世界軍用直升機裝備及技術發(fā)展趨勢

魏彥廷

世界軍用直升機裝備及技術發(fā)展趨勢

魏彥廷

導語

模塊化、無人化是國外軍用直升機裝備體系結構發(fā)展的兩大新趨勢，數(shù)字化、網(wǎng)絡化和信息化是世界軍用直升機技術發(fā)展的最新方向，新概念和新技術的研究與使用是促進軍用直升機更快、更好發(fā)展的基礎和保障。本文從新軍事變革、現(xiàn)代化升級、無人化和新概念旋翼機四個方面總結、歸納國外軍用直升機裝備發(fā)展趨勢，探討、分析國外軍用直升機技術的未來發(fā)展。

魏彥廷，解放軍總參陸航研究所所長，直升機裝備科研與保障領域專家，對直升機技術及發(fā)展有深入的研究。長期從事直升機裝備科研與維修保障工作，曾負責組織國慶60周年閱兵直升機方隊裝備保障工作。

AH-64“阿帕奇”直升機

當前，世界各國擁有的各類軍用直升機總數(shù)在3.8萬架左右，美軍一直是世界上軍用直升機擁有量最多的國家，擁有6600余架（陸航4700余架），俄軍大約有3560架，英軍約有650架，法軍約有800架，德軍約有740架，意大利約有560架，日軍約有850架。在世界各國軍隊中，每萬名陸軍擁有軍用直升機數(shù)量居前五位的依次是美軍（82架）、俄軍（66架）、日軍（39架）、法軍（29架）、英軍（22架）。

裝備發(fā)展趨勢

新軍事變革推動軍用直升機裝備體系進一步優(yōu)化

綜觀世界各國，特別是美俄兩大軍事強國的新軍事變革，其核心就是：利用現(xiàn)代化高技術軍事裝備，打造機動靈活、快速反應、具備信息化作戰(zhàn)能力的部隊。具體特征就是部隊建制模塊化，軍事裝備標準化。反映在軍用直升機裝備方面，就是軍用直升機裝備體系的進一步優(yōu)化。

例如，為適應新軍事變革的需要，美國陸軍航空兵正在實施重大轉型，對建制進行全面調整，編制模塊化、多功能的航空旅。航空旅內以連級為最基本的模塊化單位，其編制、編配的裝備都高度模塊化、標準化。例如，美國陸軍航空兵未來的全譜航空旅中，每個旅將裝備攻擊直升機24架、運輸直升機50架、戰(zhàn)勤直升機36架，總計110架。同時，為了在保證作戰(zhàn)應用有效性的前提下便于管理和指揮，有利于構建戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡，減輕后勤保障、補給和維護壓力，保證在役直升機的戰(zhàn)備完好率，配備的軍用直升機型號種類已大幅度減少。美國陸軍航空兵已經(jīng)把其主戰(zhàn)機種從以前的12種減少到只有AH-64、CH-47、UH-60和OH-58這4種。而俄羅斯陸軍航空兵希望最終實現(xiàn)由米-28、卡-52武裝直升機和卡-60多用途直升機組成主戰(zhàn)直升機機群，以大幅度提高陸軍航空兵的作戰(zhàn)能力。這充分表明，新軍事變革正在推動軍用直升機裝備體系進一步優(yōu)化。

持續(xù)的現(xiàn)代化升級改造延伸直升機裝備生命周期

長期以來，世界各國持續(xù)對在役的軍用直升機進行現(xiàn)代化升級改造，以提高其技術水平和性能，提升其作戰(zhàn)效能，延伸軍用直升機裝備的生命周期。同時，減少新機的采購、培訓等各種相關費用，從而確保在役軍用直升機裝備的先進性和戰(zhàn)備完好率。美國的CH-47和UH-60、俄羅斯的米-8和米-24、法國的SA321、英國的“山貓”等，便是典型的機型。

例如，為了滿足武器裝備發(fā)展的要求，美國陸軍航空兵利用撤消“科曼奇”項目所節(jié)余的146億美元，以及該項目所取得的技術成就，實施三大改進項目和三大新機研制項目。三大改進項目包括：將AH-64A改造成AH-64D，并將以前改造的AH-64D升級為AH-64E；將UH-60升級為UH-60M，并籌劃進一步的改進；將CH-47D升級為CH-47F，并使其服役至2030年，全生命周期超過50年。可以斷言，這種通過持續(xù)的現(xiàn)代化升級改造延伸軍用直升機裝備生命周期的途徑，仍將是世界各國軍用直升機裝備未來發(fā)展的重要方向。

無人直升機的研制受到各軍事強國重視

無人直升機具有作戰(zhàn)零傷亡優(yōu)勢，能夠有效保障作戰(zhàn)人員的生命，降低戰(zhàn)爭成本，特別是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中，無人直升機將成為一種理想的空中信息網(wǎng)絡節(jié)點，因此，它已引起世界各國各兵種的高度重視。

20世紀90年代以來，國外無人直升機的發(fā)展勢頭十分強勁，除研制無人直升機的國家數(shù)量大幅增加外，在研和在役的無人直升機型號也大幅攀升。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界現(xiàn)有的各類無人旋翼飛行器型號已超過100種。例如，美國陸軍正在研制MQ-8B“火力偵察兵”無人直升機，并進行了一系列相關試驗。美軍打算將這種無人直升機作為主戰(zhàn)裝備發(fā)展使用。此外，英國、法國、德國、俄羅斯等國也在大力開展無人直升機的研制。可以預料，一旦這些無人直升機研制成功，必將成為世界各國一種全新的軍事裝備。

新一代裝備研制催生新構型、新概念旋翼飛行器

常規(guī)構型直升機由于自身固有的空氣動力特點限制，飛行速度一直難以突破360千米/小時，這不僅極大限制了其應用，也不利于其在現(xiàn)代威脅嚴重的環(huán)境中生存。因此，在發(fā)展新一代軍用直升機裝備的過程中，國外一直在努力探索新構型、新概念旋翼飛行器，其中最重要的有復合式直升機和傾轉旋翼機兩大類。

復合式直升機是新構型直升機中最簡單的，只需在常規(guī)直升機上加裝固定的升力機翼和輔助推進裝置即可。這種復合式直升機的速度可提高到445千米/小時，實用升限達6000米，而且航程也有所增大，典型機種是美國研制的X-2直升機。2014年12月，美國以X-2直升機為基礎研發(fā)的S-97“入侵者”高速直升機進行了首飛。該機采用了共軸式雙旋翼加推進螺旋槳的布局，不掛彈最大速度可達500千米/小時。

新概念旋翼機最成功的例子是傾轉旋翼機，能高速遠距飛行，巡航速度可達500千米/小時以上。現(xiàn)在不僅已有幾種軍民用設計方案，如四旋翼傾轉旋翼機，而且美國的V-22“魚鷹”傾轉旋翼機已經(jīng)進入部隊服役，并被派到伊拉克參加實戰(zhàn)。2014年8月，美國以V-22為基礎改進的新一代傾轉旋翼機V-280成為了美國下一代直升機的技術驗證機。V-280計劃在2017年首飛，其設計速度達518千米/小時，航程1480千米。

隨著世界各國對軍用直升機技術性能和任務能力的要求越來越高，可以預料，各種新構型、新概念旋翼飛行器未來必將成為各國軍用直升機裝備中重要的組成部分。

V-22“魚鷹”傾轉旋翼機

技術發(fā)展趨勢

對軍用直升機而言，大力提高生存性和作戰(zhàn)效能，是其追求的最高目標，軍用直升機技術未來的發(fā)展將圍繞這個核心目標。概括起來，國外軍用直升機技術發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢。

設計與制造技術數(shù)字化和一體化

數(shù)字化、信息化、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)值分析、數(shù)控等各個領域技術的迅猛發(fā)展和直升機制造業(yè)國際合作的不斷深入，大大推動了數(shù)字化、信息化技術在新型直升機型號設計方面的一體化進程。例如，V-22、AH-64D、EH101、NH90等先進軍用直升機，都采用了設計制造/試驗一體化技術，并取得了巨大的效益。

新型旋翼系統(tǒng)得到大力開發(fā)

先進旋翼系統(tǒng)的技術開發(fā)與研究主要集中在旋翼動力學、旋翼氣動優(yōu)化設計、先進翼型和平面形狀、先進槳轂系統(tǒng)、高性能尾槳系統(tǒng)等方面，包括采用矢量推力技術設計的尾部結構，旨在提高軍用直升機的機動能力和敏捷性，從而提高其生存性和任務能力。

復合材料與智能材料應用更廣泛

先進復合材料將獲得更廣泛的使用，從而大大提高直升機零部件的使用壽命，降低維護工作負荷、使用成本和結構重量。例如，“虎”式直升機機體復合材料占結構重量的80%以上；NH90采用全復合材料機身，整個機身一次澆鑄而成，使空機重量大為降低。隨著復合材料技術的不斷發(fā)展，還將會出現(xiàn)集復合材料槳葉、復合材料槳轂和無軸承旋翼于一體的全復合材料旋翼系統(tǒng)，全復合材料直升機將成為可能。

航空電子系統(tǒng)向網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展

近年來，各種新型軍用直升機大量移植固定翼飛機上已經(jīng)采用的先進航電系統(tǒng)，使軍用直升機航電系統(tǒng)進入模塊化、數(shù)字化、集成化和綜合化發(fā)展階段。

針對未來網(wǎng)絡化信息戰(zhàn)作戰(zhàn)環(huán)境，一些主要國家如美國已將軍用直升機特別是無人直升機作為信息網(wǎng)絡節(jié)點納入未來作戰(zhàn)系統(tǒng)體系建設中，正在進行全面的開發(fā)和廣泛的作戰(zhàn)評估。可以預料，未來軍用直升機航電系統(tǒng)將從目前的數(shù)字化、集成化、綜合化向網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展。

光傳操縱系統(tǒng)將逐步成熟并獲得應用

當前，新型軍用直升機普遍采用電傳操縱系統(tǒng)，如NH90、V-22“魚鷹”、“虎”式直升機等，但電傳操縱系統(tǒng)存在可靠性低、成本高、易受雷擊和電磁脈沖干擾等缺點，而光傳操縱系統(tǒng)具有抗電磁干擾、抗電磁脈沖輻射和防雷電優(yōu)點。此外，光纖本身不輻射能量、電隔離性好、頻帶寬、容量大、傳輸速率高，采用光纜可減輕控制系統(tǒng)的重量；縮小體積，從而大大改進軍用直升機的穩(wěn)定性和可操縱性；使自動駕駛儀系統(tǒng)具有更大的靈活性，同時也能減輕飛行員的工作負擔。目前，一些國家正在大力開發(fā)這項技術，預計光傳操縱系統(tǒng)在未來將逐步投入實際應用。

生存性設計技術進一步優(yōu)化

提高生存性仍將是軍用直升機當前及未來發(fā)展的關鍵。軍用直升機生存性技術主要包括以下幾個方面：一是隱身技術：主要是防目視、噪音、紅外和雷達探測技術。通過各種技術措施，全面提高軍用直升機的隱身性能。二是降低易損性技術：主要是多余度設計、破損安全設計以及裝甲保護設計技術。三是耐墜毀設計技術：主要是機體耐墜毀設計、起落架耐墜毀設計、座椅耐墜毀設計以及耐墜毀燃油系統(tǒng)設計技術。四是自防御措施：主要是提高軍用直升機的自我保護能力，其中包括電子、雷達干擾措施和高效誘騙技術。五是逃生技術：當軍用直升機被擊中而不能繼續(xù)飛行時，必須為飛行員提供有效的逃生途徑，確保飛行員安全逃離直升機并等待救援。

動力裝置技術大大提高

現(xiàn)代軍用直升機動力裝置正朝著改善維護性、提高可靠性、降低使用成本、提升直升機性能的方向發(fā)展。發(fā)動機結構尺寸小、重量輕、功率大、燃油消耗少，實現(xiàn)了模塊化結構、數(shù)字化控制和狀態(tài)實時監(jiān)控；傳動系統(tǒng)不僅傳輸功率大，并且具有抗彈擊和干運轉能力，因此大大提高了動力裝置的可靠性；發(fā)動機進氣道除/防冰技術日趨成熟，有效擴展了軍用直升機應用范圍；發(fā)動機紅外抑制技術廣泛采用，全面提高了軍用直升機生存性；模塊化設計減少了發(fā)動機零部件數(shù)量，便于更換和維護；數(shù)字化控制和狀態(tài)實時監(jiān)控實現(xiàn)了視情維護，降低了使用成本，提高了直升機的安全性；更大的功重比促進了直升機全機性能的提高，提升了直升機的機動能力。

新構型技術研究日益深入

開展新構型研究，主要目的就是利用各種技術手段突破常規(guī)構型直升機的速度限制，提高飛行性能，改善操縱品質，以滿足未來對高速遠航程軍用直升機裝備的需求。

在新構型探索領域，美國一直走在世界的前沿。例如，西科斯基公司在進行S-97升力（旋翼）-推力（推進螺旋槳）復合式直升機的技術驗證；皮亞塞基公司在開展H-60升力（旋翼-機翼）-推力（涵道螺旋槳)復合式直升機的研究；波音公司則一直在進行一種“鴨”式旋翼/機翼概念驗證機X-50A“蜻蜒”的研究；美國NASA和西科斯基公司正在開展可變直徑旋翼研究，以便將這種旋翼應用于傾轉旋翼機，使其飛行速度可達800千米/小時。一旦這些新構型得到驗證，技術獲得突破，必將深刻影響到世界軍用直升機的技術發(fā)展方向和應用前景。

NH90直升機

結 語

通過以上分析可以看出：新軍事變革和現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需求是推動世界軍用直升機型號及技術不斷發(fā)展的原動力，模塊化和無人化是國外軍用直升機裝備體系結構發(fā)展的兩大新趨勢，數(shù)字化、網(wǎng)絡化和信息化是世界軍用直升機技術發(fā)展的最新方向，新概念和新技術的研究與使用是促進軍用直升機更快更好發(fā)展的基礎和保障。

為順應世界軍用直升機裝備與技術發(fā)展潮流，有力推動我國軍用直升機裝備和技術的快速發(fā)展，滿足我國國防軍事裝備現(xiàn)代化建設需要，我們必須做到：

自主創(chuàng)新。把發(fā)展基點放在自主創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新上，努力解決制約因素，不斷提高直升機的自我發(fā)展能力。

重點突破。堅持需求牽引，技術推動，聚焦力量，集中資源，努力在影響軍用直升機裝備建設的關鍵問題上求突破。建立健全以軍事需求為牽引，以軍隊科研機構為龍頭，聯(lián)合工業(yè)部門的軍民融合直升機技術創(chuàng)新體系，為實現(xiàn)軍用直升機裝備可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。

統(tǒng)籌協(xié)調。正確處理質量與數(shù)量、機械化與信息化、當前急需與長遠發(fā)展的關系，努力實現(xiàn)軍用直升機裝備全面、協(xié)調和可持續(xù)發(fā)展。

完善體系。固強補弱，優(yōu)化結構，軍地融合，系統(tǒng)配套，逐步形成完善的軍用直升機裝備體系。

責任編輯：劉璐瑤