談談直10與直19「19P」

低空風雷-我國直-10武裝直升機及其發展


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陸航直-10風雷表演隊正在訓練


  在2013年的天津直升機博覽會上,我國陸軍航空兵直-10風雷飛行表演隊首次公開亮相,進行了精彩的表演,展現了直-10和我國陸軍航空兵強大的作戰能力。
  不過,我們也應該清醒的看到直-10的作戰能力距離當今最先進的直升機如AH-64D可能還是有一定的距離,需要我們在今後進行改進以進一步提高它的作戰能力。
  我們知道作作戰飛機有日重一磅的定律,這是因為作戰飛機服役以後,會根據威脅的變化情況,增加相應的設備、武器,從而導致飛機的空重不斷增加。以AH-1武裝直升機為例,最初的AH-1S的空重大約在3噸左右,最大起飛重量4.5噸,隨著各種航空電子系統的不斷增加導致飛機的空重在不斷上升,到AH-1W空重已經增加到5噸,而最新的AH-1Z的空重為5600公斤,最大起飛重量增加到8.5噸。

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單發的AH-1S
  直升機空重的增加勢必導致飛機功率載荷的降低,從而影響飛機的飛行性能。在這種情況下,顯然需要增加發動機的功率。AH-1S的動力裝備是一部1300KW的T53-L-703渦軸發動機,到了AH-1W就更換為兩部T700-GE-401渦軸發動機,一臺發動機的功率就達到1300KW,而AH-1Z則換裝了T700-GE-401C發動機,功率增加到1500KW左右。這樣保證了直升機在空重不斷增加的情況下,飛行性能尤其是機動性能能夠得到保證,以消除重量增加對於飛行性能不利的影響。
  我國直-10武裝直升機原型機配備的是PT6C-67C渦軸發動機,起飛功率達到1250KW。但是後來發動機來源的中斷,所以量產型直-10換裝了國產渦軸-9發動機,起飛功率大約在1000KW左右。發動機功率的下降,必然會導致飛機性能的下降,所以我國相關廠所對於直-10進行了減重設計,以保證直升機飛行性能不會下降太多。但是這樣的設計,性質是一些設備的減少,不可避免的會影響直升機的作戰性能,同時也限制了直-10今後升級的空間。

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雙發的AH-1Z武裝直升機
  舉一個例子,直-10原型機使用的類似於AH-64的光電轉塔,裡面的設備也相當於AH-64的目標截獲系統/飛行員夜視系統(TADS/PNVS)。前者包括由前視紅外裝置、晝用電視、直視光學瞄具、激光測距機/ 目標指示器及激光跟蹤器組成,用於捕獲、識別和跟蹤目標。這些設備安裝在兩個可以獨立旋轉和工作,這樣可以提高直升機的探測範圍和探測能力,同時由於每個器件互相獨立,可以使用較大孔徑的器件,以提高系統的探測能力,但是缺點是重量較大。直-10量產採用了光電吊艙設計,外形類似於AH-1Z的AAQ-30”鷹眼’XR吊艙,裡面集成有前視紅外探測系統、CCD攝像機和激光器件,優點就是重量較輕,但光電系統不能獨立工作,控制範圍和靈活性要低於可以獨立運作的TADS/PNVS。

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採用光電轉塔的直-10原型機和早期型
  限制飛機潛力方面,就是直-10在加裝毫米波機載火控雷達方面缺乏必要的動力基礎。我們知道光電系統最大缺點就是煙霧、雨天等條件下探測受到限制,另外探測距離也比較有限。最重要的就是無法測量目標的距離,因此不能直接提供火控解算,必須依靠激光測距儀,這樣只要對方配備有激光告警系統就能對武裝直升機及其發起的攻擊進行預警,從而讓武裝直升機失去攻擊的突然性。另外光電系統多目標攻擊能力也比較低,難以同時打擊多個目標。


  所以AH-64D等武裝直升機配備了毫米波雷達,提高了武裝直升機在惡劣氣候條件下探測與攻擊能力。AH-64D可以伸出桅杆頂部的雷達,隱蔽探測目標,同時探測多個目標,進行鎖定,然後躍起攻擊,採用毫米波制導的海爾法導彈具備發射後鎖定能力,飛機發射導彈以後可以迅速的機動,以提高飛機的生存能力和攻擊的突然性。不過代價就是飛機空重的增加,AH-64D的空重由AH-64A的5100公斤增加到5350公斤,相應最大速度由290公里下降到260公里,最大爬升率由16。5米/秒下降到12。3米/秒。另外AH-64D一些極限條件下的性能如高溫高原地區也受到影響,如在阿富汗作戰的AH-64D就不得不拆掉長弓毫米波機載雷達。

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採用光電吊艙的量產型直-10
  因此對於直-10來說,未來最重要的工作就是換髮。筆者認為最合適的發動機就是中法聯合研製的渦軸-16渦軸發動機,應急功率達到1300KW,相當於AH-64D的T700-GE-701C發動機,從而為直-10升級打下了堅實的動力基礎。
  首先就是增加直-10的最大起飛重量,結合升力系統的改進、主減速器效率的提高,可以有效的增加直-10的最大起飛重量。虎式直升機的發動機功率與直-10相近,最大起飛重量不過6噸,而AH-64D的最大起飛重量可以超過9噸。這樣的話,可以通過各種措施來提高直-10的最大起飛重量達到或者接近AH-64D的水平,以後者內部燃料1噸計算,這樣還有8噸的重量給飛機的結構重量、武器、設備等,從而為飛機增加毫米波雷達、火控系統、電子戰和防護裝備等提供了空間。

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WZ-16是我國目前多個直升機型號的動力基礎
  直-10未來最重要的升級莫過於配備機載毫米波火控雷達,同時將現有的紅箭-10機載反坦克導彈升級成毫米波雷達制導反坦克導彈,以增加直升機全天候作戰能力。對於直-10來說,機載毫米波火控雷達的配備讓其具備了自主搜索、探測目標的能力,減少了對外部目標探測與指示系統的依賴。美國AH-64在沒有安裝長弓雷達之前,需要OH-58偵察直升機提供情報支持,安裝長弓雷達之後不但可以負責本機的目標搜索任務,還可將雷達信息通過數據鏈傳遞給其他飛機,形成聯合網絡作戰系統。
  另外直-10配備機載毫米波雷達配合毫米波制導反坦克導彈也擴大了直升機的打擊範圍,同時提高直升機的多目標攻擊能力。長弓雷達和毫米波制導海爾法導彈可以提供8公里左右的打擊距離,而最新的有源相控陣毫米波機載雷達對於移動目標的距離可以達到20公里左右,最一步提高直升機的攻擊範圍。另外長弓雷達可以同時跟蹤128個目標,可以對16個目標進行威脅排序,並且在1分鐘之內實施攻擊。

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長弓雷達有效的提高了AH-64的作戰能力
  另外毫米波雷達還可以提供地形測繪,可以提高前方90-180度的地形特徵及不良氣候,為飛行員進行低空突防飛行提供輔助導航功能,這樣也提高直升機低空突防時安全性能。按照美國陸軍航空兵的說法,配備毫米波雷達之後,可以讓武裝直升機的攻擊效能提高4倍,戰場生存能力提高7倍,整體作戰效能提高28倍之多。從相關圖片來看,我國也研製了這樣的雷達,因此直-10未來配備毫米波機載火控雷達是重中之重。
  毫米波機載雷達的運用並不意味著武裝直升機光電系統受到輕視。相反光電系統由於分辯能力高,不輻射電磁波等優勢,在敵我識別、隱蔽偵察等方面比毫米波機載雷達有獨特的優勢。美國在給AH-64D安裝長弓雷達的同時,也配備了箭頭光電探測系統以提高直升機的探測能力,特別是為前者提供必要的敵我識別。在配備箭頭系統之前,美國陸軍航空兵飛行員就曾經反映原來的TADS/PNVS由於採用第一代光電器件,靈敏度較低,在惡劣環境之中探測距離較近,所以有時不得不靠近對方獲得清晰的圖像,從而降低直升機的生存能力。

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AH-64的箭頭光電系統
  根據珠海航展的資料,我國光電吊艙已經開始配備新一代光電器件陣,探測距離和靈敏度得到大幅度的提高,與之配套的激光測距儀的工作距離已經達到12公里,可以有效的提高直-10武裝直升機的探測距離,並與毫米波機載雷達形成主/被動複合探測系統,從而增強直-10的戰場態勢感知、控制能力、電子對抗能力。
  隨著我國陸軍戰術互聯網建設的深入,直-10理所當然的成為我軍戰術互聯網的關鍵節點之一。這樣的話直-10就可以憑藉高速數據鏈與其他武裝直升機、地面裝甲部隊、空中攻擊機和地面指揮所形成聯合網絡作戰系統,迅速的交換戰場信息。特別是毫米波機載雷達和先進光電系統的運用,讓直-10成為這個網絡的重要的傳感器,可以把機載探測系統獲得的信息傳遞給其他系統,同時接收其他系統傳遞來的信息,這樣就可以形成完整的戰場態勢數字地圖,從而更好的發揮各參戰單元的整體作戰能力,減少友軍之間的誤傷。


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美國人開始嘗試AH-64與無人機之間的配合
  還有比較重要的一點就是為直-10增加指揮無人機的能力。我們知道新世紀各國軍隊建設一個重要的趨勢,就是無人機越來越多。無人機已經廣泛的運用於偵察、電子對抗、攻擊等各個方面,如果將無人機與有人機相結合就會起到1 1》2的作用,增強系統的整體作戰能力。如美國已經開始試驗性的將AH-64與無人機進行協同作戰,雙方通過數據鏈共享探測畫面,這樣AH-64為後者提供火力掩護,降低後者自衛火力弱、容易受到攻擊的缺點。而無人機可以替代武裝直升機深入到惡劣戰場之中探測目標,這樣避免AH-64深入相關地區而受到攻擊。因此對於直-10來說,增加指揮無人機的功能,由我軍有人機/無人機協同作戰開路,顯然是十分重要的。


  電子戰系統是另外一個重點。根據相關報道,直-10減重的一個措施就是取消發動機紅外抑制系統,另外也沒有看到機載紅外干擾機。這些都對直升機的生存能力是不利,所以需要為直-10增加這些系統,以提高直升機的生存能力。隨著紅外成像導引導彈的運用,傳統的照明彈、紅外干擾機的作用效能已經不大,這需要增加激光紅外定向干擾系統,而這些都會增加系統的空重。提高直升機生存能力其他措施還包括:加裝輕型防護裝甲,提高直升機的抗打擊能力等等。

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直-10仍舊需要進一步改進,以適應新時期作戰的需要
  前面說過即使T700-GE-701這樣的發動機依然無法滿足AH-64D的需要。考慮到我國武裝直升機需要在3000米以上的高原作戰,我國也需要進一步提高WZ-16的功率,將其功率提高1500KW,這樣就可以進一步增加直-10的作戰能力,特別是極限條件下,以進一步提高我國陸軍航空兵的作戰能力。
黑色旋風-淺析我國直-19武裝直升機及其改進

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直-19武裝直升機
  
  從目前來看,直-19類似於意大利A129“貓鼬”武裝直升機,是一種輕型的武裝直升機,主要執行反坦克、對地攻擊、護航等任務,與直-10武裝直升機形成高低搭配,並且有希望成為我國外貿出口一個主力機型。
  根據珠海航展的消息,直-19採用了直-9/H425型直升機的發動機、主減速器和旋翼系統。這種做法在國際上實際上也比較常見,這是因為武裝直升機和運輸直升機的飛行包線相近,速壓等指標也相似,因此許多部件可以通用。例如我們熟悉的AH-1武裝直升機實際上就是從UH-1運輸直升機發展而來,而米-24武裝直升機大量使用了米-8直升機的部件,A129貓鼬武裝直升機則來源於A109直升機。
  以H425直升機為基準,其最大起飛重量大約為4250公斤,估計直-19的航程、留空時間等指標大致相當於A129武裝直升機,根據直升機手冊,A129在4000公斤的任務重量情況下(8枚陶式導彈),航程大約500-600公里,留空3個小時以上。

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直-19的旋翼及動力系統來源於H425直升機
  在關鍵的發動機方面,直-19可能繼續採用H425直升機的渦軸8C渦軸發動機,其最大功率為718千瓦,持續功率為618千瓦,指標與A129武裝直升機配備的寶石1004渦軸發動機也相近,後者最大功率759千瓦,持續功率達到657千瓦。在關鍵的功率載荷指標上,直-19應該與A129武裝直升機大致相當或者相近,飛行性能也大致相同。
  直-19主要探測系統是機頭下的光電吊艙,由前視紅外探測系統、CCD攝像機和激光測距/目標指示系統組成,可以執行晝夜全天候條件下的目標探測、搜索、跟蹤和鎖定等功能。與直-10不同的是,直-19並沒有前視紅外導航系統,這個可能出於價格、成本等因素的考慮。直-19採取的方式可能包括在光電吊艙的紅外器件中增加寬視野的導航視場,或者飛行員頭盔顯示/瞄準系統增加夜視、導航功能,雖然性能肯定比不上直-10的專用寬視紅外成像系統,但是價格上要便宜許多。武器方面直-19兩側各有一個短翼,配備有2個掛架,可以掛載機載反坦克導彈、航空火箭、航炮吊艙等武器。從電視新聞透露的畫面來看,直-19的標準配備大約是8枚藍箭-7機載反坦克導彈,2個航空火箭吊艙。攻擊火力大致也與A129武裝直升機相當。

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直-19進行武器展示
  從總體上來講,直-19與A129“貓鼬”武裝直升機(配備夜視系統的反坦克型)戰術技術指標相近或者相當,優於第一代武裝直升機。對於許多國外用戶來說,採購西方新一代武裝直升機存在著經濟上或者政治上的障礙,所以直-19顯然是一個比較理想的選擇。
  不過直-19與A129最新改進型尤其是國際型比起來還有較大的差距。根據相關資料,“貓鼬”國際型換裝T800渦軸發動機,功率增加到1000KW左右,同時換裝5葉旋翼,最大起飛重量增加到5100公斤。換裝新一代光電探測系統,具備發射AGM-114“海爾法”導彈的能力,機頭下可以裝備一門3管20毫米火炮。電子戰系統採用綜合電子戰系統,包括雷達、激光告警系統、紅外干擾機、箔條/照明彈投放架等。航電系統採用了1553B數據總線進行綜合,核心是兩部任務計算機,一部作為系統的主控制計算機,一部熱備份,座艙換裝2部多功能大屏幕液晶顯示器以提高飛行員的戰場態勢感知能力。貓鼬國際型還增加了內油,比早期型增加了大約30%左右,以便在飛機空重、最大起飛重量增加的情況下,仍舊可以保持足夠的航程和留空時間。


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早期的A129貓鼬武裝直升機也沒有航炮
  因此為了保證直-19直升機的先進性並在國際市場擁有足夠的競爭能力,有必要對其進行進一步的改進。根據相關資料,我國針對直-9直升機開展了H480型直升機的改進工作。這個型號的名稱可能表示直升機的最大起飛重量大約在4800公斤左右,這已經接近貓鼬國際型的水平。另外我國也研製成功渦軸-9渦軸發動機,它的最大功率在998千瓦左右,功率與T800的水平相當或者接近,這樣都為直-19的今後升級打下了堅實的基礎。


  筆者認為直-19的升級應該集中在以下幾個方面:
  首先是換裝渦軸-9發動機。提高發動機功率,增強主減速器的效率,全面提高飛機的功率載荷,將直-19的最大起飛重量提高到4800-5000公斤,追上貓鼬國際型的水平。從貓鼬國際型的情況來看,由於發動機功率提高,主減速器效率增強,所以儘管最大起飛重量增加但飛行性能不降反而升。如最大爬升率從10米/秒增加以11米/秒左右,懸停升限(無地效)由1800米增加到3700米。

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後期型號配備有航炮
  對於直升機來說,起飛重量的增加意味著飛機槳盤載荷的增加,旋翼的載荷也就加大,這可能需要增加槳葉數量以平均單片槳葉根部的載荷,同時也有利於減少機體的振動水平和槳尖損失。貓鼬武裝直升機最初和直-19一樣採用了四葉旋翼,隨著起飛重量的增加,多用途型上就採用了5葉旋翼並一直保留至今。所以直-19如果加大起飛重量,有可能也要增加旋翼葉數,同時也要對旋翼進行必要的改進設計以提高升力,相應的也要對尾槳進行改進以適應發動機功率的增強。
  還有一個改進就是增加航炮。直-19和其他輕型武裝直升機,如貓鼬反坦克型一樣沒有配備航炮。在打擊地面軟目標或者輕型車輛的時候,可以使用航炮吊艙來解決,但靈活性就不如使用專門的航炮。原因應該是這些輕型武裝直升機體積較小、機身距離地面的高度比較有限,特別是機炮的空間有限。機頭安裝的光電吊艙會佔據較多的空間,而航炮除了需要一定的安裝空間之外,還要求具備一定的射界,就出現了爭奪機頭空間的情況,要麼光電吊艙為航炮讓路,要麼航炮為光電吊艙騰出空間。考慮到光電吊艙的性能直接決定著機載反坦克導彈的威力,所以在大多數情況下,都是航炮向光電吊艙妥協。


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直-9WA配備的航炮艙,供彈方式粉有個性的說
  不過戰場上並不僅僅只有坦克一種目標,除了坦克之外還有輕型戰術車輛,武裝士兵等其他目標。而現代機載反坦克導彈的造價也比較昂貴,一枚海爾法反坦克導彈的單價需要數萬美元,用來攻擊價值數百萬美元的現代主戰坦克自然十分合算,但是用於打擊價值數千甚至數百美元的輕型戰術車輛就不合算,更別說單兵、軟性工事等目標了,這時用航炮的效費比理更高一些。


  冷戰後大規模戰爭已經越來越少,更多的是局部小規模的衝突。在這些衝突中坦克、裝甲車這樣的目標可能並不多,更多是輕型裝甲車輛、戰術車輛及單兵等目標,這種情況下航炮的作用可能更加重要。對於我國陸軍航空兵來說,擁有直-10這樣的武裝直升機後直-19更多執行的是偵察與攻擊任務,沒有航炮可能並不是太大的缺點。但是對於其他中小國家來說,直-19可能就是這些國家陸軍航空兵的主力武裝直升機,只有採取在短翼上掛載航炮吊艙來解決問題。
  這樣又產生新的問題,一是航炮吊艙與機載反坦克導彈、航空火箭爭奪空間,從而缺乏作戰的靈活性。所以A129從多用途型開始將光電探測系統移動機頭上方,留出機頭下空間安裝一門20毫米三管加特林火炮。從相關資料來看,直-19最初也有這樣的方案,但是最終直-19採用了現在的設計,筆者認為可能是直-19的進度要求比較緊,最終選擇了比較簡單、快捷的方案。隨著直-10、直-19裝備部隊,相關單位已經具備對直-19進行改進,所以完全可以按照A129的發展路線,將光電吊艙移到機頭上方,機頭下方安裝一門國產23毫米鏈式航炮,以提高直-19武裝直升機對地攻擊能力和國際市場的競爭能力。

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測試桅杆瞄準具的直-9直升機
  直-19還有一個重要的改進方向就是加裝桅杆式探測系統。目前直升機桅杆有兩種探測系統,一種是光電探測系統,包括前視紅探測系統、CCD攝像機、激光測距系統,最大的優點就是可以讓直升機隱蔽在障礙物後面伸出探測系統探測目標,增加直升機的隱蔽能力和戰場生存能力。另外一種是機載毫米波火控雷達,根據相關圖片,直-19已經在試驗國產機載毫米波火控雷達。其優點在可以提高直-19全天候條件下的探測能力、多目標攻擊能力。毫米波制導機載反坦克導彈可進一步提高直-19的打擊範圍和能力,從整體上增強直-19的戰術技術指標和作戰能力。
  此外直-19其他改進還包括採用綜合電子戰系統,配備包括雷達、激光等告警系統、電子干擾、紅外干擾甚至激光定向干擾系統、照明彈/箔條投放架等電子對抗系統,提高直-19在現代戰場上的生存能力。增裝數據鏈,提高直-19戰場信息傳遞和交換能力等。
  因此對於我國的相關廠所來說,需要認真考慮的事情是針對國內外市場的要求對直-19進行相應的改進,以增強市場競爭力。


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網上出現的可能是直-19配備毫米波雷達的圖片


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