波音公司攻擊偵察直升機發展

于琦

（中國直升機設計研究所，江西景德鎮 333001）

0.引言

波音公司攻擊偵察直升機的發展可以追溯到20世紀60年代初，當時休斯直升機公司（被波音公司并購）設計的休斯369原型機成功贏得了美國陸軍輕型偵察直升機計劃，并被命名為OH-6A型，綽號“印第安小種馬”，在休斯369的基礎上，波音公司發展了MD500/MD530“防御者”，美國陸軍編號為AH-6、EH-6及MH-6。根據“實驗輕型直升機”計劃，波音公司和西科斯基飛機公司聯合開發了RAH-66直升機。目前，波音公司積極參與美國陸軍未來攻擊偵察直升機的競標。

1.從休斯369到MD500再到“小鳥”的改進升級之路

1960年，美國陸軍提出輕型觀察直升機計劃。為滿足美國陸軍的這一需求，休斯公司于1961年選定休斯OH-6參與設計競爭。為了與貝爾公司的OH-4A和希勒公司的OH-5A展開競爭評估，美國陸軍訂購了5架OH-6A原型機。1963年2月27日OH-6A原型機完成首飛。1965年5月26日，根據評估結果，美國陸軍宣布休斯OH-6在競爭中獲勝，并首批訂購了714架。1966年9月休斯公司開始向美國陸軍交付OH-6A，到1970年8月全部訂貨交付完畢，共計1434架。它憑借小巧的結構尺寸和較低的噪聲水平，顯示出獨特的戰術優勢，在越南戰爭期間，美國裝甲騎兵團的偵察排利用配備的OH-6A直升機完成了大量的空中觀測、偵察、目標識別、指揮和管理等各種任務，表現不俗。在OH-6A基礎上還改型形成了“低噪聲”OH-6A，休斯直升機公司聲稱這是世界上聲音最小的直升機。該機采取的降噪措施包括將OH-6A的槳葉由4片改為5片，尾槳葉由2片改成4片，整個動力裝置包括發動機進氣道都采用了隔音措施，發動機排氣安裝了消音器。

在OH-6A的基礎上進行了幾個批次的改進，發展了MD500/530民用型直升機。MD500/530“防御者”是在其MD500/530民用型系列直升機的基礎上發展起來的軍用型。MD500“防御者”裝有“黑洞”紅外抑制器以及包括“陶”式導彈在內的各種武器?？捎糜趫绦懈鞣N任務如訓練、指揮與控制、偵察、輕型攻擊、反潛、運兵及后勤支援等。MD530“防御者”主要用于攻擊點目標和反坦克，但它也適用于偵察、日夜監視、通用、貨物吊運及輕型攻擊。

MD500“防御者”成為美國陸軍特種作戰部隊執行任務的理想平臺，先后衍生發展出AH-6系列和MH-6系列，分別用于火力攻擊和突擊運輸任務，最后統稱為AH/MH-6直升機，因作戰響應迅速和飛行動作敏捷被形象地喻為“小鳥”。H-6系列是美國陸軍第160特種部隊航空團使用的型號。其中AH-6C、EH-6B、MH-6B、MH-6C均 是 用OH-6A改裝成的。AH-6F和MH-6E是以MD500MD為基礎改裝的，AH-6G和MH-6F/H是以MD530MG為基礎改裝的?？蓴y帶7.62mm口徑機槍、機炮與火箭吊艙，還可攜帶“毒刺”空對空導彈。MH-6E、MH-6F與MH-6H裝有駕駛艙多功能顯示器與前視紅外裝置，可與夜視鏡配合使用。

“小鳥”直升機除了機身外形變化外，在動力裝置、旋翼系統等方面脫胎換骨，大幅度提升了總體性能，能更加有效地執行攻擊任務。“小鳥”直升機最鮮明的特點是機身外形，通常被形容為水滴狀，也被形象地稱為“飛蛋”。“小鳥”的外部輪廓有所改變，早期圓圓的機頭變得更加尖削，下面安裝了一個雙模式搜索燈。目前，這個突出的部位內安裝了現代化座艙所需要的線路系統和幾個接線盒，并在下部加裝了一個傳感器轉塔。

為了進一步提高戰場上在被擊中后機組人員的生存幾率，機身加長了，相應加大了機身的后艙門，便于裝卸和補充彈藥。在尾部，該機不僅沿用了系列直升機的T型尾翼設計，可以在飛行速度增加的情況下提供更好的氣動穩定性，同時還承襲了4槳葉尾槳，在飛行過程中可以降低噪音，有助于執行偵察任務。改進升級之路如圖1所示。

圖1 直升機改進升級之路

2.“實驗輕型直升機”計劃催生“科曼奇”偵察攻擊直升機

20世紀80年代初期，是美國陸軍裝備大換血的時代。美陸軍希望能沿用貝爾UH-1“休伊”和AH-1“眼鏡蛇”的通用概念，研制共用動力系統的輕型通用直升機和武裝直升機，于是啟動了LHX研究項目。根據越戰經驗，軍方對LHX的機動性要求很高，同時還要求直升機具備低可探測性。具體如下。

（1）具有高敏捷性，高機動性，單駕駛員的傳統旋翼飛行器；（2）攜帶4枚地獄火導彈，兩枚毒刺導彈和航炮系統；（3）可部署覆蓋1250海里；（4）高海拔，高溫度（1219m，35℃）條件下：有152m/min爬升率；有315km/h的巡航速度。在通用飛行時可無地效懸停，巡航速度達到296km/h。確認的基本航速需求是315km/h；（5）可通過C-5，C-17和C-141運輸；（6）具有防撞設計，輪式起落架，可防生化核影響；（7）裝備兩個T800發動機；（8）集成目標搜索系統；（9）視野開闊。

在該計劃中中標的是美國波音直升機公司/西科斯基公司研制的RAH-66“科曼奇”。該機原計劃作為新一代偵查武裝直升機，成為美國陸軍的主力集中，以取代AH-1武裝直升機和OH-56偵察直升機，并部分替代AH-64武裝直升機，但最終因經費問題于2004年取消。RAH-66直升機如圖2所示。

圖2 RAH-66直升機

3.復合式“阿帕奇”輕型化成為未來攻擊偵察直升機有力的競爭者

3.1 提出背景

針對美國陸軍正在探索的新型攻擊和偵察旋翼機，在垂直飛行學會第75屆年度論壇和技術展示期間，美國航空航天制造商波音公司展示了下一代高速構型復合式“阿帕奇”攻擊直升機（Advanced AH-64 Block 2 Compound）的模型和概念圖。其是基于AH-64E的衍生品，比現有武裝直升機更快，航程更遠，燃油效率更高。波音公司表示復合式“阿帕奇”直升機能夠在美國陸軍實現其未來升力計劃之前，作為一種“臨時方案”幫助美國陸軍度過直升機裝備的緩沖期。當前FVL的兩個重要分支未來攻擊偵察直升機FARA計劃和未來遠程突擊直升機FLRAA正如火如荼進行，美國陸軍為FARA選定了5家競爭供應商，其中波音赫然在列。考慮到FLRAA計劃中，波音和西科斯基聯合推出SB-1復合式直升機，因此不太可能再打造全新的直升機來參與競爭。因此，復合式“阿帕奇”輕型化成為FARA計劃的有力競爭者。先進 AH-64 Block 2復合式直升機概念如圖3所示。

圖3 先進 AH-64 Block 2 復合式直升機概念圖

3.2 演進路線

“阿帕奇”服役至今已超過30年，其技術基礎源于20世紀70年代，通過引進新技術和持續不斷地進行改進升級，在激烈競爭的武裝直升機市場上其仍然是極具競爭力的機種?！鞍⑴疗妗币褟腁型發展到E型等十幾種型別。波音公司在2014年曾透露 “先進阿帕奇”的設計方案，被稱為AH-64X或AH-64F。其也是一種具有改進的發動機，更大的短翼，可收放式起落架，以及一個可以鉸接90°在平飛行期間提供向前推力尾翼的復合型直升機。波音公司復合直升機的演進路線如圖4所示。

圖4 波音公司復合直升機的演進路線

2020年3月，波音公司公布了其未來攻擊偵察直升機方案，命名為Boeing FARA。實際上，2016年波音公司就開始針對這種構型的復合式“阿帕奇”進行縮比模型風洞試驗，積累了大量的試驗數據和分析研究報告，這些都被應用到Boeing FARA的設計和研制上。由于總體設計與波音“高速阿帕奇”方案一致，因此Boeing FARA本質上就是個輕型版本的復合式“阿帕奇”。復合式“阿帕奇”風洞試驗如圖5所示。

圖5 復合式“阿帕奇”風洞試驗

從構型上來說，波音公司的Boeing FARA也是采用了復合式構型設計方案，但是與最常見的復合式直升機不同，該機只是一種單純的“推力復合式直升機”，該機僅僅只有加裝了輔助推力裝置，而沒有加裝輔助升力裝置等部件。所以Boeing FARA是一架“單旋翼帶尾槳+尾部推進螺旋槳”的復合式直升機。從構型上也不難看出波音公司的設計用意—在成熟的直升機構型基礎上稍作改動，從而來實現在創新性、可靠性、經濟型和風險程度之間取得某種平衡。波音公司的Boeing FARA如圖6所示。

圖6 波音公司的Boeing FARA

3.3 Boeing FARA方案優缺點

采用六槳葉旋翼系統，可降低振動水平。槳尖有尖削、下反和后掠，對飛行性能、噪聲水平和前飛速度之間進行優化設計。采用傾斜尾槳設計，尾槳傾斜之后其拉力就會有一個垂直分量，這個垂直分量對于提高該機的重心變化范圍、增強操縱性和穩定性都是有利的。此外，這種傾斜尾槳設計有降噪的考慮。采用尾部推進螺旋槳，在高速前飛中，旋翼就不再需要提供前進拉力，因此旋翼拉力可以一定程度實現卸載，從而提升由于旋翼氣動問題而導致的前飛速度的限制。尾部采用螺旋槳系統，導致其傳動系統和操縱系統更為復雜，動力分配和操縱策略的設計也更為復雜，對該機的電傳操縱系統提出了更高的要求。僅僅是單旋翼復合輔助推進裝置的設計，并沒有設計輔助升力裝置，導致在飛行速度上并不占優勢。

3.4 未來計劃

波音打造復合式“阿帕奇”直升機的目的是想通過一種“經濟實惠”且具備“高度可行性”和“較低風險”的方法來保持美國陸軍現有的武裝直升機能力，確保在2060年美軍“未來垂直起降飛行器”計劃形成戰斗力之前，仍然能夠保持其在現代化作戰中的領先，并在未來高度復雜的多領域戰場上發揮作用。預計新型復合式“阿帕奇”武裝直升機將在2028年末左右形成初步作戰能力。

3.5 技術特點

復合式“阿帕奇”直升機將采用更大的輔助機翼、改進的發動機排氣裝置、更大的垂尾和后置式推進螺旋槳可全面提升“阿帕奇”的前飛速度、有效載荷和任務半徑。新型“阿帕奇”直升機還可能采用新的剛性旋翼系統。高速復合式“阿帕奇”直升機的縮比模型如圖7所示。

圖7 高速復合式“阿帕奇”直升機的縮比模型

復合式“阿帕奇”采用了更具流線型的機身和發動機短艙、可收放式起落架，兩側短翼更長了，除了掛載武器之外，顯然提供升力是高速型“阿帕奇”直升機短翼的一大特點。復合式“阿帕奇”具有一個更大的向下的垂尾，尾部加裝了5片槳葉推進式螺旋槳。復合式“阿帕奇”垂尾和推進螺旋槳如圖8所示。

圖8 復合式“阿帕奇”垂尾和推進螺旋槳

復合式“阿帕奇”直升機左側水平尾翼上仍然保留了傳統的尾槳設計，并且該尾槳保留了“阿帕奇”的雙層剪刀式尾槳，用于平衡反扭矩。根據模型照片，可以看出新型阿帕奇武裝直升機采用了更具流線型的機身和發動機短艙、可收放式起落架、更長的機翼和尾部推進裝置。復合式“阿帕奇”剪刀式尾槳如圖9所示。

圖9 復合式“阿帕奇”剪刀式尾槳

3.6 費用與價格

波音公司希望Block 2復合直升機的成本僅比新型AH-64E高出20%，2018年，陸軍為其購買的每架新生產的“守護者阿帕奇”支付大約3360萬美元，因此新的復合直升機的最終價格可能略高于4000萬美元。

3.7 技術參數

復合式“阿帕奇”將使直升機的速度和航程增加50%，并使其在飛行過程中的燃油效率提高24%。安裝兩臺改進型渦軸發動機，在海拔1828m、35℃環境下，最大巡航速度342.62km/h，航程851km，任務載荷2676kg。

4.攻擊偵察直升機是“任務增強型小鳥”的未來發展方向之一

4.1 演進路線

2005年2月5日，波音公司簽署了一項協議，決定在“小鳥”基礎上投資發展一種AH-6J/MH-6J“任務增強型小鳥”（MELB）。該機將采用6片槳葉旋翼、重新設計的機艙、4片槳葉尾槳布局和一種新型任務電子設備。從技術角度講，MELB具備更強的信息共享能力，更能滿足網絡中心戰的需要?！靶▲B”直升機的升級改進如圖10所示。

圖10 “小鳥”直升機的升級改進示意圖

通過這次大升級，波音公司幾乎在一種即將走到壽命盡頭的老化直升機基礎上打造出了一種全新的武裝直升機，并且滿足了美國特種作戰司令部提出的全部指標要求。采用了全新的綜合數字化駕駛艙，兩塊大型彩色顯示器可以顯示全部飛行參數和戰術信息。值得一提的是，該機成為第一種利用了“阿帕奇”Block直升機軟件包的“小鳥”，在駕駛艙軟件的通用性方面達到了90%，可以利用戰術通用數據鏈與其他直升機和地面站之間保持實時聯系。

“任務增強型小鳥”直升機項目的升級計劃主要任務要求有：升級“小鳥”直升機的主要部件來提升安全裕度、飛行控制系統性能和座艙系統的現代化程度。改進后的增強型“小鳥”直升機將獲得全新的旋翼槳葉系統、長尾梁系統和一個全新的尾部減速器。目前更新的型號被稱為Block 3.0版本，波音公司宣稱該版本中的“小鳥”直升機將獲得在高溫、高海拔環境下作業的增強能力，飛行控制系統的革新將大幅提升該機的靈活性和操縱品質，其座艙系統升級之后將具備完整的隨動地圖。美國特種作戰司令部曾發布過相關通告，通告中表示決定將A/MH-6“小鳥”直升機的使用壽命延長到2030年，直至其最終退役。同時指出，2024年做出最終決定，是繼續將“小鳥”直升機升級到Block 3.1版本，還是跟著美國陸軍的未來垂直起降飛行器計劃走，尋找一個新的代替品，或是把“小鳥”發展成為來攻擊偵察直升機。

任務增強型小鳥可執行如訓練、指揮和控制、偵察、輕型攻擊、反潛、運兵和后勤支援等任務，空中救護型可載兩名空勤人員、兩副擔架和兩名醫護人員。作為攻擊直升機時，它能攜帶美軍標準的7.62mm機槍、30mm機炮、70mm火箭發射巢、“陶”式反坦克導彈等武器，甚至還能掛載“毒刺”導彈進行空戰?！靶▲B”的升級計劃路線如圖11所示。

圖11 “小鳥”的升級計劃路線圖

4.2 技術參數

最大起飛重量2115㎏，相比H-6A，有效載荷提升了約227kg。

5.結語

未來戰場上使用的攻擊偵察直升機應該與整個聯合部隊實現數字化連接。它必須與現有的聯合戰術數據鏈、計劃中的聯合戰術數據鏈以及陸軍網絡無縫集成。直升機也必須能夠向受支援的地面部隊傳送其使用傳感器獲得的全動態視頻，應該保留降落在地面指揮官的車輛旁毫無準備的著陸區和召開“面對面”協調會議的能力。新型直升機應該是一種能夠執行攻擊任務的偵察直升機，這種新型直升機的體積應該盡可能地小，以便能夠成為一個有效的偵察平臺；但是也需要具有相應的體積，以保持它的生存能力和有效載荷，可以攜帶足夠的武器。此外，這種直升機也應該相對容易維護。部隊裝備這種新型直升機，會具有更高的效率和更強的戰斗力。