波音公司攻擊偵察直升機(jī)發(fā)展

于琦

（中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西景德鎮(zhèn) 333001）

0.引言

波音公司攻擊偵察直升機(jī)的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)60年代初，當(dāng)時(shí)休斯直升機(jī)公司（被波音公司并購）設(shè)計(jì)的休斯369原型機(jī)成功贏得了美國陸軍輕型偵察直升機(jī)計(jì)劃，并被命名為OH-6A型，綽號“印第安小種馬”，在休斯369的基礎(chǔ)上，波音公司發(fā)展了MD500/MD530“防御者”，美國陸軍編號為AH-6、EH-6及MH-6。根據(jù)“實(shí)驗(yàn)輕型直升機(jī)”計(jì)劃，波音公司和西科斯基飛機(jī)公司聯(lián)合開發(fā)了RAH-66直升機(jī)。目前，波音公司積極參與美國陸軍未來攻擊偵察直升機(jī)的競標(biāo)。

1.從休斯369到MD500再到“小鳥”的改進(jìn)升級之路

1960年，美國陸軍提出輕型觀察直升機(jī)計(jì)劃。為滿足美國陸軍的這一需求，休斯公司于1961年選定休斯OH-6參與設(shè)計(jì)競爭。為了與貝爾公司的OH-4A和希勒公司的OH-5A展開競爭評估，美國陸軍訂購了5架OH-6A原型機(jī)。1963年2月27日OH-6A原型機(jī)完成首飛。1965年5月26日，根據(jù)評估結(jié)果，美國陸軍宣布休斯OH-6在競爭中獲勝，并首批訂購了714架。1966年9月休斯公司開始向美國陸軍交付OH-6A，到1970年8月全部訂貨交付完畢，共計(jì)1434架。它憑借小巧的結(jié)構(gòu)尺寸和較低的噪聲水平，顯示出獨(dú)特的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢，在越南戰(zhàn)爭期間，美國裝甲騎兵團(tuán)的偵察排利用配備的OH-6A直升機(jī)完成了大量的空中觀測、偵察、目標(biāo)識別、指揮和管理等各種任務(wù)，表現(xiàn)不俗。在OH-6A基礎(chǔ)上還改型形成了“低噪聲”O(jiān)H-6A，休斯直升機(jī)公司聲稱這是世界上聲音最小的直升機(jī)。該機(jī)采取的降噪措施包括將OH-6A的槳葉由4片改為5片，尾槳葉由2片改成4片，整個(gè)動力裝置包括發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道都采用了隔音措施，發(fā)動機(jī)排氣安裝了消音器。

在OH-6A的基礎(chǔ)上進(jìn)行了幾個(gè)批次的改進(jìn)，發(fā)展了MD500/530民用型直升機(jī)。MD500/530“防御者”是在其MD500/530民用型系列直升機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的軍用型。MD500“防御者”裝有“黑洞”紅外抑制器以及包括“陶”式導(dǎo)彈在內(nèi)的各種武器?？捎糜趫?zhí)行各種任務(wù)如訓(xùn)練、指揮與控制、偵察、輕型攻擊、反潛、運(yùn)兵及后勤支援等。MD530“防御者”主要用于攻擊點(diǎn)目標(biāo)和反坦克，但它也適用于偵察、日夜監(jiān)視、通用、貨物吊運(yùn)及輕型攻擊。

MD500“防御者”成為美國陸軍特種作戰(zhàn)部隊(duì)執(zhí)行任務(wù)的理想平臺，先后衍生發(fā)展出AH-6系列和MH-6系列，分別用于火力攻擊和突擊運(yùn)輸任務(wù)，最后統(tǒng)稱為AH/MH-6直升機(jī)，因作戰(zhàn)響應(yīng)迅速和飛行動作敏捷被形象地喻為“小鳥”。H-6系列是美國陸軍第160特種部隊(duì)航空團(tuán)使用的型號。其中AH-6C、EH-6B、MH-6B、MH-6C均 是 用OH-6A改裝成的。AH-6F和MH-6E是以MD500MD為基礎(chǔ)改裝的，AH-6G和MH-6F/H是以MD530MG為基礎(chǔ)改裝的。可攜帶7.62mm口徑機(jī)槍、機(jī)炮與火箭吊艙，還可攜帶“毒刺”空對空導(dǎo)彈。MH-6E、MH-6F與MH-6H裝有駕駛艙多功能顯示器與前視紅外裝置，可與夜視鏡配合使用。

“小鳥”直升機(jī)除了機(jī)身外形變化外，在動力裝置、旋翼系統(tǒng)等方面脫胎換骨，大幅度提升了總體性能，能更加有效地執(zhí)行攻擊任務(wù)。“小鳥”直升機(jī)最鮮明的特點(diǎn)是機(jī)身外形，通常被形容為水滴狀，也被形象地稱為“飛蛋”。“小鳥”的外部輪廓有所改變，早期圓圓的機(jī)頭變得更加尖削，下面安裝了一個(gè)雙模式搜索燈。目前，這個(gè)突出的部位內(nèi)安裝了現(xiàn)代化座艙所需要的線路系統(tǒng)和幾個(gè)接線盒，并在下部加裝了一個(gè)傳感器轉(zhuǎn)塔。

為了進(jìn)一步提高戰(zhàn)場上在被擊中后機(jī)組人員的生存幾率，機(jī)身加長了，相應(yīng)加大了機(jī)身的后艙門，便于裝卸和補(bǔ)充彈藥。在尾部，該機(jī)不僅沿用了系列直升機(jī)的T型尾翼設(shè)計(jì)，可以在飛行速度增加的情況下提供更好的氣動穩(wěn)定性，同時(shí)還承襲了4槳葉尾槳，在飛行過程中可以降低噪音，有助于執(zhí)行偵察任務(wù)。改進(jìn)升級之路如圖1所示。

圖1 直升機(jī)改進(jìn)升級之路

2.“實(shí)驗(yàn)輕型直升機(jī)”計(jì)劃催生“科曼奇”偵察攻擊直升機(jī)

20世紀(jì)80年代初期，是美國陸軍裝備大換血的時(shí)代。美陸軍希望能沿用貝爾UH-1“休伊”和AH-1“眼鏡蛇”的通用概念，研制共用動力系統(tǒng)的輕型通用直升機(jī)和武裝直升機(jī)，于是啟動了LHX研究項(xiàng)目。根據(jù)越戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，軍方對LHX的機(jī)動性要求很高，同時(shí)還要求直升機(jī)具備低可探測性。具體如下。

（1）具有高敏捷性，高機(jī)動性，單駕駛員的傳統(tǒng)旋翼飛行器；（2）攜帶4枚地獄火導(dǎo)彈，兩枚毒刺導(dǎo)彈和航炮系統(tǒng)；（3）可部署覆蓋1250海里；（4）高海拔，高溫度（1219m，35℃）條件下：有152m/min爬升率；有315km/h的巡航速度。在通用飛行時(shí)可無地效懸停，巡航速度達(dá)到296km/h。確認(rèn)的基本航速需求是315km/h；（5）可通過C-5，C-17和C-141運(yùn)輸；（6）具有防撞設(shè)計(jì)，輪式起落架，可防生化核影響；（7）裝備兩個(gè)T800發(fā)動機(jī)；（8）集成目標(biāo)搜索系統(tǒng)；（9）視野開闊。

在該計(jì)劃中中標(biāo)的是美國波音直升機(jī)公司/西科斯基公司研制的RAH-66“科曼奇”。該機(jī)原計(jì)劃作為新一代偵查武裝直升機(jī)，成為美國陸軍的主力集中，以取代AH-1武裝直升機(jī)和OH-56偵察直升機(jī)，并部分替代AH-64武裝直升機(jī)，但最終因經(jīng)費(fèi)問題于2004年取消。RAH-66直升機(jī)如圖2所示。

圖2 RAH-66直升機(jī)

3.復(fù)合式“阿帕奇”輕型化成為未來攻擊偵察直升機(jī)有力的競爭者

3.1 提出背景

針對美國陸軍正在探索的新型攻擊和偵察旋翼機(jī)，在垂直飛行學(xué)會第75屆年度論壇和技術(shù)展示期間，美國航空航天制造商波音公司展示了下一代高速構(gòu)型復(fù)合式“阿帕奇”攻擊直升機(jī)（Advanced AH-64 Block 2 Compound）的模型和概念圖。其是基于AH-64E的衍生品，比現(xiàn)有武裝直升機(jī)更快，航程更遠(yuǎn)，燃油效率更高。波音公司表示復(fù)合式“阿帕奇”直升機(jī)能夠在美國陸軍實(shí)現(xiàn)其未來升力計(jì)劃之前，作為一種“臨時(shí)方案”幫助美國陸軍度過直升機(jī)裝備的緩沖期。當(dāng)前FVL的兩個(gè)重要分支未來攻擊偵察直升機(jī)FARA計(jì)劃和未來遠(yuǎn)程突擊直升機(jī)FLRAA正如火如荼進(jìn)行，美國陸軍為FARA選定了5家競爭供應(yīng)商，其中波音赫然在列?？紤]到FLRAA計(jì)劃中，波音和西科斯基聯(lián)合推出SB-1復(fù)合式直升機(jī)，因此不太可能再打造全新的直升機(jī)來參與競爭。因此，復(fù)合式“阿帕奇”輕型化成為FARA計(jì)劃的有力競爭者。先進(jìn) AH-64 Block 2復(fù)合式直升機(jī)概念如圖3所示。

圖3 先進(jìn) AH-64 Block 2 復(fù)合式直升機(jī)概念圖

3.2 演進(jìn)路線

“阿帕奇”服役至今已超過30年，其技術(shù)基礎(chǔ)源于20世紀(jì)70年代，通過引進(jìn)新技術(shù)和持續(xù)不斷地進(jìn)行改進(jìn)升級，在激烈競爭的武裝直升機(jī)市場上其仍然是極具競爭力的機(jī)種?！鞍⑴疗妗币褟腁型發(fā)展到E型等十幾種型別。波音公司在2014年曾透露 “先進(jìn)阿帕奇”的設(shè)計(jì)方案，被稱為AH-64X或AH-64F。其也是一種具有改進(jìn)的發(fā)動機(jī)，更大的短翼，可收放式起落架，以及一個(gè)可以鉸接90°在平飛行期間提供向前推力尾翼的復(fù)合型直升機(jī)。波音公司復(fù)合直升機(jī)的演進(jìn)路線如圖4所示。

圖4 波音公司復(fù)合直升機(jī)的演進(jìn)路線

2020年3月，波音公司公布了其未來攻擊偵察直升機(jī)方案，命名為Boeing FARA。實(shí)際上，2016年波音公司就開始針對這種構(gòu)型的復(fù)合式“阿帕奇”進(jìn)行縮比模型風(fēng)洞試驗(yàn)，積累了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析研究報(bào)告，這些都被應(yīng)用到Boeing FARA的設(shè)計(jì)和研制上。由于總體設(shè)計(jì)與波音“高速阿帕奇”方案一致，因此Boeing FARA本質(zhì)上就是個(gè)輕型版本的復(fù)合式“阿帕奇”。復(fù)合式“阿帕奇”風(fēng)洞試驗(yàn)如圖5所示。

圖5 復(fù)合式“阿帕奇”風(fēng)洞試驗(yàn)

從構(gòu)型上來說，波音公司的Boeing FARA也是采用了復(fù)合式構(gòu)型設(shè)計(jì)方案，但是與最常見的復(fù)合式直升機(jī)不同，該機(jī)只是一種單純的“推力復(fù)合式直升機(jī)”，該機(jī)僅僅只有加裝了輔助推力裝置，而沒有加裝輔助升力裝置等部件。所以Boeing FARA是一架“單旋翼帶尾槳+尾部推進(jìn)螺旋槳”的復(fù)合式直升機(jī)。從構(gòu)型上也不難看出波音公司的設(shè)計(jì)用意—在成熟的直升機(jī)構(gòu)型基礎(chǔ)上稍作改動，從而來實(shí)現(xiàn)在創(chuàng)新性、可靠性、經(jīng)濟(jì)型和風(fēng)險(xiǎn)程度之間取得某種平衡。波音公司的Boeing FARA如圖6所示。

圖6 波音公司的Boeing FARA

3.3 Boeing FARA方案優(yōu)缺點(diǎn)

采用六槳葉旋翼系統(tǒng)，可降低振動水平。槳尖有尖削、下反和后掠，對飛行性能、噪聲水平和前飛速度之間進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用傾斜尾槳設(shè)計(jì)，尾槳傾斜之后其拉力就會有一個(gè)垂直分量，這個(gè)垂直分量對于提高該機(jī)的重心變化范圍、增強(qiáng)操縱性和穩(wěn)定性都是有利的。此外，這種傾斜尾槳設(shè)計(jì)有降噪的考慮。采用尾部推進(jìn)螺旋槳，在高速前飛中，旋翼就不再需要提供前進(jìn)拉力，因此旋翼拉力可以一定程度實(shí)現(xiàn)卸載，從而提升由于旋翼氣動問題而導(dǎo)致的前飛速度的限制。尾部采用螺旋槳系統(tǒng)，導(dǎo)致其傳動系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)更為復(fù)雜，動力分配和操縱策略的設(shè)計(jì)也更為復(fù)雜，對該機(jī)的電傳操縱系統(tǒng)提出了更高的要求。僅僅是單旋翼復(fù)合輔助推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)，并沒有設(shè)計(jì)輔助升力裝置，導(dǎo)致在飛行速度上并不占優(yōu)勢。

3.4 未來計(jì)劃

波音打造復(fù)合式“阿帕奇”直升機(jī)的目的是想通過一種“經(jīng)濟(jì)實(shí)惠”且具備“高度可行性”和“較低風(fēng)險(xiǎn)”的方法來保持美國陸軍現(xiàn)有的武裝直升機(jī)能力，確保在2060年美軍“未來垂直起降飛行器”計(jì)劃形成戰(zhàn)斗力之前，仍然能夠保持其在現(xiàn)代化作戰(zhàn)中的領(lǐng)先，并在未來高度復(fù)雜的多領(lǐng)域戰(zhàn)場上發(fā)揮作用。預(yù)計(jì)新型復(fù)合式“阿帕奇”武裝直升機(jī)將在2028年末左右形成初步作戰(zhàn)能力。

3.5 技術(shù)特點(diǎn)

復(fù)合式“阿帕奇”直升機(jī)將采用更大的輔助機(jī)翼、改進(jìn)的發(fā)動機(jī)排氣裝置、更大的垂尾和后置式推進(jìn)螺旋槳可全面提升“阿帕奇”的前飛速度、有效載荷和任務(wù)半徑。新型“阿帕奇”直升機(jī)還可能采用新的剛性旋翼系統(tǒng)。高速復(fù)合式“阿帕奇”直升機(jī)的縮比模型如圖7所示。

圖7 高速復(fù)合式“阿帕奇”直升機(jī)的縮比模型

復(fù)合式“阿帕奇”采用了更具流線型的機(jī)身和發(fā)動機(jī)短艙、可收放式起落架，兩側(cè)短翼更長了，除了掛載武器之外，顯然提供升力是高速型“阿帕奇”直升機(jī)短翼的一大特點(diǎn)。復(fù)合式“阿帕奇”具有一個(gè)更大的向下的垂尾，尾部加裝了5片槳葉推進(jìn)式螺旋槳。復(fù)合式“阿帕奇”垂尾和推進(jìn)螺旋槳如圖8所示。

圖8 復(fù)合式“阿帕奇”垂尾和推進(jìn)螺旋槳

復(fù)合式“阿帕奇”直升機(jī)左側(cè)水平尾翼上仍然保留了傳統(tǒng)的尾槳設(shè)計(jì)，并且該尾槳保留了“阿帕奇”的雙層剪刀式尾槳，用于平衡反扭矩。根據(jù)模型照片，可以看出新型阿帕奇武裝直升機(jī)采用了更具流線型的機(jī)身和發(fā)動機(jī)短艙、可收放式起落架、更長的機(jī)翼和尾部推進(jìn)裝置。復(fù)合式“阿帕奇”剪刀式尾槳如圖9所示。

圖9 復(fù)合式“阿帕奇”剪刀式尾槳

3.6 費(fèi)用與價(jià)格

波音公司希望Block 2復(fù)合直升機(jī)的成本僅比新型AH-64E高出20%，2018年，陸軍為其購買的每架新生產(chǎn)的“守護(hù)者阿帕奇”支付大約3360萬美元，因此新的復(fù)合直升機(jī)的最終價(jià)格可能略高于4000萬美元。

3.7 技術(shù)參數(shù)

復(fù)合式“阿帕奇”將使直升機(jī)的速度和航程增加50%，并使其在飛行過程中的燃油效率提高24%。安裝兩臺改進(jìn)型渦軸發(fā)動機(jī)，在海拔1828m、35℃環(huán)境下，最大巡航速度342.62km/h，航程851km，任務(wù)載荷2676kg。

4.攻擊偵察直升機(jī)是“任務(wù)增強(qiáng)型小鳥”的未來發(fā)展方向之一

4.1 演進(jìn)路線

2005年2月5日，波音公司簽署了一項(xiàng)協(xié)議，決定在“小鳥”基礎(chǔ)上投資發(fā)展一種AH-6J/MH-6J“任務(wù)增強(qiáng)型小鳥”（MELB）。該機(jī)將采用6片槳葉旋翼、重新設(shè)計(jì)的機(jī)艙、4片槳葉尾槳布局和一種新型任務(wù)電子設(shè)備。從技術(shù)角度講，MELB具備更強(qiáng)的信息共享能力，更能滿足網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的需要?！靶▲B”直升機(jī)的升級改進(jìn)如圖10所示。

圖10 “小鳥”直升機(jī)的升級改進(jìn)示意圖

通過這次大升級，波音公司幾乎在一種即將走到壽命盡頭的老化直升機(jī)基礎(chǔ)上打造出了一種全新的武裝直升機(jī)，并且滿足了美國特種作戰(zhàn)司令部提出的全部指標(biāo)要求。采用了全新的綜合數(shù)字化駕駛艙，兩塊大型彩色顯示器可以顯示全部飛行參數(shù)和戰(zhàn)術(shù)信息。值得一提的是，該機(jī)成為第一種利用了“阿帕奇”Block直升機(jī)軟件包的“小鳥”，在駕駛艙軟件的通用性方面達(dá)到了90%，可以利用戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈與其他直升機(jī)和地面站之間保持實(shí)時(shí)聯(lián)系。

“任務(wù)增強(qiáng)型小鳥”直升機(jī)項(xiàng)目的升級計(jì)劃主要任務(wù)要求有：升級“小鳥”直升機(jī)的主要部件來提升安全裕度、飛行控制系統(tǒng)性能和座艙系統(tǒng)的現(xiàn)代化程度。改進(jìn)后的增強(qiáng)型“小鳥”直升機(jī)將獲得全新的旋翼槳葉系統(tǒng)、長尾梁系統(tǒng)和一個(gè)全新的尾部減速器。目前更新的型號被稱為Block 3.0版本，波音公司宣稱該版本中的“小鳥”直升機(jī)將獲得在高溫、高海拔環(huán)境下作業(yè)的增強(qiáng)能力，飛行控制系統(tǒng)的革新將大幅提升該機(jī)的靈活性和操縱品質(zhì)，其座艙系統(tǒng)升級之后將具備完整的隨動地圖。美國特種作戰(zhàn)司令部曾發(fā)布過相關(guān)通告，通告中表示決定將A/MH-6“小鳥”直升機(jī)的使用壽命延長到2030年，直至其最終退役。同時(shí)指出，2024年做出最終決定，是繼續(xù)將“小鳥”直升機(jī)升級到Block 3.1版本，還是跟著美國陸軍的未來垂直起降飛行器計(jì)劃走，尋找一個(gè)新的代替品，或是把“小鳥”發(fā)展成為來攻擊偵察直升機(jī)。

任務(wù)增強(qiáng)型小鳥可執(zhí)行如訓(xùn)練、指揮和控制、偵察、輕型攻擊、反潛、運(yùn)兵和后勤支援等任務(wù)，空中救護(hù)型可載兩名空勤人員、兩副擔(dān)架和兩名醫(yī)護(hù)人員。作為攻擊直升機(jī)時(shí)，它能攜帶美軍標(biāo)準(zhǔn)的7.62mm機(jī)槍、30mm機(jī)炮、70mm火箭發(fā)射巢、“陶”式反坦克導(dǎo)彈等武器，甚至還能掛載“毒刺”導(dǎo)彈進(jìn)行空戰(zhàn)?！靶▲B”的升級計(jì)劃路線如圖11所示。

圖11 “小鳥”的升級計(jì)劃路線圖

4.2 技術(shù)參數(shù)

最大起飛重量2115㎏，相比H-6A，有效載荷提升了約227kg。

5.結(jié)語

未來戰(zhàn)場上使用的攻擊偵察直升機(jī)應(yīng)該與整個(gè)聯(lián)合部隊(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化連接。它必須與現(xiàn)有的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈、計(jì)劃中的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈以及陸軍網(wǎng)絡(luò)無縫集成。直升機(jī)也必須能夠向受支援的地面部隊(duì)傳送其使用傳感器獲得的全動態(tài)視頻，應(yīng)該保留降落在地面指揮官的車輛旁毫無準(zhǔn)備的著陸區(qū)和召開“面對面”協(xié)調(diào)會議的能力。新型直升機(jī)應(yīng)該是一種能夠執(zhí)行攻擊任務(wù)的偵察直升機(jī)，這種新型直升機(jī)的體積應(yīng)該盡可能地小，以便能夠成為一個(gè)有效的偵察平臺；但是也需要具有相應(yīng)的體積，以保持它的生存能力和有效載荷，可以攜帶足夠的武器。此外，這種直升機(jī)也應(yīng)該相對容易維護(hù)。部隊(duì)裝備這種新型直升機(jī)，會具有更高的效率和更強(qiáng)的戰(zhàn)斗力。