軍用直升機(jī)生存力標(biāo)準(zhǔn)研究

何瑞恒

(中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028)

軍用直升機(jī)生存力標(biāo)準(zhǔn)研究

何瑞恒

(中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028)

研究了國(guó)內(nèi)外軍用直升機(jī)生存力標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了軍用直升機(jī)敏感性和易損性方面的標(biāo)準(zhǔn)化要求，提出了國(guó)內(nèi)軍用直升機(jī)生存力標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展建議。

直升機(jī)；生存力；標(biāo)準(zhǔn)

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，軍用直升機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存力是決定其性能品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。軍用直升機(jī)為配合地面部隊(duì)作戰(zhàn)，一般要在低空、戰(zhàn)斗前沿或敵方縱深地域執(zhí)行任務(wù)，面臨著惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。敵方戰(zhàn)機(jī)，防空武器，甚至步兵武器都能嚴(yán)重威脅直升機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力?，F(xiàn)代軍用直升機(jī)的造價(jià)和維護(hù)成本越來(lái)越高，因此其生存力要求也更加突出。

為了提高軍用直升機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存力，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了一系列的生存力標(biāo)準(zhǔn)研究工作，并制定了各層次標(biāo)準(zhǔn)用于規(guī)范軍用直升機(jī)的研制和使用。本文對(duì)軍用直升機(jī)生存力要素進(jìn)行分析，跟蹤研究國(guó)內(nèi)外軍用直升機(jī)生存力標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀，為國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定及裝備研制工作提供參考和借鑒。

1 直升機(jī)生存力要素分析

軍用直升機(jī)的生存力是指直升機(jī)抗御或經(jīng)受人為敵對(duì)環(huán)境的影響而不引起持久的性能降低，并能連續(xù)有效地完成規(guī)定任務(wù)的能力，取決于該直升機(jī)的敏感性和易損性。

敏感性是指直升機(jī)被敵方發(fā)現(xiàn)和命中的概率，主要是要降低直升機(jī)的可探測(cè)性，即提高直升機(jī)的隱身性能和電子對(duì)抗能力。易損性是指直升機(jī)在敵對(duì)環(huán)境下，由于遭受某種等級(jí)的威脅機(jī)理使完成任務(wù)的能力受到限定等級(jí)的降低，取決于直升機(jī)的設(shè)計(jì)以及直升機(jī)在承受一次或多次打擊時(shí)，任何可以減少損傷的生存力措施。

為了提高直升機(jī)的生存力，就必須采取措施降低直升機(jī)的敏感性和易損性，可分解為5個(gè)層次的要求：在戰(zhàn)場(chǎng)上不易被敵人發(fā)現(xiàn)和識(shí)別、發(fā)現(xiàn)后不易被擊中、擊中后不易損傷、遭受損傷后能迅速修復(fù)、損傷嚴(yán)重墜落時(shí)能保證乘員的安全。

2 生存力頂層標(biāo)準(zhǔn)

美軍的生存力標(biāo)準(zhǔn)大都是各類航空器通用的，同時(shí)涵蓋固定翼飛機(jī)和直升機(jī)的生存力要求。其中，MIL-HDBK-2069《航空器生存力》為美軍航空器生存力領(lǐng)域大綱性、管理性的頂層標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)偵察、巡航、格斗和運(yùn)輸任務(wù)等不同情況下軍用航空器的生存力要求進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)生存力程序、確認(rèn)程序、維護(hù)/監(jiān)督、任務(wù)威脅分析、臨界狀態(tài)的分析、失效模式、損傷模式、核武器和非核武器的威脅、電磁性、潛在威脅探測(cè)、增強(qiáng)生存力訓(xùn)練、格斗損傷修理等都進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

與之配套的航空器生存力標(biāo)準(zhǔn)還有MILSTD-2072《航空器生存力大綱的制定和實(shí)施》、MIL-HDBK-2089《航空器生存力術(shù)語(yǔ)》、MILHDBK-273《在核武器威脅下提高航空器生存力的設(shè)計(jì)和評(píng)估指南》、MIL-HDBK-3361《航空器非核生存力通用準(zhǔn)則》等。

目前，美國(guó)正在逐步將航空系統(tǒng)、分系統(tǒng)規(guī)范由MIL規(guī)范轉(zhuǎn)化為JSSG（聯(lián)合軍種規(guī)范指南）文件，其中JSSG-2000《航空器系統(tǒng)》和JSSG-2001《航空器》是系統(tǒng)規(guī)范編制的依據(jù)，規(guī)定了航空器生存力的頂層要求。

JSSG-2000主要從軍方的作戰(zhàn)使用角度提出航空器生存力指標(biāo)的要求，包括任務(wù)生存力以及特定任務(wù)階段的一對(duì)一情形的生存力，主要考慮航空器的任務(wù)類型、任務(wù)階段、損毀級(jí)別和生存概率等，在損毀級(jí)別的劃分中規(guī)定了直升機(jī)常用的緊急迫降損毀。由于航空器在基地時(shí)沒(méi)有自我防衛(wèi)和避免威脅的能力，而關(guān)鍵保障設(shè)備的損失對(duì)于系統(tǒng)生存力也是極為重要的，因此，JSSG-2000還規(guī)定了停放的航空器和地面保障設(shè)備的生存力。

JSSG-2001《航空器》主要體現(xiàn)對(duì)于航空器平臺(tái)本身的生存力要求，是對(duì)JSSG-2000的細(xì)化。從雷達(dá)散射截面（RCS）、紅外特征信號(hào)、可視特征信號(hào)、聲音特征信號(hào)和輻射控制幾個(gè)方面描述了敏感性要求；將降低易損性的要求分解為威脅探測(cè)、識(shí)別和威脅等級(jí)排序能力，防御干擾，地形跟隨和地形回避能力，彈道威脅生存力，電磁威脅生存力，激光威脅生存力，生化威脅生存力和核武器下的生存力。

國(guó)內(nèi)軍用直升機(jī)生存力的大綱性的、管理性的頂層標(biāo)準(zhǔn)是GJB 3696-1999《軍用直升機(jī)生存力要求》，分別從降低被探測(cè)性、降低被擊中概率、降低易損性、提高抗墜毀性能和戰(zhàn)場(chǎng)損傷修理5個(gè)方面規(guī)定了軍用直升機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件下的生存力要求，是軍用直升機(jī)生存力論證、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和驗(yàn)證等工作的依據(jù)。

該標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行生存力的權(quán)衡優(yōu)化，從防探測(cè)、防擊中、防擊落、防傷亡4個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合分析，提出各種生存力技術(shù)的相對(duì)效能與采取相應(yīng)技術(shù)所付出的代價(jià)，通過(guò)權(quán)衡，達(dá)到直升機(jī)性能、重量、成本等因素的最佳優(yōu)化，在保證直升機(jī)總體作戰(zhàn)效能的基礎(chǔ)上，使直升機(jī)具有合理的生存能力。

該標(biāo)準(zhǔn)制定于1999年，未能涵蓋技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的新的生存力要求。例如，JSSG-2000提出的停放航空器和地面保障設(shè)備的生存力在GJB 3696-1999中并未體現(xiàn)；JSSG-2001規(guī)定了降低電磁威脅易損性的設(shè)計(jì)和使用要求，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中，電子戰(zhàn)水平不斷提高，軍用直升機(jī)暴露于電磁威脅下的可能性顯著增加，應(yīng)具有經(jīng)受電磁威脅的基本能力，GJB 3696-1999未規(guī)定相關(guān)內(nèi)容；JSSG系列規(guī)范強(qiáng)調(diào)對(duì)生存力要求的驗(yàn)證，采用描述、檢查、分析、仿真、演示和試驗(yàn)等多種驗(yàn)證方法，結(jié)合各種生存力評(píng)估與設(shè)計(jì)方面的計(jì)算程序，充分考慮各種驗(yàn)證方法的精確程度，相比而言，GJB 3696-1999僅規(guī)定了在生存力大綱的基礎(chǔ)上制訂詳細(xì)的試驗(yàn)計(jì)劃和進(jìn)行首飛前試驗(yàn)，對(duì)生存力要求的驗(yàn)證不夠充分。

3 敏感性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

目前收集到的美軍標(biāo)準(zhǔn)中主要是JSSG-2001詳細(xì)規(guī)定了航空器的敏感性要求，能夠用于指導(dǎo)軍用直升機(jī)的設(shè)計(jì)和使用。該指南提出對(duì)RCS等級(jí)和紅外特征信號(hào)限值的要求應(yīng)與任務(wù)階段的威脅狀態(tài)相適應(yīng)；可視特征信號(hào)要求應(yīng)依據(jù)監(jiān)測(cè)者的能力、靈敏度、全部外來(lái)威脅的特點(diǎn)以及具體的任務(wù)剖面來(lái)確定。這些敏感性控制要求表明美軍不再一味追求航空器的高隱身性能，而是更加強(qiáng)調(diào)與具體使用環(huán)境和任務(wù)需求相適應(yīng)的防探測(cè)能力，這也能從一個(gè)側(cè)面解釋強(qiáng)調(diào)理想化隱身性能的“科曼奇”直升機(jī)最終下馬的原因。

在軍用直升機(jī)敏感性控制方面，國(guó)內(nèi)主要是在GJB 3696-1999中提出了概括性的要求，專用標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)較少。其中，GJB 1470-1992《軍用直升機(jī)動(dòng)力裝置紅外抑制系統(tǒng)通用規(guī)范》要求在型號(hào)規(guī)范中給出裝有紅外抑制系統(tǒng)的直升機(jī)動(dòng)力裝置在3μm～5μm和8μm～14μm兩個(gè)波段內(nèi)的紅外輻射強(qiáng)度隨飛行高度和飛行速度變化的估算性能，并規(guī)定了地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)時(shí)的紅外輻射測(cè)試要求。

4 易損性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在軍用直升機(jī)的降低易損性要求中設(shè)計(jì)和使用部門(mén)最為關(guān)注的主要是耐彈傷和抗墜毀性能。

美軍對(duì)軍用直升機(jī)的耐彈傷能力有詳細(xì)的規(guī)定，并經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。例如，黑鷹直升機(jī)的槳葉被要求在速度770m/s、7.62mm穿甲彈距離100m擊中后，不影響作戰(zhàn)任務(wù)的概率不低于99%；在速度500m/s、12.7mm穿甲彈距離800m擊中后，能安全飛行30min的概率不低于97%；被一發(fā)23mm口徑炮彈擊中不得損毀。

MIL-HDBK-3362《航空器非核生存力 機(jī)體》規(guī)定了航空器耐彈傷設(shè)計(jì)要求，相關(guān)條款可以在直升機(jī)耐彈傷設(shè)計(jì)中進(jìn)行借鑒。JSSG-2006《航空器結(jié)構(gòu)》規(guī)定了航空器主要結(jié)構(gòu)、飛行操縱面、風(fēng)擋/座艙蓋和其它結(jié)構(gòu)件的耐彈傷性能，以及損傷后的可用性。JSSG-2009《航空器子系統(tǒng)》規(guī)定了JSSG-2001分配給特定子系統(tǒng)的易損性要求，包括常規(guī)性彈藥和導(dǎo)彈帶來(lái)的彈道性損傷，以及激光、定向能量武器、核武器、鳥(niǎo)撞等的影響。

國(guó)內(nèi)規(guī)范軍用直升機(jī)耐彈傷性能的標(biāo)準(zhǔn)主要是GJB 720.8A-2012《軍用直升機(jī)強(qiáng)度規(guī)范 第8部分：結(jié)構(gòu)生存力》，規(guī)定了機(jī)體結(jié)構(gòu)、旋翼系統(tǒng)、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)的耐彈傷設(shè)計(jì)要求，以及裝甲防護(hù)和彈傷情況下的防火和滅火設(shè)計(jì)措施等。另外，GJB 5196-2003《直升機(jī)防彈抗墜毀燃油箱通用規(guī)范》規(guī)定了直升機(jī)燃油箱的抗彈擊設(shè)計(jì)、性能、制造、安裝、驗(yàn)證和驗(yàn)收等方面的要求。其它可借鑒的標(biāo)準(zhǔn)有GJB 501A-1999《飛機(jī)防彈玻璃規(guī)范》和GJB 3019A-2008《航空防彈鋼板規(guī)范》等。

在直升機(jī)抗墜毀設(shè)計(jì)方面，美國(guó)從上個(gè)世紀(jì)60年代初就開(kāi)始由陸軍進(jìn)行系統(tǒng)的研究工作，包括變形分析、全尺寸墜落試驗(yàn)，以及墜毀防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)/研制等方面的內(nèi)容。1965年美國(guó)陸軍將研究過(guò)程中的系列報(bào)告提升為第一版TR67-22《墜毀生存設(shè)計(jì)指南》，指南發(fā)布后，美國(guó)繼續(xù)開(kāi)展相關(guān)的研究工作，在后續(xù)研究工作的基礎(chǔ)上，該指南先后修訂、擴(kuò)充了4次。上個(gè)世紀(jì)70、80年代后，直升機(jī)的抗墜毀研究工作除由軍方開(kāi)展外，政府及企業(yè)也參與到其中，包括民用航空醫(yī)學(xué)研究院等單位也參與到相應(yīng)的研究工作中。在指南第3版及相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上，1974年1月美國(guó)頒布了抗墜毀方面的MIL-STD-1290《輕型固定翼及旋翼機(jī)抗墜毀要求》。該標(biāo)準(zhǔn)頒布以前，抗墜毀的工作主要致力于分系統(tǒng)及部件各自的抗墜毀能力，只有在該標(biāo)準(zhǔn)中才正式提出了用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研制航空器墜毀防護(hù)系統(tǒng)。1988年12月MIL-STD-1290修訂為MIL-STD-1290A。在MIL-STD-1290等標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，1998年10月頒布了聯(lián)合規(guī)范指南JSSG-2010-7《乘員系統(tǒng)墜毀防護(hù)手冊(cè)》。

西歐直升機(jī)的主要國(guó)家，如意大利、法國(guó)、英國(guó)等在普遍采用美國(guó)抗墜毀標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1290要求的同時(shí)，在抗墜毀方面也有所創(chuàng)新。典型的例子就是，MIL-STD-1290要求95%的生存概率，抗墜毀設(shè)計(jì)是在此基礎(chǔ)上開(kāi)展工作的，而西歐將生存概率作為權(quán)衡的折衷數(shù)值。如：經(jīng)綜合權(quán)衡后，意大利的A-129將乘員生存概率要求降為90%，相應(yīng)的垂直墜落速度降為11m/s，結(jié)構(gòu)重量減輕7%；法國(guó)宇航公司的“超美洲豹”AS-332則為85%，相應(yīng)的垂直撞地速度為10.5m/s。西歐對(duì)MIL-STD-1290的創(chuàng)新式采用，對(duì)抗墜毀技術(shù)的發(fā)展做出了有益的貢獻(xiàn)，推動(dòng)了抗墜毀思想與技術(shù)的豐富、完善。

我國(guó)軍用直升機(jī)抗墜毀設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)主要是GJB 2681-1996《軍用直升機(jī)抗墜毀要求》。該標(biāo)準(zhǔn)是參照MIL-STD-1290A《輕型固定翼和旋翼航空器抗墜毀要求》、MIL-S-58095A《抗墜毀座椅系統(tǒng)及機(jī)組通用規(guī)范》和MIL-S-85510《直升機(jī)座艙座椅抗墜毀通用規(guī)范》中有關(guān)內(nèi)容而制定的，規(guī)定了不同墜撞條件下軍用直升機(jī)的抗墜毀要求，以及乘員的約束、貨物與設(shè)備的約束、墜撞后的應(yīng)急撤離措施和墜撞后防火等內(nèi)容，并給出了相應(yīng)的試驗(yàn)方法。

此外，GJB 6408-2008《直升機(jī)抗墜毀供輸油軟管組件通用規(guī)范》和GJB 3838-1999《直升機(jī)抗墜毀座椅通用規(guī)范》規(guī)定了直升機(jī)特定零部件抗墜毀設(shè)計(jì)的具體要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

軍用直升機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存力是決定其作戰(zhàn)效能的重要因素，國(guó)外航空發(fā)達(dá)國(guó)家已基本形成了一套體系完備的生存力標(biāo)準(zhǔn)體系，除設(shè)計(jì)和使用要求外，尤其重視生存力指標(biāo)的驗(yàn)證方法。國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)中與軍用直升機(jī)生存力直接相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中有1項(xiàng)為生存力頂層要求，1項(xiàng)為結(jié)構(gòu)生存力要求，1項(xiàng)為抗墜毀要求，其余4項(xiàng)為產(chǎn)品通用規(guī)范，幾份標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容有交叉，沒(méi)有形成體系，且驗(yàn)證部分較簡(jiǎn)略，缺乏有效的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證措施。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)提高軍用直升機(jī)生存力的設(shè)計(jì)技術(shù)快速發(fā)展，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中也積累了豐富的生存力驗(yàn)證和使用維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，有必要從全局角度協(xié)調(diào)開(kāi)展該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，合理規(guī)劃軍用直升機(jī)生存力標(biāo)準(zhǔn)體系，細(xì)化不同任務(wù)階段的生存力要求，并逐層分解至各個(gè)子系統(tǒng)和部組件，更好地支撐裝備研制工作。

（編輯：雨晴）

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]C

1003–6660（2014）04–0010–03

10.13237/j.cnki.asq.2014.05.003

2014-03-26