CH-47運輸直升機
美國一型重型運輸直升機
CH-47運輸直升機(英文:CH-47 Helicopter,代號:Chinook,譯文:支奴干,綽號:飛行車廂),是美國一型縱列雙引擎雙螺旋槳全天候多功能中/重型運輸直升機。
CH-47運輸直升機的任務是為美國陸軍航空兵從部隊運輸到炮台戰場補給及士兵運輸,其雙旋翼縱列式結構(contra-rotating rotors)剔除了一般直升機的尾部垂直螺旋槳,允許機體垂直升降,而且時速高達165海里,截至2012年,CH-47是美軍服役的直升機當中載重量最高的型號之一。
CH-47運輸直升機由美國波音公司(Boeing)研製於1956年研製,A型於1963年開始裝備美軍,后又發展了B、C、D、F型,已被銷往16個國家,最大的使用者是美軍和英國皇家空軍。
H-25“騾子”直升機
1956年,伏托爾開始研究一種新的中型直升機,該機繼承了之前公司研製的H-25“騾子”直升機的縱列雙旋翼布局,和H-21“飛行香蕉”的旋翼系統,但更換全新的輕量化渦軸發動機。新方案編號是伏托爾Model 107(V-107),伏托爾公司自籌資金推進該項目。
1957年5月,伏托爾開始製造V-107原型機,該機安裝了兩台從美國陸軍借來的萊康明T53渦軸發動機,單台功率860軸馬力。原型機在1958年4月22日首飛,隨後開始了在美國和海外的密集飛行演示,在1958年6月獲得10架原型機的合同,軍方編號YHC-1A。
1958年,美國陸軍部宣布計劃用一種更大型的渦輪動力的運輸直升機取代當時在用的活塞直升機H-37 ,所以伏托爾開始研究V-107的放大型V-114 。
1960年伏托爾製造了一架YHC-1B全尺寸模型
1959年3月,伏托爾公司的V-114在競爭中獲勝,獲得了製造一架全尺寸模型和5架原型機的合同,該機編號YHC-1B 。由於伏托爾忙於同時研製兩種直升機,所以出現了財政危機,在重壓之下被波音收購。此外YHC-1A原型機的數量也削減為3架來為YHC-1B釋放部分資源。
1961年9月21日YHC-1B原型機首飛
1962年7月,美國五角大樓開始執行三軍統一編號體系后,HRB-1變成了CH-46A“海騎士”,5架V-114原型機的編號是YCH-47A“支奴干”。體積較小的“海騎士”更適合上艦,而“支奴干”則成為陸軍的新一代重型運輸直升機。
1962年8月,V-114/YCH-1B的研製和試飛工作完成後,伏托爾開始向美國陸軍交付生產型CH-47A ,之後又發展了后又發展了ACH-47A、CH-47B、CH-47C、CH-47D等系列型號,CH-47A、CH-47B和CH-47C三種型號均使用相同的機身,后兩種裝有改進型的引擎。
越戰中的CH-47A
1963年,早期的CH-47A生產型服役於美國第11空中突擊師,同年10月該型號直升機被正式指定為陸軍標準運輸直升機。
1965年,CH-47A首次運用于越南戰場,在戰場上的任務是運載炮兵及武器、彈藥、人員和後勤物資,從戰場回收了數以千計的飛機,它還執行救援、醫療救生、傘降和特種任務,在高峰時期共有22個“支奴干”單位部署在越南,CH-47B、CH-47C和CH-47D在越南戰爭中常出現,替代了H-21完成攻擊任務。
英國皇家空軍是美國陸軍之外最熱心的“支奴干”用戶,20世紀60年代初皇家空軍就裝備了布里斯托“貝爾維迪”縱列雙旋翼直升機,但由於該機的諸多缺陷,1967年英國國防部決定採購同樣是縱列雙旋翼布局的“支奴干”來取而代之,最早1980年引進的Chinook HC.1,是在CH-47基礎上改裝的。
CH-47運輸直升機各型出口的國家和地區有,阿根廷(5架),澳大利亞(12架),加拿大(9架),埃及(4架),希臘(7架),日本(60架),西班牙(19架),韓國(30架),新加坡(6架),中國(1架民用型),泰國(9架),中國台灣(9架)和英國(58架)。接收義大利阿古斯塔/南方直升機公司按許可證製造的CH-47C的國家有:埃及(15架),希臘(10架),伊朗(68架),義大利(37架),利比亞(20架)、摩洛哥(9架)和美國賓夕法尼亞陸軍國民警衛隊(11架) 。
CH-47的組件圖
CH-47運輸直升機三視圖
直升機的關鍵在於旋翼,轉動的旋翼通過與空氣的相對運動,使得靜止的直升機也可以產生足夠的氣動升力,達到垂直起飛和著陸的能力。不過旋翼在轉動中切割空氣產生升力的同時,也對機身產生反扭力,不加遏制的話,直升機會在空中打轉,無法正常飛行。常規直升機採用尾槳來對消旋翼的反扭力,問題是尾槳消耗的功率和帶來的阻力對推進和升力沒有任何作用,純粹是為了維持飛行穩定。尾槳的尺寸不能太大,否則容易觸地,或者掛上電線、樹枝或者其他障礙物。較小的尾槳只有增加轉速來提供足夠的反扭力,成為直升機雜訊的重要來源。直升機速度越快,或者起飛重量越大,尾槳的問題就越突出。同軸反轉的兩副旋翼可以互相抵消反扭力,但套軸不僅在機械上比較複雜,帶來一系列設計、製造和可靠性問題,還需要在上下旋翼之間留有足夠的間距,避免彈性的旋翼互相碰撞,但這樣不僅造成旋翼的升力損失,也增加了迎風阻力。像挑扁擔一樣在機翼兩端橫向布置一對反轉的旋翼也可以達到對消反扭力的目的,但相距很遠的旋翼對橫滾穩定性是一個挑戰,在地面效應不均勻或者遇到強烈側風的時候容易導致失穩。
CH-47運輸直升機採用前後縱列布置反轉旋翼,也稱串列雙槳。其有一些特殊的優點,串列雙槳的前後旋翼都安裝在突起的“城堡”頂上,但后“城堡”高於前“城堡”,使得前後旋翼在水平方向上有所重疊,總長可以有所縮小。由於前後旋翼都產生升力,理論上串列雙槳的旋翼直徑比單旋翼布局可以降低 30%,進一步有助於整體的緊湊。直升機的旋翼不僅提供升力,也提供推力。在前飛狀態下,旋翼通過揮舞鉸增加槳葉軸線與水平面的前傾角,在產生升力的同時產生前飛的推力。但串列雙槳還有一個額外的辦法可以用來增加前傾角,就是增大后旋翼的出力,加大整體的前傾。這個能力使得串列雙槳容易在緊急起飛的時候更快地轉入高速前飛,有利於在敵人地面火力下迅速脫離起降場。反過來,串列雙槳也可以在懸停中,讓機尾輕輕“搭”在窄小但突起的高地上,比如山尖、屋頂陽台或者小船甲板,便於人員通過尾門迅速進出,但前機身依然處在懸停中。這是單旋翼直升機難以做到的。前後旋翼出力的短暫差別也可以用來迅速改變飛機指向,極大地提高機動性和在陣風中的控制能力。
外型
正在吊起M198榴彈炮的CH-47
旋翼
水面特戰演練
結構
CH-47機身為正方形截面半硬殼結構,駕駛艙、機艙、後半機身和旋翼塔基本上為金屬結構。機身後部有貨運跳板和艙門,小型車輛可通過這扇門自由進出機艙,另外機上有2個大尺寸的側門。
CH-47的機組編製3人,包括正副駕駛和裝卸長/作戰指揮官,座艙兩側各有一扇緊急逃生門,前機身左側有一個分成上下兩部分的登機艙門,下半截內側集成台階。
CH-47機身兩側布置著凸出的外置浮筒式油箱,載油量增加到2350升,和“海騎士”一樣可以漂浮在水面上;採用不可收放的4輪起落架,2個前起落架均為雙輪,2個後起落架為單輪,起落架也可以附加滑撬。
萊康明T55渦軸發動機
CH-47A的貨艙側壁座椅可坐33名全副武裝的士兵
CH-47運輸直升機在越戰中一般會在機身兩側舷窗各安裝一挺7.62毫米M60機槍自衛,機槍支架上有停止機構可防止機槍手擊中自己的旋翼。在空襲任務中,一個7人小組外加30發裝彈量的155毫米M198榴彈炮是其常規裝備。
美軍絕大部分的CH-47裝備有先進的電子設備,包括全球定位系統。
機體參數(CH-47F型) | |
乘員 | 3人(飛行員、副駕駛、飛行工程師) |
長度 | 30.1米(含旋翼) |
旋翼直徑 | 18.3米 |
高度 | 5.7米 |
旋翼面積 | 520平方米 |
空重 | 11148千克 |
最大起飛重量 | 22680千克 |
動力系統 | 2台T55-GA-714A渦軸發動機,每台3529千瓦 |
最大飛行速度 | 278-315千米/小時 |
實用升限 | 6100米 |
航程 | 2252千米 |
作戰半徑 | 370千米 |
爬升率 | 7.73米/秒 |
翼載荷 | 47千克/平方米 |
推重比 | 0.31 |
CH-47A
試飛中的CH-47A
A徠CH-47A
編隊飛行中的兩架ACH-47A
ACH-47A綽號“Guns A Go-Go”或“Go-Go Bird”,其中3架於1968年在越南進行作戰測試。儘管火力強勁,但陸軍認為小型機動靈活的武裝直升機才是未來的趨勢,於是批量採購了貝爾AH-1“眼鏡蛇”而不是ACH-47A這樣的飛行戰列艦。
CH-47B
越戰中一架做極限懸停降落的CH-47B,這是“支奴干”的拿手好戲
CH-47B的主要改進就是換裝2850軸馬力的萊康明T55-L-7C渦軸發動機,所以發動機艙略長。CH-47B為了加強尾部旋翼塔的強度,將尾部旋翼塔水平剖面由近橢圓截面改成平面后緣,具有一個堅硬的尾部轉子框架,並採用新設計的旋翼,以及沿著尾部舷梯和機身的鐵砸,在後機身下方安裝導流片,用來改善飛機的飛行性能和穩定性。
CH-47B都安裝有2挺7.62毫米M60D機槍,也可以裝備“CH-47A Go-Go Birds”或者裝備燃燒彈用於摧毀敵人的地下掩體。CH-47B還安裝了貨物鉤,這使得CH-47B在戰爭期間的空中運輸作業更加靈活,其在代號為“Pipe Smoke”的航空增援行動中功赫顯著,據統計,越南戰爭期間採用貨物鉤吊運方式運輸的物資價值超過30億美元。
CH-47C
越南戰場上的CH-47C
CH-47B只是CH-47C服役前的過渡型號,研製CH-47C的主要動力之一就是CH-47A因動力不足而無法弔掛M198型155毫米榴彈炮,CH-47C不僅解決了這個問題,飛行速度也大大增加。
CH-47C美國軍方的性能要求是在35℃、1219米高度、56千米半徑範圍內能運載6804千克的有效負載。實際上,波音公司對“支奴干”的改進比軍方要求的指標更好。CH-47C使用2台單台功率3750軸馬力(2800千瓦)的萊康明公司T55-L-11發動機,並加強了傳動系統,滿載起飛重量達到21000千克,而且在使用貨物鉤時負載能力達到了近9000千克,能夠運輸33到55個士兵或者24副擔架外加兩名醫療士兵,超出軍方要求的30%。CH-47C繼續對機身進行改進,增大了油箱容積,除載油量增加到4273升外,貨艙內還可以安裝額外的軟式油箱,能夠飛越大西洋。
CH-147
CH-47C的加拿大部隊編號,1973年接到加拿大武裝部隊訂購9架CH-47C的合同,1974年9月開始交付。這種型號基本與CH-47C相同。
CH-47D
Model 414 CH-47C成功打開出口市場后,波音又推出了全新的Model 414 CH-47D“國際支奴干”。CH-47D項目啟動於1976年,最早的量產型CH-47D於1979年3月下線,1979年5月14日第一架原型機首飛,1982年2月26日第一架生產型首飛,同年5月開始服役,1984年裝備第101空降師的CH-47D形成戰鬥力,CH-47D在海灣戰爭和之後的軍事行動中表現出色。
日本川崎重工的CH-47J
一架西班牙陸軍的CH-47D
CH-47D的內部載重增加到6300千克,運載能力是CH-47A的2倍,高原性能也有顯著的提高。寬大的貨艙使得“支奴干”可以輕鬆容納多種多樣的負載,可搭乘33~44名全副武裝的士兵,或是24副擔架加2名醫生,或者是摺疊好的火炮部件,甚至是悍馬軍車。增強的外部吊運系統由機腹縱向布置的3個獨立的貨鉤組成,一個中部的主貨鉤和在其前後的副貨鉤,可更容易地弔掛大件貨物,或多堆貨物,多掛鉤的想法在“支奴干”研製初期就存在了,但直到D型才成為現實,強大的弔掛能力使得CH-47D能夠在艙外最多掛載10340-11800千克的貨物,甚至可以吊運一台CAT D-5推土機。
CH-47SD
Model 234MLR“超級D”
CH-47SD保留了原CH-47D的外形,但是擴大了油箱容積,使活動範圍增大了1倍,機身也經過結構改進和加強;CH-47SD的動力為2台T55-L-714A渦軸發動機,單台功率4733軸馬力(3529千瓦),經濟性更好並提高了海洋環境下的抗腐蝕效果,還具有FADEC數字全權控制系統;CH-47SD的中央掛鉤弔掛能力增加到12700千克,前後掛鉤可同時吊起9070千克的貨物,高原性能也優於CH-47D;CH-47SD把以往的許多重要的改進轉化為了標準裝備,比如帶自動飛行控制系統的玻璃座艙,以及全權數字發動機控制系統;機身上可以安裝多種設備或武器,甚至通過加裝設備可以使“支奴干”具備在水面和雪地執行任務的能力。此外,CH-47SD還採用了較長的機頭,以容納雷達天線,加了GPS導航系統、機鼻雷達、和自衛套件。
CH-47D SOA在外觀上與普通CH-47D毫無二致
特種作戰“支奴干”
CH-47D中有32架被改裝成CH-47D SOA特戰機,1985年服役,裝備美國陸軍特種作戰司令部。該機的改裝內容包括:改進導航和通訊設備,增加衛星通訊能力、自衛對抗設備、機槍旋轉支座。
CH-47F
CH-47F的先進座艙
首飛中的第一架生產型CH-47F
2013年首飛的ICH-47F
波音-234
美國Helifor公司的波音234
波音-234也具有一些後期型軍用“支奴干”的特性,諸如安裝氣象雷達的長機鼻、機身兩側大油箱等。安裝兩台4075軸馬力的萊康明AL-5512渦軸發動機,貨艙可布置成客運、貨運、或混合運輸模式。
波音-347
Model 347原型機
XCH-62
XCH-62與CH-47的大小對比
波音-360
波音/Model 360,20世紀80年代波音製造了一架全複合材料直升機——Model 360,這是一個自籌資金的新旋翼技術研究項目。Model 360的外形接近“海騎士”,但飛行性能大大超過了後者。Model 360的機身長15.5米,起飛重量13835千克,主要採用複合材料製造。該機安裝了數字式飛控系統,玻璃座艙有6個CRT顯示器,配備兩台4200軸馬力的阿芙羅·萊康明AL5512渦軸發動機,驅動兩副4葉複合材料旋翼,為了增加速度起落架也改成可收放式。最終該機的巡航速度增加到370公里/時。
英國
1978年,由於英國政府的拖沓,皇家空軍才訂購了33架相當於CH-47C的“支奴干”HC.1,1980年3月23日第一架HC.1首飛,1981年夏開始服役。首批“支奴干”HC.1安裝3750馬力的萊康明T55-L-11E發動機,但有一些CH-47C所沒有的特徵:機腹三個掛鉤、旋翼剎車、夜視鏡兼容座艙、單點壓力加油系統、附加的航電。HC.1的許多特性被用到美國CH-47D的升級中。HC.1還可加裝M60自衛機槍,以及從阿芙羅“火神”轟炸機拆下的馬可尼雷達告警接收機。
1984~1986年皇家空軍又接收了另外8架HC.1,使該機的總數達到了41架。第二批HC.1換裝了CH-47D的T55-L-712發動機和自動滅火系統,第一批的HC.1也按新標準進行了升級。HC.1在升級了玻纖旋翼后編號變成了HC.1B。
升級玻纖旋翼的HC.1B,海灣戰爭期間第7中隊“支奴干”
2009年才正式開始服役的HC.3
其他
CH-47A除贈送泰國的外,軍用型“支奴干”的第一種出口型號是相當於CH-47C的Model 414,澳大利亞皇家空軍購買了12架,於1973年開始交付。Model 414被澳大利亞人戲稱為“Chooks”,澳洲俚語“雞”的意思。1986年一架Model 414墜毀,1989年澳大利亞陸軍從空軍手中接管了戰場支援任務后,11架Model 414被封存,最後其中4架由美國“免費”升級成CH-47D交付澳大利亞陸軍服役,代價是美國陸軍獲得其餘7架Model 414。但僅僅4架CH-47D並不能滿足澳大利亞陸軍的需要,於是澳大利亞補充了兩架CH-47D,於2000年交付。2012年澳大利亞陸軍增訂了兩架美軍翻新的CH-47D。一般來說出口的CH-47D因客戶的要求而在細節上各有不同,但澳大利亞的“支奴干”則始終與美軍型保持一致以實現後勤上的兼容性。
1974年加拿大開始接收9架CH-47C,本地編號CH-147。該機在登機艙門上方增加了救援絞車,被波音稱為“超級C”。在服役中CH-147常常安裝滑撬在極地活動,兩架CH-147因事故墜毀,其餘的因為運行成本問題在90年代初退役。2008年因出兵阿富汗的承諾,加拿大武裝力量從美國獲得了6架二手CH-47D 。
荷蘭皇家空軍的CH-47D
阿根廷購買了3架CH-47C,在80年代初的馬島戰爭中被英軍俘獲一架,被皇家空軍用於訓練輔助,最後該機的后機身被用於修復皇家空軍的另一架損壞“支奴干”。其餘兩架戰後一直被用於南極科考補給,並升級了機鼻氣象雷達。
西班牙購買了13架CH-47C,編號HT.17。其中9架後來升級成CH-47D,此外西班牙還購買了6架新的CH-47D 。
希臘的CH-47C
希臘陸軍購買了10架EM製造的CH-47C,其中9架後來升級成CH-47D 。
埃及購買了15架CH-47C,來自伊朗革命后被取消的訂單。伊朗在革命前接收了68架EM CH-47C,該機在80年代的兩伊戰爭中表現出色。
利比亞購買了20架CH-47C,其中陸軍獲得6架,空軍獲得14架。
摩洛哥購買了12架CH-47C,裝備了摩洛哥皇家空軍。
MH-47
MH-47是美軍為執行特種作戰而研製的遠程運輸直升機,由CH-47系列發展而來,主要裝備第160特種作戰航空團。從1985年起,有12架MH-47D裝備了美軍特種部隊,全部裝備了前視紅外儀,仍在服役。最新的型號是MH-47E,MH-47G正在開發研製當中。
160特遣隊的3架MH-47D,外形有了巨大的變化
MH-47D
MH-47D是CH-47D SOA特戰機的改裝型,改裝了12架,20世紀80年代中期交付,該機與CH-47D SOA類似,但增加了機鼻氣象雷達、安裝在機鼻的前視紅外(FLIR)成像儀、玻璃座艙、空中加油探桿、以及其他系統方面的細節改進。
MH-47E
大幅增加機身兩側油箱體積的MH-47E,前機身左側地形跟蹤雷達
MH-47E機頭部分採用了民用“支奴干”的機頭構型,安裝在機鼻左側的德州儀器AN/APQ-174地形跟蹤雷達、夜視鏡兼容座艙。前起落架朝前移動了1.02米,以便安裝全複合材料外部副油箱,加大了機身兩側油箱容積。電子系統有了很大提高,最主要的升級是在駕駛艙中增設了一個由4台多功能顯示器組成的任務管理系統和一個任務輔助系統。MH-47E可以利用副油箱和空中加油設備進行遠距離飛行或快速越海飛行。改進后的MH-47E除裝有2挺12.7毫米機槍外,還可以攜掛空空導彈。它的旋翼可以摺疊,並安裝有旋翼剎車裝置,機艙外安裝了懸吊回收裝置。 。
MH-47G
降落在軍艦甲板上的MH-47G
MH-47G換裝了更加先進的設備,包括多模式雷達,使飛機在任何氣象條件下都可進行地形跟蹤和地形迴避;飛機座艙內加裝了通用航空電子結構系統(CAAS),該系統可以增強聯合作戰能力和駕駛員的態勢感知能力;此外還加裝了新一代前視紅外系統,M134加特林機槍和M240D機槍,先進的集成化飛行器生存性設備和特大主油箱。
1970年代越南戰爭中,CH-47A主要用於為陸軍部隊運送兵員物資,特別是在為炮兵吊送火炮到不便進入的複雜地帶,為前線輸送油料(一次外吊2個各500加侖容量的軟油箱)和回收近降或受傷在外的直升機(一次可吊一架UH-1)方面獲得好評。在越南南方,當以200千米/小時的速度全速低空飛行時,基本不需要別的飛機的護航。但渦輪式發動機在高山、高溫季節中出力不足,影響了性能的正常發揮。
1982年馬島戰爭中,一架呼號“BN”的英國“支奴干”創造了一次運輸82名士兵的紀錄,英國“支奴干”在後來的海灣戰爭和巴爾幹戰爭中也表現出色。
1991年海灣戰爭時,CH-47的載重量和速度為美軍指揮員和後勤官提供了優於其他國家陸軍的作戰能力。在地面作戰中由第18空降師執行的側面機動就以CH-47D為主力。在首次空中突擊中,126架UH-60“黑鷹”直升機和60架“支努干”運送了5000名士兵。第一天作戰,CH-47D就運送了大量彈藥裝載貨盤和131000加侖燃料,同時在2小時內建立了40個相互獨立的燃料彈藥補給點。
20世紀80年代,台灣軍方有意購買大型運輸直升機,而美國考慮到中美關係的重要性,不敢輕易出售軍用型號給台灣,只能向台灣出售3架該系列民用型的波音234直升機。如今這3架波音234直升機已從台灣陸軍退役,轉到台灣空中勤務總隊擔負救援任務。2000年1月7日,向美國訂購了9架CH-47SD超級支努克軍用運輸直升機,總價約3億美元,這9架超級契努克加入陸軍新整建成立的空中騎兵旅,組建空騎旅。
2011年,澳大利亞的一架“支奴干”在阿富汗墜毀。
2018年3月6日晚6時50分,日本航空自衛隊一架CH-47J支努乾重型運輸直升機在鹿兒島縣沖永良部島降落前,其機門在基地東南部的森林地區上空脫落。
CH-47運輸直升機不僅用於運兵、運送物資,還用於救援受到戰損爾不能飛返基地的輕型直升機,其 出色的外掛吊運能力可以把完整的UH-1從戰場吊走,運到後方修復。同樣的吊運能力也可以用於運送車輛、火炮,使越戰時代開始的空中機動概念從輕裝步兵擴展到炮兵和摩托化步兵,極大地提高了空中機動部隊的戰鬥力和機動性。由於CH-47寬大的機身和很大的裝載能力,一些CH-47被改裝為空中火力平台,安裝多挺機槍,尤其是超高射速的加特林機槍,殺傷或者壓制暴露的有生力量,對缺乏重武器和堅固工事的游擊隊尤其有效。在干運輸直升機的老本行方面,CH-47是較早採用尾門跳板的直升機,可以大大加速人員和車輛、物資的裝卸,甚至容許在離地面不到1米高的極低空慢速前進的同時,讓步兵從尾門跳板上直接跳落到地面,或者把減震托盤上的物資直接推落到地面,避免了著陸步驟,節約時間,也提高飛行安全。
大規模的“支奴干”機隊是陸軍重型運輸直升機的中堅力量,參加了越戰之後的每一次軍事行動。“支奴干”不僅是一種實用和可靠的機型,還具有讓人羨慕的飛安紀錄。