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为什么美国陆军在三十年内仍然离不开支奴干重型直升机?

2021-08-28 22:47 作者:旋翼飞行器  | 我要投稿

文/丁尹

正在看这篇文章的你,知不知道CH-47支奴干重型直升机已经多大岁数了?他比你们大多数人都要年长得多——这型采用独特纵列式构型的现役军用直升机已经快60周岁了——1961年9月21日,一架最早期版本的支奴干完成了首飞测试,从此开启了这种杰出直升机的军旅生涯,直至今日。

但是现在,这元老将除了给美国陆军提供不可或缺的重型运输能力之外,也逐渐让美国陆军开始发愁:在经费预算有限的情况下,如何在保有这种重型运输能力的同时,同时推进下一代重型直升机的研制工作呢?

经费有限,“未来重型运输直升机”无法启动

美国陆军的总经费预算并不算太差,但也并不算太好。如果算上海外行动的开支的话,美国陆军的军费大致可以分到美国军费的30%(2020财年数据),但是如果去除海外行动这部分经费的话,美国陆军的经费大概占到总经费的27.9%,对比之下,美国空军是35.6%,海军(包括海军陆战队)则是36.4%。

这笔钱落到美国陆军航空部门手中的时候,就变得更少了,所以他们很有必要”精打细算“,抓住开支的主要矛盾才行。而显然,美国陆军近年来一直都是把“装备现代化”作为主要矛盾来抓的,落实到陆航部门,那就是“航空装备的现代化”,更具体一点,就是“未来垂直升力”(FVL;Future Vertical Lift)计划。

※注:关于FVL计划这一块内容,关注我文章的朋友们应该是耳熟能详了,我这就不赘述了,可以看看这一篇,当然还有很多零零散散的信息散落在相关的文章中,感兴趣可以翻一翻我以往的相关文章。

但是截至目前为止,未来垂直升力计划中,还没有关于下一代重型直升机的具体规划——这主要是因为重型直升机的缺口暂且还没有那么紧迫,但是轻型武装侦察直升机和中型通用直升机却比较着急了,为什么呢?

从两个方面来说:

① 美国陆航以前的侦察直升机主力是OH-58D基奥瓦勇士,但是该型号直升机的使用寿命早就到了,已经退役数年了,美国陆军一直在用相对笨重的阿帕奇来补这个空缺,无论是从成本还是任务效能来说都不划算,所以美国陆军很着急;

② 下一代直升机最重要的一条性能指标是:飞的快。中型通用直升机飞的快,才能更好完成突击运输、空中支援、救助等任务,现在的通用平台UH-60黑鹰直升机啥都好,就是不够快,所以美国陆军也迫切希望在这方面有所突破。

从这两个点来说,重型直升机和哪方面都不挂勾。支奴干虽然有些老旧了,但是还能用,因为长年都在升级改进,所以维护费用也保持在一个合理的水平,还没到维护不起的程度。在高速飞行这方面,这本来就不是运输直升机的强项,有最好,没有也就那么回事,毕竟运输任务嘛,运得多的权重还是比运得快更高一些,更别说那些外部吊挂的运输任务,更没有追求快速运输的必要了(毕竟想快也快不了)。

所以,总结来说就是:美国陆航经费有限,需要“集中力量办大事”,下一代武装侦察直升机和下一代通用直升机就是“大事”,重型直升机暂且排不上优先事项,只能等等。

支奴干还能继续改进!当前阶段重点是:旋翼升级

话说回来,等等是可以,但也不能干等对不对?既然没有下一代重型直升机计划牵引,美国陆军现有的支奴干机队总要保持正常运作吧。

但这可不是一个小数字。

美国陆军现役的CH-47D/F型支奴干直升机大概有480架左右,还有69架型号为MH-60G的特种支奴干。如果要保持这些重型直升机全都升级到波音公司的最新版本,将会是一笔很大的花销,美国陆军在2020财年的报告中指出:这笔钱出不起了

他们必须要把经费集中到已经敲定的FVL计划上去,所以只能无奈地放弃了支奴干的大规模升级计划,根据现在的消息,美国陆军坚持要升级的只有69架特种支奴干,而其他的支奴干直升机到底会有多少升级到最新版还是个未知数。

此次支奴干的改进计划重点是改进支奴干的旋翼桨叶设计,被称为“Block Ⅱ”。改进后的旋翼桨叶性能显著提升,最大拉力提升了至少1500磅(大概680公斤左右),不过在美国陆军的测试中发现改进旋翼系统之后,全机存在严重的振动问题,下面先聊一聊Block Ⅱ改进升级相关的内容,再说振动问题。

※Block Ⅱ 阶段的改进内容

改进版本的桨叶被称为先进支奴干旋翼桨叶(ACRB;Advanced Chinook Rotor Blade),采用了新的复合材料及制造工艺来替代目前支奴干使用的玻璃纤维桨叶,并且,桨叶的整体气动外形设计都得到了改进,桨尖的三维设计是改进的重点,按照波音的初步测试和评估结果,其承诺改进的新型桨叶将会至少提供680公斤的额外升力。

在Block Ⅱ的研发阶段,ACRB桨叶是经历过多次升级的,在早期的设计结果中,波音公司的直升机设计师们发现实际试飞结果并没有达到理论计算的效果,于是设计师们根据试飞数据迭代修正理论模型来改进桨叶的设计,如此几轮之后,迭代才逐渐稳定。

除了桨叶之外,Block Ⅱ阶段的改进升级内容还包括整个机身结构的改进,总体的改进方向就是尽可能减轻重量、提高强度。除此之外,航电系统和内部载荷的一些改进也是同步进行的。

※关于ACRB桨叶的振动问题

新型桨叶的研发过程并不顺遂。在今年一月份,美国发布了一份报告,指出ACRB桨叶在测试过程中引起了全机的过度振动,对机组人员形成了威胁。而且,这个过度振动在地面开车、悬停和前飞时都被发现了,试飞员报告称过度振动大大加剧了他们的疲劳感,并产生了其他不利的生理状况,很可能会影响飞行安全。

不过在今年4月末的时候,波音公司通告称他们已经对Block Ⅱ的升级部件进行了超过450个小时的飞行测试,“一切都很正常,并达到了预期目标”。波音公司的直升机设计师们也开始着手解决新旋翼带来的振动问题。

振动问题当然不是支奴干独有的,更不是新型桨叶独有的。可以说,所有的直升机都有振动,很多都不轻,所以直升机的减振系统基本也都是标配。问题在于,改进新型旋翼之后,桨叶的固有频率、固有振型都有所变化,机体的结构也有所变化(包括轻质材料和改进的结构等),这导致振动传递的模式发生了变化,但是支奴干的减振系统并没有改变,这可能是过度振动的来源(我猜的)。

这应该不是什么大问题,美国陆航和波音也在持续进行测试,估计今年年内就能解决。

波音的生产线到底能不能坚持下去?

关于生产线的问题,是波音向美国陆航施压的关键牌,波音表示:如果美国陆军一再压缩支奴干升级计划的话,他们位于费城的生产线很可能就会因为“入不敷出”而无奈关掉。

在商言商,虽然美国陆军缩减了升级计划,但是波音的支奴干生产线不可能维持不下去,顶多少赚点,但商人肯定是赚的多多益善嘛,所以他们必须借机向美国陆军施压,希望迫使美国陆军将更多的经费分到支奴干项目上。

美国陆军当然不乐意,他们的现阶段重点始终是FVL计划。为了平衡波音和美国陆军之间的矛盾,五角大楼的思路就是,尽可能给支奴干放开对外军售的单子。

英国动作很迅速,已经订购了14架Block Ⅱ版本的支奴干;除此之外,德国、印度、以色列、日本等国都是该机的潜在用户,德国还在犹豫到底是采购支奴干还是CH-53K“种马王”,印度、以色列和日本都表达过意向。

这么一来,波音的生产线维持问题算是解决了,波音现阶段也没有持续跟美国陆军闹了。反过来倒是美国陆军持续在发愁,毕竟下一代重型直升机的计划都没影子,就算有计划了,造出来、能用上估摸也得二三十年。

那么,美国陆军真的要持续缩减支奴干升级数量吗?其实我觉得DUCK不必,别想什么在下一代重型直升机中“保持领先”了,升升级凑合着用吧,三十年河东,三十年河西,三十年后的事谁知道呢,珍惜眼前[手动狗头]。


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