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【远望观察】S-97“突袭者”:瞄准作战新需求的未来直升机

时间:09-16 00:00 阅读:99次 转载来源:战略前沿技术

远望智库:与智者同行,为创新加速

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远望智库技术预警中心  乐天 

由于美国首次在越战中大规模部署UH-1“休伊”直升机,这场冲突成为历史上第一次“直升机战争”。目前,因多种直升机退役期纷至,美军重点推进“未来垂直起降飞行器”(FVL)项目,旨在寻求陆军装备的西科斯基UH-60和美国海军陆战队配备的贝尔UH-1的替代品。据估计,该计划最终可能在2030年交付多达4000架直升机,合同价值1000亿美元,其中包括海外销售。

远望智库高级研究员张文昌称,“因速度远高于现役各种直升机,S-97被看作是未来直升机的发展方向。”由于受传统气动布局的限制,速度问题一直是制约直升机发展的瓶颈。目前世界各国所使用直升机,速度最高一般在250千米/小时至350千米/小时。S-97“突袭者”最大飞行速度超过480千米/小时,是现役UH-60“黑鹰”直升机的2倍,AH-64“阿帕奇”武装直升机的1.5倍。

洛马公司收购的西科斯基研制的第二架S-97“突袭者”技术验证机原型机日前在佛罗里达州西棕榈滩成功完成了历时90分钟的测试飞行,这标志着S-97项目进入全面飞行试验阶段。

美国西科斯基公司研制的S-97既是美国陆军联合多功能、FVL计划的技术演示器,也是FVL轻型飞机的可能候选者。S-97“突袭者”是美国西科斯基公司为适应美国陆军本世纪30年代作战需求,迎接UH-60“黑鹰”战术通用直升机、AH-64“阿帕奇”武装直升机、OH-58“基奥瓦”武装侦察直升机等逐步退役局面的到来,联合美国50个部件制造厂家,自筹经费预先研发的一款高速隐身技术验证直升机。西科斯基为S-97设想了四种可能配置:MH-97部队攻击和特种特殊行动;AH-97侦察和轻型攻击;搜索和救援;和RQ-97自主侦察和攻击。

张文昌指出:“S-97的诞生,意味着直升机将向着高速化、远程化、隐身化方向发展,对陆军航空兵未来作战将产生深刻影响。”

据美国航空航天学会网8月报道,美军的目标是在本世纪30年代中期推出常规驾驶和无人驾驶的直升机,从而使今天直升机的射程和速度翻番,这是美国陆军拟订的时间表。美国陆军希望在2023年前拥有一架武装侦察旋翼机(陆军正在优先考虑的两种FVL飞机之一)的原型。

张文昌表示,“S-97瞄准美陆军未来作战新需求,拥有突出的技术战术优势。”

一是速度更快,升限更高,航程更远。驱动直升机向前飞行的拉力是由旋翼产生的,而S-97在共轴旋翼产生的前飞拉力的基础上,又增加了尾部推进螺旋桨的推力,飞行速度大幅增加。特别是先进电传飞控系统的采用,旋翼、推进尾桨和发动机的一体化控制,使S-97在飞行速度逐渐提升时,发动机的主要输出功率会更多地分配给尾螺旋桨推进器,十分有利于S-97速度的提升。

共轴式上下对转旋翼空气动力对称,旋翼尾涡间可形成相互有利影响,气动效率高,使S-97具有了更大的实用升限、更大的爬升速度、更大的续航时间。共轴式反转双旋翼没有用于平衡反扭矩的尾桨功率消耗,功率消耗更加合理。

S-97采用复合材料一体化机身,有效降低了自身重量。机身通体为流线型,很少有突出部,整个机身浑然一体。共轴刚性对转双旋翼没有了挥舞铰,桨毂外加装了整流罩。起落架采用了可收放式设计。这些都大大减少了S-97高速飞行的阻力,有利于提高S-97的飞行速度。

二是操纵性更好,灵活性更高,机动性更强。S-97采用共轴双旋翼,旋翼直径比同量级单旋翼直升机的小不少。同时,靠上下共轴的两组反转旋翼用来平衡旋翼扭矩,省去了尾梁尾桨,使机身大大缩短,直升机的总体纵向尺寸仅为同量级单旋翼直升机的60%左右。

S-97通过上下共轴对转旋翼的差动改变航向,不像单旋翼直升机需要额外的功率来驱动尾桨改变航向,具有了更大的俯仰、横滚控制力矩,航向操纵效率更高。机身的缩短,使结构重量和载重可向S-97的重心处集中,使S-97的俯仰和偏航转动惯量大大小于单旋翼带尾桨直升机。这些都使S-97的航向操纵性、加速性要好于单旋翼带尾桨直升机,大大增加了机动性和灵活性。

S-97依靠具有先进控制律的电传系统,实现了对旋翼、推进尾桨和发动机的综合一体化控制,使发动机在不同飞行状态下具有了合理的功率分配,使S-97既具有了高速性能,又具有了良好的悬停飞行、垂直起降和低速机动性能,以及不同飞行状态的转换能力。

由于没有尾桨,S-97共轴式直升机消除了单旋翼直升机存在的尾桨故障隐患和在飞行中因尾梁的振动和变形引起的尾桨传动机构的故障隐患,从而提高了生存率。

三是隐身能力大大提高。S-97进行了大量隐身设计。机身大量采用碳纤维复合材料,旋翼和推进尾桨采用的也都是复合材料。通体为流线造型,凸起的部位大大减少。后三点式起落架可收放。桨毂加装了整流罩,机炮采用包覆结构。发动机进气道设置在机身上方。这些措施都大大降低了S-97的雷达反射面积,抑制了红外辐射,提高了S-97的隐身能力。

针对FVL的主要竞争对手,西科尔斯基正在与波音公司合作开发更大版本的SB-1。西科尔斯基希望在今年晚些时候最终与贝尔V-280竞争。西科尔斯基在4月份报告说,它已经实现了与SB-1开发相关的重大技术里程碑,包括解决主转子和推进器之间的功率分配有关的复杂传输问题的方法。

SB-1直升机和S97都是基于X-2试验机现有技术设计而来的,两者都采用刚性共轴双桨和机后身螺旋桨推进组合,以实现远高于现役直升机的巡航速度,只是SB-1外形更大。S-97的重新试飞是对SB-1直升机的技术验证。S-97并非军方的招标项目,但由于“科曼奇”RAH-66的下马,而陆军“基奥瓦”OH-58D侦察直升机全部退役,美国陆军侦察直升机出现真空,因此洛马一直积极向军方推销S97作为新一代侦察直升机使用。

张文昌分析称,装备S-97这种高新技术直升机,影响也有负面的,最明显的就是采购成本、运维费用的大幅上涨。S-97单机运载能力较美军现役直升机有所下降。这意味着美军若想在提升飞行速度和航程的同时,保持现有机队的运载水平,就需要同时增加装备数量和提高单机采购预算。

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