01.16 超前50年的设计,该型直升机项目不取消就不会有阿帕奇

超前50年的设计,该型直升机项目不取消就不会有阿帕奇

# 写在前面

洛克希德 AH-56 夏延(Lockheed AH-56 Cheyenne;国内有时也译作“夏安”)是由美国航空公司洛克希德为美国陆军研制的一型攻击直升机。洛克希德公司后来与马丁·玛丽埃塔公司合并成大名鼎鼎的世界军火巨擘洛克希德·马丁,俗称洛马。

夏延直升机起源于美国陆军的先进空中火力支援系统项目(AAFSS;Advanced Aerial Fire Support System)。该型直升机旋翼系统由四片刚性桨叶组成,全机布局为单旋翼带尾桨、加装了下单翼和尾部推进螺旋桨,动力系统为一台通用电气T64涡轴发动机。夏延的总体设计目标就是为了使其具备高速机动能力以此来为美国陆军的运输直升机保驾护航——比如说贝尔UH-1 伊洛魁 直升机。

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图——贝尔UH-1 直升机

在1966的时候,美国陆军与洛克希德公司签订了制造十架AH-56原型机的合同,但是谨慎起见,美国陆军也同时订购了技术难度和复杂度相对较低的AH-1G 眼镜蛇直升机作为参与越战的“临时武装直升机”(Interim Attack Helicopter)。1967年9月21日,AH-56进行了首飞。1968年1月份,随着夏延直升机飞行测试的推进,陆军与洛克希德公司签订了生产合同。然而,1969年3月,夏延直升机在高速试飞中因旋翼不稳定而出现了致命性坠毁事故,同时,该机还存在着超重、阻力过大等技术问题迟迟未能妥善解决,这些都导致了AH-56的研发进度迟滞。在同年5月19日,美国陆军终止了与洛克希德公司签订的生产合同。但是洛克希德公司仍然将夏延的计划继续推进了下去,希望最终能解决各项技术难题。

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图——AH-1G 眼镜蛇武装直升机

然而随着美国逐步撤离越南战场,美国陆军也认识到夏延直升机的设计理念过于超前,技术难题突破障碍较大,于是在1972年8月9日,彻底取消了夏延直升机项目。与此同时,受益于越战需求,加装陶氏反坦克导弹的AH-1 眼镜蛇武装直升机已经大量装备到美国陆军中。与美国空军关于夏延在作战中的实际作用以及关于军用采购计划的政治风向的改变最终迫使美国陆军转向于寻求一种双发的常规武装直升机,该型武装直升机的技术复杂要更低一些,可靠性和生存能力则要更高一些。为此,在1972年8月17日,也就是最终取消夏延项目的8天之后,美国陆军提出了一项新的项目,其名为先进攻击直升机项目(AAH;Advanced Attack Helicopter),该项目最终诞生了世界武装直升机的传奇——AH-64 阿帕奇。

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图——AH-64 阿帕奇武装直升机

夏延直升机并没有彻底的失败,在洛克希德·马丁收购西科斯基之后,从其研制的最新型复合式共轴直升机“S-97掠夺者”的原型机能看到许多夏延的影子。从这个意义上来说,夏延直升机在设计理念上几乎领先同时代的直升机近50年。

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图——西科斯基S-97 掠夺者

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# 研制历程

## 背景

在AH-56之前,几乎所有的武装直升机都被改装用于非武装用途。在1962年的时候,时任美国国防部长的罗伯特·麦克纳马拉召集战术机动需求委员会探讨美国陆军航空兵的战术需求。委员会建议组建一支由90架武装直升机组成的空中机动火力支援系统。与此同时,美国陆军也正打算向越南战场投放第一批武装护卫直升机——15架UH-1A伊洛魁直升机在加装机枪、榴弹发射器、火箭弹等火力装备之后被送往越南。

在1962年6月,贝尔直升机向陆军提交了一份新型直升机设计报告,以此寻求军方的资金来推进其后续研制计划。改报告中所描述的直升机就是D-255 伊洛魁勇士,在报告的设想中,D-255将采用UH-1B的机身,在此基础上加装鼻头吊舱、腹部挂载的机枪和加装短翼后挂载在短翼上的火箭弹或者SS.10 反坦克导弹。

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图——D-255 最终演化为贝尔 207 侦察直升机

## 美国陆军对武装直升机的迫切需求

1962年12月份,美军战斗发展指挥部起草了一份良品材料需求报告,该报告提出需要一种临时的成品飞行器,该飞行器的巡航速度须达到259千米/时,有效载荷要超过680公斤。美国陆军的某些官员似乎是想通过这份报告表明可以充分利用D-255的潜能,在明确美军对武装直升机的需求之前,将其作为一种临时的护航直升机来投入使用。但是美国陆军部长否决了这份报告,并敦促陆军寻求更先进的装备系统来显著改善美国陆军现有的武装直升机性能。

按照陆军部长的指示,战斗发展指挥部建立了定性材料开发目标,该目标指出美国陆军需要一种巡航速度达361千米/时,最大机动速度达407千米/时,能够在35℃的气候下,于海拔1830米高度处实现无地效悬停。该项速度指标主要是考虑了武装直升机所需要护航的飞行器的飞行速度。国防研究与工程总师最终酌情批准了该目标,并建议美国陆军同时考虑是否寻求性能相比UH-1B更强大的运输直升机。

最终,美国陆军器材指挥部实施了调研来确定该项发展计划是否可行并为该空中火力支援系统建立了专门的项目办公室。器材指挥部建议将该系统地竞标机型缩小到复合式直升机(Compound Helicopter)的范畴,因为器材指挥部认为当时只有复合式直升机有可能达到项目指标的要求。

## 先进空中火力支援系统的竞争

在1964年3月26日,美国陆军参谋长将空中火力支援系统改为先进空中火力支援系统(AAFSS)。发展目标文件显示,AAFSS是在1964年4月评审通过的,到1964年8月份,运输研究与工程指挥部与148家潜在生产商联系,请求他们提供设计方案。贝尔在D-255的基础上进行改动,提交了D-262方案,不过该方案仍然是一型常规直升机。西科斯基提交了S-66方案,这种方案中,直升机的尾桨随着前飞速度增大可以旋转90°变成尾推螺旋桨。洛克希德提交了CL-840设计方案,该方案是一种刚性旋翼复合式直升机,它不仅保留了尾桨,同时也加装了尾部推进螺旋桨。

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图——能够清晰地观察到夏延的尾部推进螺旋桨和尾桨

在1965年2月19日,陆军宣布洛克希德和西科斯基为方案设计阶段的优胜者。同时,为了应对越战需求,陆军也积极推进临时武装直升机计划,该计划促成了贝尔AH-1 眼镜蛇,该型直升机在越战及其后的一段时间都是陆军航空兵的主力武装直升机。

西科斯基和洛克希德都各自展开了设计工作,最后在1965年进行的多番评审中,美国陆军最后判定洛克希德胜出。陆军认为洛克希德的设计造价会更低、研制周期更短以及技术风险也会比西科斯基的设计更低。在1965年12月17日,美国陆军发布了最终版的需求文件,该需求相比于洛克希德的计划文件多出了14条内容,其中就包括必需要加装空中火箭武器子系统。

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图——夏延测试武器系统

在1966年3月23日,美国陆军与洛克希德签订了10架原型机的研制合同,并将该型直升机命名为AH-56A。初步作战能力型号的完成节点被安排在1972年,但是陆军同时指出如果一切进展顺利的话,希望在1970年末就能实现目标。陆军给该型直升机最终定名为“夏延”。1967年9月21日,夏延直升机进行了首飞。1968年1月8日,国防部长批准了第一批375架夏延直升机的量产预算。1969年,10架夏延原型机全部制造完成。

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图——夏延进行编队飞行测试

# 设计特点

  • 旋翼系统:4片桨叶的刚性旋翼,有陀螺稳定装置,锻造钛合金桨毅。旋翼桨叶为胶接结构,有V形钛合金梁、不锈钢蒙皮和铝蜂窝芯。桨叶尖削,桨根相对厚度为12%,桨叶相对厚度为6%。桨叶通过由3000根高抗拉力细钢丝做成的拉扭件与钛合金桨毅相连。通过万向支架安装的自动倾斜器操纵旋翼。旋翼只有变距轴承。尾桨为4片桨叶。尾部还有三片叶片的可变距推进器。
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图——夏延进行风洞试验

  • 传动系统:两级游星齿轮驱动旋翼轴,旋翼轴直径为29.5厘米。尾减速器由与主减速器伸出的直径为12.71厘米轴相连的传动系统驱动。在高速巡航飞行时,几乎整个发动机输出功率都供给尾减速器,以驱动尾部推进螺旋桨。只有大约522千瓦(700轴马力)供给顺桨的旋翼,以减少旋翼风车阻力。
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图——夏延传动系统示意图

  • 机身:普通的轻合金半硬壳式结构,由机头、中机身和尾梁三部分组成。
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图——罕见的夏延机身内部结构

  • 机翼:小翼展悬臂下单翼,在高速飞行时几乎完全卸去旋翼负载。机翼上没有操纵翼面,但有预先调好的调整片。
  • 尾部装置:水平安定面和垂尾为固定的悬臂梁式。尾部没有操纵翼面。
  • 起落架:后三点式起落架。每个起落架只有一个机轮。主起落架机轮向后收入机身两侧的整流罩内。有可收放的自由转向尾轮安装在垂尾下端。主起落架机轮有刹车装置。
  • 动力装置:一台2 926.9千瓦(3925轴马力)通用电气公司T64GE-16涡轮轴发动机。发动机驱动旋翼和尾部推进螺旋桨。燃油箱在机身两侧整流罩内。
  • 座舱:双座纵列式布局。驾驶员坐在后方较高的座椅上,射击员兼副驾驶员坐在前方座椅上。前驾驶舱舱盖门在右边,铰接式,可向上打开;后驾驶舱舱盖门向后滑动打开。由通用电气公司制造的射击员座椅可以转动360。
  • 航电系统:装有全天候飞行的各种设备。包括联合飞机公司诺登分公司的自动地形跟踪雷达,杭尼韦尔公司的自动飞行操纵系统,多普勒雷达和通用精密研究所的惯性导航系统。辅助动力装置在左起落架整流罩的后面。
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图——夏延座舱内部图片

  • 武器装备:前炮塔能转动180°,可互换装备XM129型40毫米榴弹发射器或通用电气公司的6管“米尼冈"机枪。机腹炮塔不可收缩,可转动360°,装一门XM140型30毫米机炮。每侧短翼下有两个挂架,可挂休斯公司的“陶”式反坦克导弹、70毫米火箭发射器等。座舱内装有先进的光学瞄准系统。
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图——夏延的武器系统


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