01.10 陆军重装之翼——为何美国当年迫切需要CH-47直升机?

陆军重装之翼——为何美国当年迫切需要CH-47直升机?

# 写在前面

本号之前已经写过文章对CH-47的研制和技术特点进行了简单介绍,感兴趣的读者欢迎翻阅。而本文则将针对CH-47的研制背景和CH-47A的研制历程进行更为详细的介绍。CH-47 支奴干(Boeing CH-47 Chinook)是美制双发纵列式双旋翼重型直升机,该型直升机由美国旋翼飞行器制造商“Vertol”(就是大家熟悉的“Piasecki Helicopter Corporation”)研制,由“Boeing Vertol”生产而成(后来被称作“波音旋翼飞行器部门”)。

在支奴干出现之前,美国地面部队在役的直升机主要还是以轻型直升机为主,例如UH-1休伊,皮亚塞思H-21,西科斯基H-34等,这些直升机一般来说最多只能运送数名士兵组成的小分队,对于美军要求的快速大批量部队机动投放而言,确实不够看,更别说支撑美军所提出的“蛙跳”战术——该战术要求直升机能够快速转移地面重型火力装备。除此之外,美国陆军航空兵(Army Aviation)还希望拥有内部空间足够大且能够运送MGM-31 “Pershing”导弹系统的直升机。

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图——Pershing 导弹发射

正是在这种种军事需求的推进和牵引下,支奴干诞生,诞生之初可能皮亚塞思可能并没有意识到这架直升机日后将在国际社会上拥有如此大的声名。但无可置疑的是,从投入越南战争开始直到如今,支奴干为美军立下了汗马功劳,直到如今,CH-47从A型开始已经迭代到了F型号,其出色的性能仍使其在美国陆军中占据重要地位,当之无愧的美国陆军重装部队之翼。

本号持续针对旋翼飞行器理论、设计、未来等相关内容进行深度解读,感兴趣的读者欢迎关注。

# 研制背景

美国武器装备的发展与军事需求密切相关。一方面,军事需求通过战术使用的具体要求牵引着武器装备技术的发展;另一方面,武器装备技术的进步又推动和促进了战术使用的变革和完善,以适应和满足不断增长的军事需求。其中,作战使用是联系武器装备技术与战术的桥梁和纽带,直接影响和规定了装备的研制和编配。

自直升机进入陆军航空兵服役以来,不仅有效提高了陆军部队的机动部署能力,而且极大地改变了陆军传统的作战模式和战术,特别是在当今高技术战争环境和新军事变革的形势下,直升机已成为陆军航空兵不可或缺的武器装备。以美国陆军航空兵为例,其直升机所占比例已达到96%,这充分说明,直升机已成为陆军航空兵最重要的武器装备。运输直升机载重量的发展是伴随着陆军空中机动作战理论的发展,从最初的以班为单位的突降战术,到当今的整排兵力带装备的大规模空降战术。作为陆军标准运输机CH-47“支奴干",其最大起飞重量也从最初A型的15吨发展到F型的22.7吨。

直升机最早大规模使用是在朝鲜战争时期,而在朝鲜战争中最先将直升机投入战场比较重视也较愿意大规模运用直升机的是美国海军陆战队而不是陆军。其根本原因来自于南太平洋上比基尼岛上实施的核爆试验。在观摩那次核爆试验之后,美国海军陆战队意识到依靠传统的两栖登陆模式作战将会带来灭顶之灾,必须寻求新的登陆方式。核爆试验之后,海军陆战队在一篇研究报告中全面评估了未来的登陆手段,其中研究了滑翔机、运输机、伞兵、潜挺、水上飞机与直升机。报告的最后认定直升机是最佳的一种方式。

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图——在水面执行任务的CH-47

该研究中的直升机是可以搭载15名全副武装士兵的直升机,但在当时直升机尚属于新产品,技术与战术均未成熟,没有一种直升机能够运载超过5名士兵。于是美军向西科斯基飞机公司与皮亚塞基飞机公司等直升机制造商提出建议,并期待最新的产品出现。此外,以现有的产品开始研究直升机的运用方法,建立直升机学校。而接下来的朝鲜战场就是最大的武器装备试验场。

在1946年的“十字路行动”,也就是在比基尼群礁实施的一系列原子武器海上试爆中,美国海军了原子弹对海军舰船的破坏力。从对试爆过后的船只与其上搭载的试验体的检视中,美军很快得出了一个结论:现有的舰队编组模式必须彻底改变,舰队必须分散,否则将很容易被一枚原子武器彻底摧毁。事实上,这是后来美国海军开始走向导弹化的最主要理由。

然而,海军陆战队却面临了一个问题,舰队在航行时可以分散,但在发起两栖登陆时,登陆舰却不得不集中。要使用登陆舰在预计的滩头上抢滩,势必将船队集结在一个小区域内。即使使用俗称“水鸭子”的LVT两栖登陆车实施泛水登陆,仍然无法使舰艇分散到足够安全的距离。成功登陆,也会局限在小小的滩头上。最后,不管LVT或其他的登陆作业都需要数小时,给了敌人充分的准备时间。如果将两栖舰队打散在绵长的滩头登陆,则无疑又分散兵力。

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图——在阿富汗执行任务的支奴干

在这种情况下,如果要削弱或排除敌方的防御能力,传统的方法是集结庞大数量的炮舰实施对岸打击。这在二战中是已经经过考验、被证明是成熟与有效的方法。然而在原子弹时代,以上的情况都将造成同样的结果:必须在敌国沿岸集结庞大且密集的舰队,这样的舰队只要挨到一颗原子弹就会彻底土崩瓦解。

1949年苏联试爆第一颗原子弹,打破了美国核武独占的局面,危机越来越明显,两栖作战面临巨大的考验。在泛水区的换乘以及登陆建立滩头堡时,只要一颗原子弹就可以摧毁整个滩头,消灭登陆船队而导致登陆失败。很明显,陆战队急需新的工具与新的概念来解决这个问题。

比基尼岛试爆后,陆战队在一篇研究报告中最后认定直升机是最佳的一种方式。首先,它的航程远高于LVT,因此两栖舰队可以留在距离岸边较远的距离,并且执行较有效的分散,而在投射部队时仍能维持集中的原则。其次,直升机的速度与地形克服能力远高于LVT,它使部队可以快速飞越或绕越设防滩头,深入敌方兵力较薄弱的后方。最后,其高速能力可在短时间内实施梯次运兵,以较少的运载工具将较多的士兵运送到岸上,从而减少所需投入的两栖舰艇数量。这是只要一下船入水便无法再次回到船上的LVT无法做到的,直升机才是一个优选方案。

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图——支奴干的机舱后入口三维图

虽然朝鲜战争中营级规模的垂直部署常常出现,但受限于直升机部队的数量与规模,以及直升机的技术水平,整个朝鲜战争中此类垂直运输补给与战术部署的规模最高也仅达到营级的规模,营级以上的空中突击一直到越南战争时才出现。

朝鲜战争中美国陆军对直升机的态度异常保守。陆战队在战争爆发的头几个月内就将直升机投入战场执行战术垂直部署,但陆军一直到朝鲜战争的最后几个月,才把直升机运用到伤员后送以外的任务中。朝鲜战争期间,陆军的直升机只是配角。截至1953年7月朝鲜战争结束时,美国陆军在朝鲜战场上的直升机才增加到两个连,组成一个缩编营,而海军陆战队拥有10个直升机运输中队。

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图——CH-47机舱中的士兵编队

运输直升机在朝鲜战场上为美军实施兵力和武器装备的战术机动发挥了重要作用,有力推动了陆战战术理论和后来重型运输直升机的发展。

朝鲜战争中,美国海军陆战队成功地证实了直升机在“垂直包围”作战/空中机动/空中突击作战的军事价值。因此,陆军指挥官要求把直升机用于新的战术任务。1954年4月,盖文将军发文主张要用空中骑兵的行动来弥补朝鲜战场上机动力量不足的缺陷。在20世纪50年代,关于直升机作战理论发展的许多概念来源于盖文将军对“空中骑兵”部队的展望。盖文的空中机动概念是围绕着如何把地面部队从地形条件的限制中解脱出来,从而大大提高部队的战斗节奏和杀伤力这样一种想法演变而来的。

1957年3月,美国陆军航空兵在本宁堡效仿苏军举行了直升机机降作战演习,这是美军第一次演练用直升机运送步兵、炮兵,并用加装了武器的直升机进行了直接火力支援和机降突击。演习暴露了不少问题,使美军将领深深认识到,在掌握地面部队机动理论与实践上美军与苏军存在的差距。认识到军队的快速反应能力对于夺取和保持战争的主动权具有决定性意义。

朝鲜战争向世人证实了直升机的作战潜力,所以在朝鲜战争结束后,美国陆军和海军都希望研制载重量更大,能够运输更多士兵的新型直升机。同时也认识到活塞发动机对直升机性能的限制,认为直升机应该像固定翼飞机一样采用涡轮发动机技术。在这种背景下,美国开始发展重型直升机。

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图——性能强大的CH-47D

# 研制历程

1956年年底,美国陆军部宣布,计划用一种涡轴发动机作为动力的直升机取代在用的活塞直升机。当时陆军只是觉得需要载重量更大的直升机,至于大到什么程度,采用什么样的构型等,都没有提出具体的要求。这也是为什么在后来爆发的越南战争上,出现了多种类型的直升机的原因,如H-21,S-56,UH-1和CH-54。

根据市场调研明确以下需求:能够进行人员和货物运输;要求采用尾部装载:发动机采用高位安装方式,以减少外来物损伤的可能性,并减少噪声和排放的高温废气对地面人员造成影响;具备生存能力,士兵可进行现场维护;两栖作战能力;简单的旋翼、传动和控制系统;可配合航母作战;设计灵活,允许安装其他或改进后的发动机;中等下洗速度。为此,设计师开发了多种不同的构型,最终出于下述几个原因,发现只有纵列式双旋翼构型能满足上述需求:

  • 以中型尺寸达到给定的有效载荷;
  • 对有限的机身容积达到最大化的利用;
  • 在地面附近具备较低的下洗速度;
  • 在恶劣气候环境下实现可靠控制。
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图——恶劣气候环境中的支奴干

1957年5月开始了首架CH-46原型机的制造工作,并于1958年3月31日完成制造,4月22日实现首飞。陆军认为对于突击任务,CH-46显得过重;而对运输任务而言,又显得过轻。因此陆军提出了增加起飞重量的需求。

1958年6月25日,陆军发布其中型运输直升机项目的综合管理招标书,要求采购一种能够全天候运输2000千克载荷的中型运输直升机。

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图——澳大利亚陆军的CH-47 直升机

当时在陆军内部产生了一些分歧,一部分人认为研制能够运载15人左右的轻型战术运输机就够了,而另外一部分人认为新的运输机不仅能够运输士兵而且还可以外部吊挂运输榴弹车。最终在1959年3月4日,陆军/空军联合资源选择委员会建议陆军选择中型运输直升机。由于陆军资金问题,1959年6月空军参与新型运输直升机的研制合同。

陆军对5架原型机制造的初始采购合同进行了更改,又增加了5架生产型的采购。1961年,陆军又签署了另外18架的采购合同。随后将其命名为CH-47A,至此,以后注定要名动全球的支奴干正式诞生。

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图——CH-47原型机


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