掀起新一轮直升机技术革命

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掀起新一轮直升机技术革命


来源:中国科技网-科技日报

2014年10月28日 


[导读] 近日外媒报道,美国公布的S-97“侵袭者”新型高速攻击直升机以其颇具颠覆性的设计,有望掀起新一轮直升机技术革命。


美军S-97“侵袭者”
掀起新一轮直升机技术革命
□ 张德和



    本期特别关注
    近日外媒报道,美国公布的S-97“侵袭者”新型高速攻击直升机以其颇具颠覆性的设计,有望掀起新一轮直升机技术革命。作为拥有世界上最先进和最大直升机部队的国家,S-97“侵袭者”高速攻击直升机将成美军保持其在这一领域内绝对优势的一个重要支柱。可以预见,S-97“侵袭者”高速攻击直升机将成为一支“既轻又狠”的新型作战力量。请看科技日报特约专稿——
    日前,美国西科斯基公司推出了研制的新一代S-97“侵袭者”高速攻击直升机。它精美的设计、特殊的隐身和强大的火力可谓设施豪华、阵容强大,一亮相立刻吸引世界眼球的关注。
    最高时速超越现役所有直升机
    美国西科斯基飞机公司建于1923年,该公司主要从事研制和生产军民两用直升机,同时为用户提供技术支持和服务。其设计的S-97“侵袭者”是上世纪70年代XH-59A先进旋翼概念的现代版,其显著特点是采用被命名为XH-59的电传操作系统来应对较高的振动水平。
    S-97型螺旋桨推进技术,是在直升机机身的水平中心轴上分别安装一个纵向和横向的螺旋桨旋转系统,当两个螺旋桨旋转系统同时工作后,就会大大提高直升机的水平飞行速度。S-97“侵袭者”由小型直升机发动机公司的T800发动机驱动,这款发动机原本是为已经被取消了的西科斯基/波音RAH-66“科曼奇”直升机而设计开发的。目前,世界各国所使用的巡航速度最快的直升飞机,最高时速一般限制在250公里/小时至350公里/小时的范围内。而此次西科斯基飞机公司正在研发的直升机最高时速将超过现役所有直升机的最快飞行速度,达到463公里/小时,是美国现役“黑鹰”直升机速度的2倍,“阿帕奇”直升机速度的1.5倍。
    美国上世纪60年代研制的YAH-56武装直升原型机上便采用了这种设计,该机在试飞中达到了400公里/小时的前飞速度。但像S-97“侵袭者”直升机这种将共轴双旋翼和推进尾桨技术合二为一的设计方案,迄今还是首次。S-97“侵袭者”直升机通过采用具有先进控制律的电传系统,将主旋翼、推进尾桨和发动机进行综合一体化设计,而推进尾桨技术,其关键在于S-97“侵袭者”采用的具有先进控制律的电传系统,实现了对该机的主旋翼、推进尾桨和发动机的综合一体化控制,从而使S-97“侵袭者”在具有高速性能的前提下,保持了直升机悬停飞行、垂直起降和低速机动性能,并可以平稳地从悬停飞行状态进入高速向前平飞状态。作为综合辅助推进系统的一部分,该机上的一个或多个推进尾桨可以使飞机获得远高于传统直升机的平飞速度。
    由于采用了新的旋翼桨叶设计、先进的飞行控制律、主动振动控制技术,并具有更大的单位重量飞行功率传输能力和从主旋翼向推进尾桨平稳输送动力的能力,S-97“侵袭者”实现了共轴旋翼直升机在速度和飞行性能上的新突破。它除了巡航速度达到世界最快以外,还拥有包括空中滑翔、高速转弯等一系列先进的直升机飞行技术。
    四大先进技术提高机动能力
    S-97“侵袭者”攻击机运用了大量先进技术,如智能旋翼、隐身设计、光传操纵系统和全复合材料机身等,这些技术不仅可以大大提高直升机零部件的使用寿命,降低结构重量,减少维修工作量和使用成本,而且可以提高S-97“侵袭者”的机动和攻击能力。这些技术可应用到从美国陆军“未来战斗系统”(FCS)的Ⅳ级无人机到25吨级重型直升机之间的任何一种飞机上。
    智能旋翼。通过研究先进翼型、桨尖形状和平面形状,来提高旋翼系统的升阻力和旋翼效率这一传统做法,几乎已经达到了极限,因此,近年来智能旋翼得到了快速发展。S-97“侵袭者”攻击直升机的双重复合旋翼设计吸取了当今最先进的直升机旋翼工艺,是一种智能旋翼。即可在任意方向上随飞行状态变化的“任务适应旋翼”,这种智能变形旋翼使直升机能随时保持最佳的气动外形,对改善直升机的性能具有不可估量的价值。
    智能化驾驶舱。S-97“侵袭者”攻击机在进行侦察时,驾驶员把开关置“自动侦察”位置,智能化作战系统就能自动地进行全方位搜索和探测并自动显示、记录、报告目标位置;当有导弹来袭时,安全系统就会立即报警,同时显示威胁的性质、方位、距离和所采取的对抗方式;故障显示系统则可自动诊断电子系统和机械系统的故障,甚至能预报即将发生的故障,并显示出应采取的防范措施。先进的航空电子及武器控制系统都将是S-97“侵袭者”攻击机的必备。这种驾驶舱智能化水平可在“阿帕奇”系列直升机身上看出一些端倪。
    隐身设计。S-97“侵袭者”无论是外形还是武器外挂点的设计,都将隐身性作为其设计的重中之重。从第四代战斗机开始,隐身设计已经是美军武器设计中必不可少的一环。随着全隐身直升机RAH-66“科曼奇”的下马,人们开始反思直升机的隐身问题,由于全隐身设计技术难度高、耗资大,“科曼奇”的下马也就在情理之中了。因此,美军在S-97“侵袭者”攻击机上采取了隐身设计的思路,从而大大提高了直升机隐身能力。
    光传操纵。S-97“侵袭者”将采用新一代综合化、数字化航空电子系统,使直升机的飞行控制、通信导航、火力控制、电子对抗等方面的性能得以提高,从而使直升机的自动化水平和信息战能力全面提高。由于光传操纵系统具有抗电磁干扰的能力以及防雷击的特点,同时光纤的电隔离性好、频带宽、容量大、传输速度快,大大改善了直升机的稳定性和可操纵性,能够充分发挥和运用直升机的全部性能,减轻飞行员的负担。
    攻防兼备空战能力大大加强
    S-97“侵袭者”攻击直升机在武器配置方面可谓火力强大。首先,S-97“侵袭者”在机头下方加挂了一门新型加特林机炮,与“阿帕奇”直升机的单管机炮不同,新型机炮采用了隐身设计,炮身被包在一个圆筒里,共有6个炮管,炮弹的射速可达到每分钟6000发左右。其次,在S-97“侵袭者”机身两侧,各有一个武器挂架,可挂载“海尔法”反坦克导弹和新型火箭装置。这一点可以说是继承了“阿帕奇”的火力优势。AH-64D“长弓阿帕奇”不仅装备有先进的毫米波雷达,具有超强的视距外攻击能力,而且与“阿帕奇”相比,AH-64D在原有机炮的基础上增加了两个外挂点,可以携带4枚“毒刺”导弹、2枚“响尾蛇”红外格斗导弹,从而大大提高了其空战能力。据称,“长弓阿帕奇”的这一火力优势将在S-97“侵袭者”身上得到很好的继承,而且还有可能得到进一步的加强。
    该机除了在速度和隐身上比“阿帕奇”有明显优势外,另一个优势就是其尾翼的设计。“阿帕奇”的尾翼螺旋桨在机尾的左侧,这就产生了一个弊端,在使用机身左侧武器挂架发射“海尔法”反坦克导弹或火箭弹时,其导弹射后产生的火焰和碎片很容易对尾翼造成伤害,由此使飞机失去控制。在美军条例中,除了实战外,平时训练是禁止使用左侧机载武器的,这样无形中就使“阿帕奇”失去了一半的战斗力。S-97“侵袭者”采用的是居中的设计布局,并在尾部推进器两旁增加平衡翼。这个设计可有效地避免导弹发射后的碎片和火焰直接接触到尾部螺旋桨,使得直升机在使用任何一侧机载武器时都能自如地控制飞行姿态。
    一旦挂载相应武器和设备,“侵袭者”便可实现对敌侦察和攻击。超大的机舱可以承载6名士兵,这一优点为执行特种作战提供了便利。S-97“侵袭者”可以以460公里/小时的速度飞入作战区域执行任务,然后再以这一速度飞到下一个任务区。这一飞行速度也引起了美军疏散组织的关注,因为当士兵受到生命威胁时,能否得到快速救助将有很大的不同,这一速度完全可以在任务早期实施医疗补给救助任务。另外,S-97“侵袭者”在制造过程中使用了线控飞行技术,可以在飞行员受伤时自动飞行。
    未来或取代“阿帕奇”
    海湾战争中,AH-64“阿帕奇”直升机巧妙地躲过伊军雷达网,为多国部队大规模空袭开辟了一条“绿色的安全走廊”,打响了“海湾战争”的第一枪。在反坦克作战中,“阿帕奇”更是八面威风,它们呼啸而来,瞄准“死亡公路”上的伊拉克装甲部队,大开杀戒。短短42天,就配合其它飞行器摧毁伊军坦克3700多辆。而自己只有一架直升机被伊军击落,真可谓千古绝唱。
    优异的作战性能使“阿帕奇”很快就获得了世界各国的青睐,海湾战争一结束,来自欧洲的希腊、捷克、英国等国家纷纷大量采购该系列直升机,亚洲的以色列、沙特阿拉伯、阿联酋也是“阿帕奇”的忠实拥趸。目前,“阿帕奇”系列直升机的外销量已经超过了500架,加上美国现役的500多架,其全球总数已经超过了1000多架,是世界上装备直升机数量最多的攻击直升机之一。
    然而,就在“阿帕奇”笑傲战场,赢得世界青睐,一些国家绞尽脑汁积极购买时,美国军方又根据未来战争的作战形势,认为“阿帕奇”系列直升机已经不能为美国提供未来战争所需要的压倒性优势,在现代防空火力日益强大的今天,仅依靠“阿帕奇”系列直升机已经不够了。为了适应未来战争的需要,美国寻求发展下一代攻击直升机。S-97“侵袭者”就是在这一背景下生产的,目标是在2025年之前,逐步替换“阿帕奇”直升机。
    目前,S-97“侵袭者”高速攻击直升机研制和生产正紧锣密鼓的进行,其总体设计已在康涅迪克州西科斯基的Stratford工厂完成,现已转到在纽约州的西科斯基子公司——施韦策直升机公司的Elmira工厂,进行零部件设计和生产制造,现已开始试飞工作。如果试飞工作顺利,这款新一代高速直升机会很快投入批量生产。
    (作者单位:总参陆航研究所)



掀起新一轮直升机技术革命

来源:中国科技网-科技日报

2014年10月28日 


[导读] 近日外媒报道,美国公布的S-97“侵袭者”新型高速攻击直升机以其颇具颠覆性的设计,有望掀起新一轮直升机技术革命。

美军S-97“侵袭者”
掀起新一轮直升机技术革命
□ 张德和



    本期特别关注
    近日外媒报道,美国公布的S-97“侵袭者”新型高速攻击直升机以其颇具颠覆性的设计,有望掀起新一轮直升机技术革命。作为拥有世界上最先进和最大直升机部队的国家,S-97“侵袭者”高速攻击直升机将成美军保持其在这一领域内绝对优势的一个重要支柱。可以预见,S-97“侵袭者”高速攻击直升机将成为一支“既轻又狠”的新型作战力量。请看科技日报特约专稿——
    日前,美国西科斯基公司推出了研制的新一代S-97“侵袭者”高速攻击直升机。它精美的设计、特殊的隐身和强大的火力可谓设施豪华、阵容强大,一亮相立刻吸引世界眼球的关注。
    最高时速超越现役所有直升机
    美国西科斯基飞机公司建于1923年,该公司主要从事研制和生产军民两用直升机,同时为用户提供技术支持和服务。其设计的S-97“侵袭者”是上世纪70年代XH-59A先进旋翼概念的现代版,其显著特点是采用被命名为XH-59的电传操作系统来应对较高的振动水平。
    S-97型螺旋桨推进技术,是在直升机机身的水平中心轴上分别安装一个纵向和横向的螺旋桨旋转系统,当两个螺旋桨旋转系统同时工作后,就会大大提高直升机的水平飞行速度。S-97“侵袭者”由小型直升机发动机公司的T800发动机驱动,这款发动机原本是为已经被取消了的西科斯基/波音RAH-66“科曼奇”直升机而设计开发的。目前,世界各国所使用的巡航速度最快的直升飞机,最高时速一般限制在250公里/小时至350公里/小时的范围内。而此次西科斯基飞机公司正在研发的直升机最高时速将超过现役所有直升机的最快飞行速度,达到463公里/小时,是美国现役“黑鹰”直升机速度的2倍,“阿帕奇”直升机速度的1.5倍。
    美国上世纪60年代研制的YAH-56武装直升原型机上便采用了这种设计,该机在试飞中达到了400公里/小时的前飞速度。但像S-97“侵袭者”直升机这种将共轴双旋翼和推进尾桨技术合二为一的设计方案,迄今还是首次。S-97“侵袭者”直升机通过采用具有先进控制律的电传系统,将主旋翼、推进尾桨和发动机进行综合一体化设计,而推进尾桨技术,其关键在于S-97“侵袭者”采用的具有先进控制律的电传系统,实现了对该机的主旋翼、推进尾桨和发动机的综合一体化控制,从而使S-97“侵袭者”在具有高速性能的前提下,保持了直升机悬停飞行、垂直起降和低速机动性能,并可以平稳地从悬停飞行状态进入高速向前平飞状态。作为综合辅助推进系统的一部分,该机上的一个或多个推进尾桨可以使飞机获得远高于传统直升机的平飞速度。
    由于采用了新的旋翼桨叶设计、先进的飞行控制律、主动振动控制技术,并具有更大的单位重量飞行功率传输能力和从主旋翼向推进尾桨平稳输送动力的能力,S-97“侵袭者”实现了共轴旋翼直升机在速度和飞行性能上的新突破。它除了巡航速度达到世界最快以外,还拥有包括空中滑翔、高速转弯等一系列先进的直升机飞行技术。
    四大先进技术提高机动能力
    S-97“侵袭者”攻击机运用了大量先进技术,如智能旋翼、隐身设计、光传操纵系统和全复合材料机身等,这些技术不仅可以大大提高直升机零部件的使用寿命,降低结构重量,减少维修工作量和使用成本,而且可以提高S-97“侵袭者”的机动和攻击能力。这些技术可应用到从美国陆军“未来战斗系统”(FCS)的Ⅳ级无人机到25吨级重型直升机之间的任何一种飞机上。
    智能旋翼。通过研究先进翼型、桨尖形状和平面形状,来提高旋翼系统的升阻力和旋翼效率这一传统做法,几乎已经达到了极限,因此,近年来智能旋翼得到了快速发展。S-97“侵袭者”攻击直升机的双重复合旋翼设计吸取了当今最先进的直升机旋翼工艺,是一种智能旋翼。即可在任意方向上随飞行状态变化的“任务适应旋翼”,这种智能变形旋翼使直升机能随时保持最佳的气动外形,对改善直升机的性能具有不可估量的价值。
    智能化驾驶舱。S-97“侵袭者”攻击机在进行侦察时,驾驶员把开关置“自动侦察”位置,智能化作战系统就能自动地进行全方位搜索和探测并自动显示、记录、报告目标位置;当有导弹来袭时,安全系统就会立即报警,同时显示威胁的性质、方位、距离和所采取的对抗方式;故障显示系统则可自动诊断电子系统和机械系统的故障,甚至能预报即将发生的故障,并显示出应采取的防范措施。先进的航空电子及武器控制系统都将是S-97“侵袭者”攻击机的必备。这种驾驶舱智能化水平可在“阿帕奇”系列直升机身上看出一些端倪。
    隐身设计。S-97“侵袭者”无论是外形还是武器外挂点的设计,都将隐身性作为其设计的重中之重。从第四代战斗机开始,隐身设计已经是美军武器设计中必不可少的一环。随着全隐身直升机RAH-66“科曼奇”的下马,人们开始反思直升机的隐身问题,由于全隐身设计技术难度高、耗资大,“科曼奇”的下马也就在情理之中了。因此,美军在S-97“侵袭者”攻击机上采取了隐身设计的思路,从而大大提高了直升机隐身能力。
    光传操纵。S-97“侵袭者”将采用新一代综合化、数字化航空电子系统,使直升机的飞行控制、通信导航、火力控制、电子对抗等方面的性能得以提高,从而使直升机的自动化水平和信息战能力全面提高。由于光传操纵系统具有抗电磁干扰的能力以及防雷击的特点,同时光纤的电隔离性好、频带宽、容量大、传输速度快,大大改善了直升机的稳定性和可操纵性,能够充分发挥和运用直升机的全部性能,减轻飞行员的负担。
    攻防兼备空战能力大大加强
    S-97“侵袭者”攻击直升机在武器配置方面可谓火力强大。首先,S-97“侵袭者”在机头下方加挂了一门新型加特林机炮,与“阿帕奇”直升机的单管机炮不同,新型机炮采用了隐身设计,炮身被包在一个圆筒里,共有6个炮管,炮弹的射速可达到每分钟6000发左右。其次,在S-97“侵袭者”机身两侧,各有一个武器挂架,可挂载“海尔法”反坦克导弹和新型火箭装置。这一点可以说是继承了“阿帕奇”的火力优势。AH-64D“长弓阿帕奇”不仅装备有先进的毫米波雷达,具有超强的视距外攻击能力,而且与“阿帕奇”相比,AH-64D在原有机炮的基础上增加了两个外挂点,可以携带4枚“毒刺”导弹、2枚“响尾蛇”红外格斗导弹,从而大大提高了其空战能力。据称,“长弓阿帕奇”的这一火力优势将在S-97“侵袭者”身上得到很好的继承,而且还有可能得到进一步的加强。
    该机除了在速度和隐身上比“阿帕奇”有明显优势外,另一个优势就是其尾翼的设计。“阿帕奇”的尾翼螺旋桨在机尾的左侧,这就产生了一个弊端,在使用机身左侧武器挂架发射“海尔法”反坦克导弹或火箭弹时,其导弹射后产生的火焰和碎片很容易对尾翼造成伤害,由此使飞机失去控制。在美军条例中,除了实战外,平时训练是禁止使用左侧机载武器的,这样无形中就使“阿帕奇”失去了一半的战斗力。S-97“侵袭者”采用的是居中的设计布局,并在尾部推进器两旁增加平衡翼。这个设计可有效地避免导弹发射后的碎片和火焰直接接触到尾部螺旋桨,使得直升机在使用任何一侧机载武器时都能自如地控制飞行姿态。
    一旦挂载相应武器和设备,“侵袭者”便可实现对敌侦察和攻击。超大的机舱可以承载6名士兵,这一优点为执行特种作战提供了便利。S-97“侵袭者”可以以460公里/小时的速度飞入作战区域执行任务,然后再以这一速度飞到下一个任务区。这一飞行速度也引起了美军疏散组织的关注,因为当士兵受到生命威胁时,能否得到快速救助将有很大的不同,这一速度完全可以在任务早期实施医疗补给救助任务。另外,S-97“侵袭者”在制造过程中使用了线控飞行技术,可以在飞行员受伤时自动飞行。
    未来或取代“阿帕奇”
    海湾战争中,AH-64“阿帕奇”直升机巧妙地躲过伊军雷达网,为多国部队大规模空袭开辟了一条“绿色的安全走廊”,打响了“海湾战争”的第一枪。在反坦克作战中,“阿帕奇”更是八面威风,它们呼啸而来,瞄准“死亡公路”上的伊拉克装甲部队,大开杀戒。短短42天,就配合其它飞行器摧毁伊军坦克3700多辆。而自己只有一架直升机被伊军击落,真可谓千古绝唱。
    优异的作战性能使“阿帕奇”很快就获得了世界各国的青睐,海湾战争一结束,来自欧洲的希腊、捷克、英国等国家纷纷大量采购该系列直升机,亚洲的以色列、沙特阿拉伯、阿联酋也是“阿帕奇”的忠实拥趸。目前,“阿帕奇”系列直升机的外销量已经超过了500架,加上美国现役的500多架,其全球总数已经超过了1000多架,是世界上装备直升机数量最多的攻击直升机之一。
    然而,就在“阿帕奇”笑傲战场,赢得世界青睐,一些国家绞尽脑汁积极购买时,美国军方又根据未来战争的作战形势,认为“阿帕奇”系列直升机已经不能为美国提供未来战争所需要的压倒性优势,在现代防空火力日益强大的今天,仅依靠“阿帕奇”系列直升机已经不够了。为了适应未来战争的需要,美国寻求发展下一代攻击直升机。S-97“侵袭者”就是在这一背景下生产的,目标是在2025年之前,逐步替换“阿帕奇”直升机。
    目前,S-97“侵袭者”高速攻击直升机研制和生产正紧锣密鼓的进行,其总体设计已在康涅迪克州西科斯基的Stratford工厂完成,现已转到在纽约州的西科斯基子公司——施韦策直升机公司的Elmira工厂,进行零部件设计和生产制造,现已开始试飞工作。如果试飞工作顺利,这款新一代高速直升机会很快投入批量生产。
    (作者单位:总参陆航研究所)


http://www.wokeji.com/jbsj/seb/201410/t20141028_848719.shtml
坐在这种直升机上,已经可以用手抓住子弹了