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卡曼奇
美國研製的攻擊直升機
RAH-66武裝直升機(英文:RAH-66 Attack helicopter,編號:RAH-66,代號:Comanche,譯文:科曼奇/柯曼奇/卡曼奇,通稱:波音RAH-66“科曼奇”),是美國研製的一型雙發單旋翼隱身偵查武裝/攻擊直升機。
RAH-66武裝直升機先進的導航與目標瞄準系統能在夜間提供高清晰度戰場紅外圖像,從而使該直升機具有優良的作戰能力,主要執行武裝偵察、反坦克和空戰等任務,最突出的優點採用了前所未有的全面隱身設計,整體的隱身、機身多面體圓滑邊角設計、採用吸波材料、發動機進氣口設計、排氣管降溫遮掩設計、涵道風扇尾槳設計等,被稱為直升機中的F-117。
RAH-66武裝直升機由美國波音公司(Boeing)研製,原計劃作為新一代偵查武裝直升機,成為美國陸軍的主力機種,以取代AH-1武裝直升機和OH-56偵察直升機,並部分替代AH-64武裝直升機,但最終2004年被取消。
科曼奇項目LOGO
1982年,美國陸軍提出LHX,“LHX”是實驗性輕型直升機之意。計劃需要5000架LHX來取代UH-1、AH-1、OH-58和OH-6直升機,並希望能夠開發一種雙發動機雙座、具有隱身效果和類似於現役“阿帕奇”AH-64武裝直升機強大火力的新型武裝偵察直升機,和“阿帕奇”一起組成美陸軍航空兵未來的主力作戰編隊。
第一團隊在1990年5月發布的RAH-66的基本外形和布局
波音西科斯基第一團隊的早期LHX設計,採用了V尾
1988年6月,美國陸軍計劃生產約6000架LHX,所以任何一家製造商都無力獨吞整個項目,於是美國陸軍發 出LHX的招標,讓美國四大直升機製造商(貝爾、波音,麥道和西科斯基)組成兩個團隊來競爭。1985年西科斯基和波音首先聯合組隊,叫做“波音西科斯基第一團隊”,貝爾和麥道隨後也組隊成“超級團隊”。美國軍方與第一競爭小組和超級小組簽訂了23個月的論證與驗證合同,在80年代餘下的時間裡進行了LHX概念設計研究,其中包括常規構型和高速構型、單座和雙座座艙布局、以及各種任務設備包。美國陸軍在LHX的研製規格中要求空重上限3400千克,平均製造成本上限750萬美元,還得出沒有必要追求高速度的結論,採用傳統直升機設計就足夠了,於是停止了高速概念研究。陸軍接下來反思了同時研製通用和偵察/武裝直升機的目標,認為過於雄心勃勃,於是放棄了通用直升機部分。
1988年10月,美國陸軍授予波音西科斯基第一團隊和麥道貝爾超級團隊各一份演示/驗證項目第一階段合同,兩個團隊在此階段需要向陸軍提交各自的LHX設計,並演示設計的關鍵技術。其中在波音和西科斯基的協議中,西科斯基主導機身設計、飛行器集成、模擬分析和直升機總裝,波音主導設計任務設備包(MEP)和綜合後勤保障系統(ILS)。
1990年秋兩個團隊提交了方案書,詳述了各自的設計和直升機的研製、生產計劃。1991年2月項目進入第二階段,兩個團隊提交了各自的最終方案,獲勝者將能夠在1994年開始試飛LHX原型機。
組裝中的RAH-66原型機
1995年5月25日,第一架LH原型機終於下線,陸軍宣布該機的編號RAH-66,其中R表示偵察,A表示攻擊,H表示直升機,綽號依據陸軍直升機以印第安部落命名的傳統定為“科曼奇(Comanche)”。
1996年1月4日,RAH-66原型機進行了首飛
2000年6月1日,項目的EMD合同正式簽訂,總價值31億美元,製造用於EMD測試的5架“科曼奇”直升機,以及用於陸軍作戰測試和評估的8架“科曼奇”。測試內容包括全集成的數字化任務設備包、先進的座艙管理系統、導航、通信和目標捕獲能力的資格認證。計劃於2005財年開始低速初始生產RAH-66,之後生產速率逐步爬升,到2010財年的第6批達到全速生產的72架年產量。預計2006年陸軍的第一支“科曼奇”單位將裝備完畢,全部直升機將在2023年交付完畢。
2000年12月,RAH-66原型機完成修改後繼續試飛,這次改裝內容包括修改尾部、安裝長弓雷達模型(剛增加的新要求)、新主旋翼吊架、新旋翼頭整流罩和平尾端板,試飛證明上述修改是成功的。
視察科曼奇項目照片
2002年5月,美陸軍做出的評估是,RAH-66的裝備總數不會達到原計劃的1213架,應為約1200架。按這一評估,第一支實戰“科曼奇”部隊投入現役的時間將推遲9個月,同時研究發展經費增加了30億美元。預計完成1200架生產數量時候總費用會上升大約10億美元。
2002年5月23日,RAH-66的二號原型機首飛,此次改用了LHTEC T-800-LHT-801新型發動機和新的MEP軟體系統。新發動機功率1563軸馬力,1165.5千瓦,比原發動機提高17%。MEP可完成自動駕駛、自檢報告、數字地圖等多種功能,二號原型機能攜帶更多的武器彈藥。
科曼奇試飛
2002年8月,美國軍方開始計劃在2009年以前升級所有的“科曼奇”。為了更好的適應戰場偵察、指揮需求,“科曼奇”將逐步更新雷達系統,從而獲得操縱無人機的能力,以及新的衛星鏈接通信系統和火炮系統。面臨的第一個問題就是載重量必需增加。
2003年1月,羅克韋爾·克林斯公司向RAH-66交付了第一套工程製造發展型(EMD)飛機保留組件(ARU)頭盔綜合顯示瞄準系統(HIDSS)。凱塞電子公司(現屬羅克韋爾·克林斯公司)負責設計、研製頭盔綜合顯示瞄準系統。
卡曼奇[美軍飛機]
RAH-66原型機與“阿帕奇”編隊飛行
2003年4月,美國陸軍推遲向國防部提交增購169架RAH-66的方案。陸軍認為至少需要採購819架,和國 防部同意採購的650架有所差距,因此陸軍被迫推遲提交,以便深入研究。隨後,波音和西科斯基公司於4月25日在賓夕法尼亞州的里德利帕克建立了一個新的生產廠,工人們開始在這裡為第一架工程和製造發展型RAH-66製造后機身部分。波音和西科斯基小組已經按總額65億美元的EMD(工程和製造發展)階段合同生產了兩架“科曼奇”原型機,共將製造9架EMD飛機,並於2005~2006年交付給美國陸軍。計劃於2009年形成初始作戰能力。同時,美國陸軍正在積極篩選與RAH-66協同作戰的無人機型號。該無人機將具備 垂直起降功能,與RAH-66形成協同作戰的體系。計劃將分為兩個階段,第一階段,將實現駕駛員在RAH-66上能夠接收到協同無人機的所有相關信息;第二階段,通過戰術通用數據鏈(TCDL),“科曼奇”駕駛員將實現對無人機的實時控制,從而實現協同作戰的目的。據悉,按照美國陸軍的設想,一架“科曼奇”將與兩架無人機協同作戰。
2003年6月,RAH-66二號原型機完成了安裝成套任務設備(MEP)軟體和新發動機厚的首次飛行,提前數周達到了關鍵里程碑。該機完成了1.4小時的飛行,進行了懸停、左右盤旋轉彎等基本機動飛行。二號原型機自2001年5月開始準備安裝新的T-800-LHT-801發動機,繼續進行MEP綜合試驗。今後,該機將繼續飛行試驗,近期目標包括繼續開發MEP核心功能、繼續飛行控制系統開發工作和進行夜視地標航行系統開發試驗。一號原型機初完成了其飛行試驗,作為二號 原型機的備用機。
2003年10月,“科曼奇”項目小組力爭在年底前實現減重200磅(90千克)的目標,以使整機重量限制在9950磅(4517千克)之內。據波音項目經理Chuck Allen透露,減重200磅是由項目組專家、學術界、陸軍官員共同研究確定的目標值。儘管陸軍並沒有特別指定“科曼奇”的重量限值,但特別指定了垂直爬升率,這其實也就是表示新直升機的重量應儘可能的小,以保持高的爬升率。
美國國防部
2004年2月26日,RAH-66進行了最後一次飛行
“發現敵人而不被發現”是“科曼奇”的基本設計理念
RAH-66
RAH-66武裝直升機隱身技術有4個方面,除了對雷達探測隱身外,還有對紅外探測、音響探測和目視的隱身
目視
RAH-66
RAH-66採用五片槳葉的旋翼,也是與減少目視探測有關:因為旋翼旋轉時的視亮度與閃爍頻率有關,即與旋翼槳葉的通過率有關。如果穩定光源有一半時間受到遮擋,在閃爍頻率為9.5赫茲時,實際顯示的視亮度是穩定光源的2倍。9.5赫茲約為兩片槳葉的閃爍頻率,此頻率越高,視亮度越低。旋翼為5片槳葉時,直升機被目視探測到的可能性比兩片槳葉直升機可減少85%左右。
外型
科曼奇 三視圖
RAH-66通過採用5葉變速薄葉片旋翼和低槳尖速度來降低噪音,採用了美國直升機設計中少有的涵道風扇反扭矩尾槳設計,雷達反射回波比傳統尾槳要少,反扭矩系統也經過專門設計以消除了現有涵道風扇的嘯叫聲,而且整個系統採用了能降低噪音的幾何外形。
材料
RAH-66的機身複合材料箱形梁主結構
紅外
RAH-66紅外抑制系統
RAH-66是一種最“冷”的直升機,是把紅外抑制技術綜合運用到機體中的第一種直升機。RAH-66發動機的進氣口經過精巧設計,開口呈縫隙狀,氣道曲折,避免雷達波照射到渦輪風扇上產生大的回波;排氣管採用了複雜的降溫、遮掩設計,通過採用獨特的發動機排氣系統來降低紅外輻射,使用一個管道把高溫廢氣輸送到尾梁。尾梁中裝有紅外抑制器,有獨特的長條形排氣口設計,有足夠曲長度使發動機排出的熱氣和冷卻空氣完全有效地混合。冷卻空氣通過尾樑上方的第二個進氣口吸入,與發動機排氣混合。然後,經尾梁兩側向下的縫隙排出,再由旋翼下洗流吹散,使排氣溫度明顯降低,無需裝備紅外干擾機,排氣輻射量極小,從而保護直升機不受熱尋的導彈的攻擊。
噪音
科曼奇試飛
主動干擾
RAH-66還可加裝雷達干擾機,它可迷惑探測雷達。其工作原理是,它能將入射雷達波變為脈衝信號,同時測出直升機在該條件下的反射數據,併發射出假回波,從而達到使探測雷達失靈目的。 RAH-66的雷達反射特徵信號低,使用低功率干擾機即可,這就減輕了干擾機的重量及費用。不像AH-64那樣,需要較高功率的干擾機。隱身技術是使雷達系統失效,使其探測不到飛行器的技術。
動力
渦輪軸發動機
旋翼
無軸承主旋翼
飛控
RAH-66涵道風扇
RAH-66的“拆分扭矩”最終減速級
傳動
RAH-66的傳動系統也使用了重大技術進步成果。設計直升機傳動系統最終減速級總會面臨巨大挑戰,輕型直升機也不例外。由於RAH-66的旋翼轉速相對較低(每分鐘200至400轉),所以最終級要承受非常高的扭矩,只使用一個簡單的正齒輪或傘齒輪是不可能的,因為齒輪在嚙合時會負荷過度。傳統解決方案是行星齒輪,如五行星齒輪減速器,通過五個獨立齒輪向旋翼傳遞高扭矩。而“科曼奇”採用了更簡單的“拆分扭矩”概念設計,每台發動機都單獨驅動最終級,最後用四個齒輪嚙合最終環形齒輪傳遞旋翼的高扭矩,所以無需使用複雜的行星減速齒輪。這使齒輪數量減少了50%,軸承數量減少了40%,重量降低了12%。
電氣
RAH-66使用一套270VDC的電氣系統,包含3個主30千瓦發電機,其中兩個由主減速器驅動,一個由SPU驅動。此外還有兩個液壓驅動的液壓永磁發電機(HPMG)向飛行控制計算機供電。
液壓
RAH-66的耐墜座椅設計
操縱
RAH-66使的雙座串列座艙前後相同,飛行員在前後座都能獨立操縱直升機。右側操縱桿負責俯仰、滾轉和偏航控制,左側是總距桿。飛行員可通過30˚x60˚視場的夜視導航系統(NVPS)和雙獨立圖像增強電視系統(IITV)系統進行夜間飛行。35˚x60˚視場的頭盔顯示器可向飛行員提供目視艙外的所有飛行和作戰數據。座椅帶裝甲並符合耐墜要求。
科曼奇機動動作
武裝直升機的低空機動能力對提高作戰生存力關係很大。低空作戰要盡量減少暴露於對方火力的時間,例如要能很快超低空越過一個山頭。RAH-66的最大正過載是2.5g,負過載是-1.0g,這使它能夠在大速度衝刺時用6秒時間越過一個100米的小山頭,離地高度始終保持不大於5米。剛開始拉起時用2秒時間保持正過載2.5g,然後在不大於1.5秒時間之內改為負過載(使直升機順鼓包形狀下降),又保持-0.5g約2秒時間,這樣整個機動動作暴露的時間很短。
RAH-66在生化防護方面在座艙和航電艙採用了微加壓技術,使這些艙室的壓力總是稍大於環境氣壓,即使出現泄漏,也不會讓外界空氣進入。即使被炮彈擊穿艙室后,該系統也能正常工作。為了過濾掉有害的化學物質,RAH-66採用了新型的變壓吸附器(PSA)。變壓吸附的原理是在高壓下氣體傾向於被吸引到固體表面,被稱為吸附,當壓力減小時氣體就被釋放出來,被稱為脫附。這是在航空器環境控制系統中首次採用變壓吸附器。RAH-66的變壓吸附器內有兩個充滿多孔物質的腔室,每個腔室內還有用於過濾有害化學物質的分子篩。加壓空氣從其中一個腔室通過時,有害氣體會吸附,剩餘的乾淨空氣一部分輸送給座艙和航電艙,一部分以較低壓力通過第二個腔室,使之前吸附的有害氣體脫附排出機外,並而達到清潔腔室、使之成為可用吸附器的目的。整個變壓吸附過程持續循環往複,以供應穩定的潔凈空氣。
武器掛載方案
RAH-66設有1門20毫米口徑的加特林轉管炮,對付空中目標時其射速為每分鐘1500發,對付地面目標時為每分鐘750發。旋轉炮塔方位角為240度,俯仰角為60度,彈藥箱裝彈500發,給RAH-66加油和給它的炮塔與武器艙裝彈,3人在不到13分鐘的時間內就可完成。由於機炮能形成較大的雷達反射截面積,所以它被設計成能在水平面內轉動180度,並向後收藏在炮塔的整流罩內。
RAH-66
RAH-66在機身兩側還可安裝一對短翼,可以不同的組合方式攜帶864千克武器載荷,掛載額外的32枚70毫米“九頭蛇”(Hydra)火箭或8枚“地獄火”或更多“毒刺”;短翼若掛2個1700升副油箱作為轉場飛行之用,機內正常油量是1142升,相比之下,可以看出外掛的兩個副油箱很大,它將使該直升機的轉場航程達到2000千米以上。懸掛武器或副油箱用的短翼可拆卸,在執行武裝偵察等只需攜帶少量武器而要求高隱身的任務才可拆掉短翼。
頭盔系統
RAH-66大型顯示器,熱成像圖像非常清晰
偵查能力
RAH-66大型顯示器,熱成像圖像非常清晰
兼容性
卡曼奇[美軍飛機]
卡曼奇[美軍飛機]
美國陸海空軍的通信及信息傳輸以前各有自己一套規範,互不相同。RAH-66首次解決了這個問題,其數字 化通信、信息交聯設備完全能兼容美陸軍的188-220標準、空軍的AFAPD標準、海軍、陸戰隊的戰術通信標準和近年發展的“三軍戰術信息聯合分配系統”(JTIDS)。RAH-66偵察到的信息能立即傳送三軍,“戰場錄像”可以立即傳送給空中有相應接收設備的其它武裝直升機,並且它能隨時與E-3空中預警機、RC-135偵察機、E-8JSTARS聯合監視目標攻擊雷達系統、RC-12電子偵察機以及衛星等聯絡上,這是美軍在現代戰爭中“系統對系統”概念的一個具體例子。所以今後陸軍在戰場上考慮的“反應”時間將以分鐘計算,遲緩將意味著“挨打”。美陸軍原計劃在預定的上千架RAH-66直升機中,指定約430架安裝新的錐形的桅頂毫米波雷達,功能類似於“長弓阿帕奇”的“長弓”雷達。
電子對抗
RAH-66計劃安裝ITT工業公司航空電子分部的AN/ALQ-211綜合射頻對抗裝置(SIRFC),用於自衛電子對抗。SIRFC具有雷達告警和干擾功能,可使載機免遭雷達制導導彈的襲擊。系統是開放式結構和模塊化設計,適合裝備多種類型的飛機。除具有感測器融合、情形告知、雷達告警、電子對抗功能 外,還具有基於作戰任務要求的電子支援措施能力。
美國雷聲公司的英國子公司雷聲系統有限公司(RSL)計劃為RAH-66提供18個PAGAN反干擾導航系統,包括硬體交付、項目管理和限定。PAGAN是小型四通道反干擾系統,適於小型平台。該系統是為了消除破壞GPS信號和自然存在的干擾而開發的,能夠應付來自任何方向的多干擾源。PAGAN典型的平台包括地面車輛、直升機、UAV和水面艦船,以及較小型的戰鬥機。
作戰方式
RAH-66
航展中的科曼奇
機體參數 | |
乘員 | 2人 |
長度 | 13.22-14.28米 |
旋翼直徑 | 11.90米 |
高度 | 3.37-3.39米 |
旋翼面積 | 111平方米 |
空重 | 3402-4218千克 |
最大起飛重量 | 7790-7896千克 |
動力系統 | 2 ×T800 渦輪軸發動機,每台1165千瓦 |
最大飛行速度 | 324千米/小時,巡航速度305千米/小時 |
實用升限 | 4566米,無地效升限2900米,懸停機頭轉向最大角速度80度/秒,轉180度約4.5秒 |
航程 | 485千米 |
作戰半徑 | 278千米 |
爬升率 | 4.55米/秒,最大爬升率7.2米/秒 |
翼載荷 | 71.1千克/平方米 |
推重比 | 0.29 |
卡曼奇[美軍飛機]
卡曼奇[美軍飛機]
技術複雜進度拖延,RAH-66全面採用隱身技術和數字化技術,是直升機家族中第一種隱身直升機,稱得上是世界上第一種完全數字化、隱身、及部分智能化的直升機。為了使其適應21世紀的作戰環境,對設計進行了6次大調整,其採用的技術越來越複雜,因此造成進度一再拖延,難以滿足當前急需。
耗資巨大影響其他計劃,最初美國國防部估計RAH-66的單價是1200萬美元,計劃共裝備1200架。但美軍在花費了20年時間后,RAH-66還是無法全速生產,而且單機成本卻已經漲到了5900萬美元。耗資巨大並已影響其他直升機改進和採購計劃的實施是RAH-66下馬的另一個重要原因。