統的研究重點是開發各類光感測器、光處理器和光靈巧作動筒。光傳操縱系統在未來十年左右可達到工程應用的水平。因此,下一代武裝直升機完全有可能採用光傳操縱系統。
   3.6局部隱身將是下一代武裝直升機的特徵之五
   隨著全隱身直升機RAH-66"科曼奇"項目的取消,人們開始反思直升機的隱身問題,到底對直升機是否需要全面進行隱身一直是不少學者爭議的話題。但從RAH-66看,RAH-66採用全隱身方案造成技術難度大,耗資巨,進度拖延是該機下馬的一個重要原因。從當前政治、軍事發展的潮流來看,大國之間大規模地面戰爭很難打起來,而在反恐及強國對弱國(或地區)的局部戰爭中,全隱身直升機這樣昂貴的武器裝備又派不上用場。另一方面,隱身性能對低空低速飛行的武裝直升機來說意義並不是很大。因此,下一代武裝直升機採用全隱身方案的可能性不大。但是,尋求武裝直升機的隱身性能的步伐並不會停止,不付出較大代價的局部隱身技術仍將會在武裝直升機上採用。如美製AH-64、俄制米-28和卡-50、"虎"式等都局部採用了隱身技術

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