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內容簡介

詳細資料

... 為越戰而生——美國陸軍的「先進空中火力支援系統」 在上世紀六十年代中葉，美國陸軍開始考慮發展一種具備高速飛行能力的武裝攻擊飛行器，針對這一需求，他們提出了一項頗有些激進的計劃「先進空中火力支援系統」（AAFSS；Advanced Aerial Fire Support System）。美國陸軍希望用這種具備高速飛行能力的武裝直升機代替當時活躍在越南戰場的貝爾UH-1休伊直升機的武裝改型機。美國陸軍當時對「先進空中火力支援系統」提出的飛行速度指標要求達到了260節（約481.52千米/時），這是一個相當驚人且激進的指標，要知道，同期的休伊直升機的武裝改型機開足馬力之後，其飛行速度都無法超過100節！ ... ▲越南戰場上的UH-1休伊直升機在加裝簡易武器之後就被稱為」炮艇「（Gunship） 在初步方案設計中，西科斯基公司考慮過「傾轉機翼」（Tilt-Wing）和「傾轉螺旋槳」（Tilt-Propeller）兩種構型的垂直起降飛行器，但是最終還是採用了複合式直升機的方案，相比於被捨棄掉的兩種方案，複合式直升機構型更輕巧、機械結構更簡單，並且設計風險更低。除此之外，西科斯基公司的設計師們也一致認為在全速度包線範圍內，複合式直升機的機動性和穩定性更好，同時，其加速性能和減速性能更優異，這對於武裝打擊任務而言是相當重要的。除此之外，採用複合式直升機構型也就意味著該機可以採用較大尺寸的主旋翼，大尺寸的主旋翼槳盤面積等於是降低了飛行器的槳盤載荷（旋翼拉力和旋翼槳盤面積的比值），而較小的槳盤載荷則意味著較小的旋翼下洗流速度，這對於該機在越南叢林中執行高密度的起降任務是相當有利的。 而且，作為一種專為作戰而生的直升機，「先進空中火力支援系統」的生存能力也必須要過硬，對於旋翼飛行器而言，在發動機全部失效之後，其「自轉下滑著陸」能力是否出色就是其生存能力的一大關鍵。複合式直升機因為旋翼尺寸較大，在飛行中能夠儲存更多的慣性能量，從而有利於操縱進入自轉下滑狀態，而傾轉旋翼/螺旋槳構型的旋翼飛行器，其旋翼槳盤尺寸較小，旋翼在常規飛行中所積累的慣性能量也相對較小，要進入自轉下滑狀態其條件比較嚴苛——甚至可以說，即便傾轉旋翼機發展到了如今的V-22魚鷹的水平，其自轉下滑能力仍然遠不能和直升機相提並論。 ... ▲即便是MV-22魚鷹這種高技術傾轉旋翼機，其自轉下滑能力仍然很有限 在美國陸軍提出「先進空中火力支援系統」項目招標徵詢書之後，很多航空公司都積極做出了回應，據稱當時至少有12家企業給出了競標方案（也有些資料說有高達20家企業有意競爭該項目），這些方案中不僅有直升機，也有固定翼飛行器，當然也有各種複合式構型的旋翼類飛行器。經過初期的幾輪角逐之後，美國陸軍最終選擇了兩家公司——西科斯基和洛克希德——要求他們向美國陸軍「先進空中火力支援系統」項目組提交最終的正式方案，如果方案通過，那麼獲勝的公司將會立刻獲得第一筆10架原型機的合同。 西科斯基和洛克希德公司的方案都是複合式直升機構型的方案，1965年4月11日，正式方案正式被提交給美國陸軍項目組，其中西科斯基公司的報價為6600萬美元，而洛克希德公司的報價則達到了1.06億美元。 「Roroprop」——西科斯基的方案 從本質上來說，西科斯基公司的設計就是一種複合式直升機，採用並列式座艙布局，方案型號被定為「S-66」。其主旋翼為常規鉸接式旋翼，之所以採用這種旋翼系統是因為該槳轂構型已經得到了西科斯基公司的充分驗證，其性能和穩定性都能夠得到最大化的保障。而且，這種構型的旋翼設計已經在西科斯基以往的生產型直升機上得到了超過600萬小時的飛行「考驗」。 ... ▲西科斯基S-66直升機的等軸測剖視草圖 在「先進空中火力支援系統」項目競賽中，西科斯基公司的方案最值得一提的「黑科技」就是該機採用了一種被西科斯基設計師稱為「RotopropTM」（傾轉尾槳）的設計。這種傾轉尾槳本身是一副「空氣螺旋槳」，它通過一套可傾轉的機械結構連接到旋翼尾部錐形梁末端，從而能夠實現水平方向90°的傾轉，如此一來，該機構就能夠同時實現懸停狀態下的反扭矩尾槳和前飛狀態下的推進螺旋槳功能。 ... ▲作為尾槳構型的靜態展示模型 ... ▲作為推進螺旋槳構型的靜態展示模型 西科斯基公司並沒有從頭到尾打造一架全新的驗證機，為了快速驗證S-66方案的可行性並節約成本，設計師們改裝了一架S-61A型直升機概念，在該機基礎之上加入了「Rotoprop」的設計，並進行了飛行測試。這裡要注意的是，雖然這架改裝機加入了「傾轉尾槳」的概念，但是並沒有加裝輔助機翼，所以說它並不能看作是西科斯基「先進空中火力支援系統」方案的原型。 而且（劃重點），該機的「傾轉尾槳」還真的就是常規直升機的常規尾槳，而並沒有採用某種重新設計的「先進螺旋槳」。在飛行過程中，飛行員需要通過機械操縱機構來實現其90°轉向，整個轉向過程持續的時間大概在3秒鐘左右。而在西科斯基設計師的構想中，未來的S-66直升機方案中，其傾轉尾槳能夠隨著前飛速度的增加或者飛行員的指令，自動完成空中傾轉。 ... ▲加裝「Rotoprop」的S-61A演示驗證機 其實，「傾轉尾槳」並不是西科斯基公司首創的概念，早在第二次世界大戰期間，就有一架試驗性質的直升機「Heliospeeder」採用類似的設計，該機由來自羅德島州普羅維登斯的安托萬·蓋茲達設計。目前，該機仍然陳列在美國緬因州「Owls Head」地區的交通運輸博物館中。 ... ▲蓋茲達的「Heliospeeder」，誕生於1945年，現在被陳列在博物館中，該機可以說是第一種採用傾轉尾槳設計的直升機 白熱化的複合式直升機競賽 在「先進空中火力支援系統」的項目競賽中，西科斯基公司強調其在AAFFS所要求的尺寸大小的直升機方面有著充足的研製經驗和人才儲備。大名鼎鼎的海王直升機（SH-3/S-61；當時已經在美軍中服役）在尺寸方面就與AAFFS飛行器差不多大小，而CH-53海上種馬直升機尺寸還要更大，在這裡可以提一提直升機界不成文的定律：會造大型直升機的造小直升機多半會遊刃有餘，而只造過小直升機的，很可能無法打造出任何大型直升機。除此之外，西科斯基當時還在密集測試S-61F試驗型複合式直升機。該機在1965年5月份就完成了首飛測試。 ... ▲在飛行中的S-61F試驗型複合式直升機 「先進空中火力支援系統」除了對直升機本身提出的要求之外，還對軍用武裝直升機必須要集成的一系列其他技術提出了較高的指標要求，其中就包括集成武器裝備技術、光學瞄準系統和火力控制系統等。為了把這些技術高標準地集成到基礎直升機的設計中，西科斯基公司也擴大了工程師的團隊，並且將直升機設計製造的部門劃分得更為細緻和系統，這也為西科斯基之後在軍用直升機（尤其是黑鷹直升機）競賽中取得成功奠定了紮實的基礎。 和西科斯基公司的想法不同的是，洛克希德公司並沒有打「低風險」或者「低成本」這樣的牌，在「先進空中火力支援系統」這個本身就比較激進的項目中，洛克希德公司跟上了「激進的腳步」，他們給出的方案包含了更多創新的地方，尤其是其「剛性旋翼」技術。在當時的直升機行業，剛性旋翼技術方興未艾，洛克希德公司雖然已經在常規構型的XH-51A上驗證了這種技術的可行性和巨大潛力，但是要將其完好的應用到新構型複合式直升機上，還有這很長的路要走。 ... ▲洛克希德公司的XH-51A剛性旋翼直升機，為演示該機的出色操縱性能，在側邊掛了一名試飛員 不過，在洛克希德公司向美國陸軍提交方案的時候，他們的XH-51A試驗機實現了235節的高速飛行，並且還展示了剛性旋翼在各種飛行狀態下都具備的高機動性。這給美國陸軍的將領們一種感覺：只要再多努力一點點，洛克希德就至少能夠在速度上達到其要求。因此，儘管洛克希德的報價幾乎是西科斯基公司的兩倍，但是其方案仍然給美國陸軍留下了較好的第一印象。 ... ​▲飛行測試中的XH-51A複合式改型 不過西科斯基公司至此仍然認為勝利的果實最終還是會落入他們的口袋中，畢竟他們在直升機方面有著比洛克希德公司更為堅實的技術儲備，並且他們在中大型直升機研製方面有著充足的經驗。相比之下，洛克希德的XH-51A實在是太小了，僅僅只有「先進空中火力支援系統」項目指標要求總重的1/5，有點不夠看。 ... ▲西科斯基當時關於S-66的宣傳稿 然而，這場競賽並不是技術底蘊和經驗積累的比拼，而是創新創造和技術進步的「廝殺」。在競賽期間，洛克希德大量展示了XH-51A的飛行測試，該機在試飛過程中執行了一系列令人嘆為觀止的高難度空中轉向和極限滾轉機動，給美國陸軍留下了非常深刻的印象。其實這就是「剛性旋翼」相比於「鉸接式旋翼」的優勢，剛性旋翼由於不存在揮舞鉸和擺振鉸，所以其操縱響應滯後程度低、槳轂操縱力矩大，這些都有益於該機的操縱品質提升，從而為其高機動性奠定了基礎。 當然西科斯基公司也沒有氣餒，他們拿出了多年以前的美國海軍陸戰隊拍攝的CH-53機動飛行照片作為反擊，在這些照片中，CH-53海上種馬直升機同樣完成了類似的空中機動，但是該機配裝的仍然都是鉸接式旋翼，而並非剛性旋翼。西科斯基希望藉此來證明如果想要完成這些機動動作，根本不需要「技術上且不夠成熟」的剛性旋翼，鉸接式旋翼一樣能夠做到。 事實上，無論是洛克希德還是西科斯基，他們當時所做的都只是「為了宣傳而宣傳」，畢竟美國陸軍從來沒有提出過任何關於這類機動性的要求。 在競賽中，西科斯基公司一直都很自信，甚至有那麼點自信過頭，所以到最後，1965年11月份，美國陸軍宣布洛克希德公司最後獲得了「先進空中火力支援系統」項目的勝利的時候，整個西科斯基公司上下都感到難以置信，設計師們的士氣隨後跌倒了谷底。洛克希德的方案先是獲得了美國陸軍的原型製造合同（如果這一階段順利的話，該公司還能拿到美國陸軍的生產合同），在合同中，洛克希德的方案被定型為YAH-56A Cheyenne/夏延。 ... ▲大名鼎鼎的複合式直升機開拓者——YAH-56A夏延直升機——現已陳列博物館中 該機在1967年9月份實現了首飛，而10架原型機本該在次年被交付到美國陸軍手中進行飛行測試。然而，經過一系列的測試之後，1969年，美國陸軍決定取消夏延直升機項目，其中的原因是有許多的，而技術原因是關鍵之一。當時洛克希德的「剛性旋翼」技術碰上了嚴重的氣動彈性問題，並導致了一架原型機的墜毀事故，項目因此一度延期。 平心而論，當時對於剛性旋翼在高速飛行狀態下的技術特性的相關研究確實是非常之少，所以說在預先研究工作尚且不充分的情況下，匆忙打造出原型機的構想實在太過激進。而洛克希德公司也沒有充足的時間來用令人滿意的手段解決這個嚴重的問題，直到項目徹底被取消。 可以說，在「先進空中火力支援系統」項目中，沒有任何贏家，無論是西科斯基還是洛克希德或者是美國陸軍，最終都是失敗了，但是所有人都能從這個項目中「學到些東西」。 對於西科斯基公司來說，他們主要學到了兩件事：第一件就是無論何時都應該和「客戶技術部門」保持必要的接觸，從而了解新技術或者新概念對他們的影響；第二件就是只關注現有的技術積累，而不去銳意創新的話，就難以確保其所打造的直升機方案始終能夠滿足未來的任務需求或者保持競爭力。 謹以此文，與諸君共勉。

文章來源取自於：

每日頭條 https://kknews.cc/military/63y62r3.html

博客來 https://www.books.com.tw/exep/assp.php/888words/products/0010096709

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