似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

硬殼半硬殼結構,西科斯基總設計師和“科曼奇”箱式結構

由於“LHX”需要低雷達反射面積,“科曼奇”選擇了一種不尋常的機身設計。想要降低雷達反射面積,彈藥只能內置;可收放起落架來保持隱身和維持高速;可維護性需要在機身表面開維護口蓋來簡化維護工作。傳統硬殼半硬殼結構(這個結構是受雞蛋啟發,完整的雞蛋不容易被捏碎,就是因為雞蛋殼整體受力)機身,由於是蒙皮(這裡的蒙皮就相當於雞蛋殼)受力,當表面開口時,會造成整體結構受力不均。而“科曼奇”以一個箱形梁為內部主結構,外部蒙皮並不為主結構卸載。這種創新設計被稱為“機身嵌套機身”(Fuselage within a fuselage),這樣就能把艙門和維護口蓋放置在最佳位置,同時滿足改善雷達信號特徵和便於維護內部設備的要求。箱形梁機構其實很早以前就有,只是如果使用鋁製材料,會使整個結構超重。而“科曼奇”大量採用以先進複合材料,降低了生產成本和飛機重量。同時帶來了一個意想不到的好處就是,機身的彈道耐受性顯著提高,畢竟現役的單兵武器很難一下把機身主要結構——箱型梁打斷。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

“科曼奇”槳葉

越南戰爭被譽為“直升機”的戰爭,在美國大兵需要的時候,直升機基本都能出現在附近。但是由於直升機特殊的外形,伴隨直升機的是其無處不在的噪聲。直升機的噪聲主要來自:旋翼和尾槳。旋翼的噪音由槳葉旋轉過程中槳葉週期性壓縮空氣所引起的旋轉噪聲和高速前飛時槳尖由激波引起的脈衝噪聲組成,尾槳噪音與旋翼噪聲相似,但是由於尾槳轉速高,噪聲生理感覺更強。“科曼奇”採用5片槳葉來降低單個槳葉承受的負荷和力矩,並改善旋翼聲學特徵。而“科曼奇”槳葉採用的變截面的翼型結構,可以在減低噪音的基礎上保證其升力的產生。槳尖處也採用了下反設計,下反槳尖可降低旋翼噪聲,槳尖部位採用的翼型槳尖後掠式,該翼型具備更大的最大升力係數,並且具有更大的阻力發散馬赫數,因此能夠使得直升機具備更高前飛速度。旋翼葉片採用全複合材料製造,而且能經受受23毫米炮彈的射擊。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

為了減少尾槳產生的噪音,“科曼奇”的解決方案是直徑1.37米的涵道式尾槳。為了保證設計的成功,西科斯基公司還製造了一個涵道風扇安裝在S-76直升機上進行試飛。這種設計還能保證士兵不被尾槳打中,而常規的開放式尾槳的設計卻有可能發生這種情況。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

傳統直升機在槳轂上使用了揮舞鉸、擺振鉸和變距鉸這三個金屬軸承,重量大維護工作繁重。20世紀60年代,西科斯基在CH-53D上首次使用了自潤滑彈性軸承取代了這些傳統軸承,並進一步在“黑鷹”直升機上改進發展。在此基礎上,西科斯基發展出了無軸承式槳轂(BMR),即使用一個複合材料的柔性梁取代傳統的金屬軸承的揮舞鉸、擺振鉸和變距鉸。西科斯基公司在“黑鷹”尾槳上首次驗證了無軸承式槳轂,把兩片碳纖維柔性梁分別與兩片槳葉連接,然後鉸接一起組成四槳葉尾槳。無軸承式槳轂除了能極大的減重以外,也能夠保證“科曼奇”比傳統的直升機在飛行姿態控制上具備更高的靈活性。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

“科曼奇”的紅外抑制系統

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

位於尾梁內的尾氣混合管路

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

比起西科斯基裝備在“阿帕奇”上的第一代紅外抑制系統“黑洞”而言,“科曼奇”採用的紅外抑制系統更加高效。“科曼奇”採用獨特的發動機排氣系統來減少紅外信號特徵,用管道把高溫廢氣引入尾梁,與低溫環境空氣混合後再排出。該系統的紅外信號只有陸軍規定水平的一半,所以“科曼奇”無需裝備紅外干擾設備。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

左為“海豚”的主減速器,右為“科曼奇”的主減速器

“科曼奇”的傳動系統也取得了重大技術進步成果,傳統直升機主減速器是行星齒輪組進行減速增矩,比如“海豚”直升機的五行星齒輪減速器,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,每臺發動機都可單獨驅動主減速器,最後用四個齒輪齧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齒輪組減速。這使齒輪數量減少了50%,軸承數量減少了40%,重量降低了12%。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

全部打開維護倉口的“科曼奇”

“科曼奇”讓美國陸軍基層維護工程人員在項目設計之初就參與到整個的設計製造工作中,團隊在初始設計時做出的許多決定都是出於可維護性考慮的結果。該機在野戰直升機起降點的再次出動檢查和加油裝彈時間縮短到12.5分鐘。重力加油口、20毫米彈藥彈鏈電動裝彈、以及人體腰部高度的導彈發射軌,確保其高出動率。直升機無需單獨的測試設備,在設計時已經集成了數字診斷功能,包括自動機炮校準都可以在機載計算機上實現。電子設備在各級都是多重冗餘的(傳感器、總線、處理器、模塊和顯示器),保證其在戰場環境的生存率。維護只需要12件隨機工具,複合材料可使用冷固化粘合劑快速修復。其結果是相對於現有機隊,“科曼奇”維護工作量減少了40%。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

“科曼奇”最後一次試飛

直到2002年,“科曼奇”的計劃一直持續有序的推進著。但2002年4月15日紐約時報的報道讓“科曼奇”項目出現了一絲壞兆頭,:“今天國防部長拉姆斯菲爾德與三軍部長們開了會,他們要削減重要武器項目以資助新的‘轉型技術’,如空間監視系統和無人駕駛武器。官員們表示從2004預算年度開始可能會砍掉一大批項目,包括空軍的下一代戰術飛機和陸軍的兩個項目:‘科曼奇’直升機和‘十字軍’火炮系統。”2004年2月23日,美國國防部宣佈了一條震驚陸軍“科曼奇”團隊和波音-西科斯基公司消息,“科曼奇”項目將被終止,他們在此前剛剛取消了陸軍的“十字軍”機動火炮系統。陸軍網站表示,基於在阿富汗和伊拉克的作戰經驗,以及為了讓陸軍更好地適應平叛作戰和非常規戰爭,他們做出了上述決定。從1985年美國陸軍啟動“LHX”項目,其研發過程最終耗時超過18年。該項目的研製和試飛在總體上是成功的,沒有發生重大飛行試驗事故,直升機達到並超過了所有既定指標。關於項目取消有很多種說法,主流說法是預算問題。但是大多數分析人士覺得,“科曼奇”還是“死”在自身的各種高性能上。比如隱身性能和防“核生化”功能,在2002年以後的反恐戰爭中,美軍的作戰對象都是一群拿著步槍和火箭彈的游擊隊,根本不具備一隻現代軍隊的樣子。“科曼奇”引以為榮的“發現敵人而不被發現”能力,對於這種作戰對象來說,無異於在水泥操場上穿著限量版的氣墊籃球鞋打球。所以,它被取消了。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

2011年5月1日凌晨,美軍三棲特種部隊海豹突擊隊六隊,秘密潛入巴基斯坦首都伊斯蘭堡附近的阿伯塔巴德市一處混凝土結構的大院,將美國頭號通緝犯本·拉登擊斃,並擄獲大量重要文件和硬盤資料。40分鐘的行動中,海豹隊員沒有任何傷亡。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

外文報道的“沉默鷹”

據猜測,當時美軍使用的就是MH-60“沉默鷹”(Silent Hawk)隱身直升機。這是目前“黑鷹”家族中最神秘的一個型號,該型機採用了隱身和低噪音優化設計,美軍從未公開過關於該型機的任何細節。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

單從外形上看,我們能發現這種直升機上很多的“科曼奇”元素,多稜角的外形,無明顯的發動機排氣口,乾淨簡潔的槳轂,顯示了其繼承的“科曼奇”技術。

似曾相識燕歸來——RAH-66“科曼奇”發展和技術小解(2)

眾多猜測版本之一

“科曼奇”在“寂靜鷹”上的“復活”,也許一首古詩能夠總結:無可奈何花落去,似曾相識燕歸來。


分享到:


相關文章: