歐美軍用直升機技術發展研究

徐 明，鄭震山

(海軍裝備研究院航空所，上海 200436)

0 引言

從2004年上半年美國陸軍宣布取消“科曼奇”武裝直升機項目以來，世界主要軍事強國的軍用直升機研制進入了一個徘徊期。美國陸軍直升機裝備發展的指導思想從追求高技術高性能轉變為發展低成本實用型直升機裝備，美國海軍直升機“減型增效”的裝備發展轉型也悄然展開。2009年以來，歐美等國的高速直升機試飛驗證和先進無人直升機的研制步伐明顯加快。在此背景下，第49屆巴黎航展于2011年6月在巴黎北郊的布爾歇機場如期舉行。

法國總統薩科齊在本屆航展開幕式上發表主題講演，強調航空航天產業是法國的戰略核心。本屆航展主題定為“創新與環保”，為了更好地突出這一主題，主辦方特別邀請了剛剛試飛成功的世界最大的太陽能飛機——瑞士制造的“太陽驅動”號和其設計團隊前來參展。在本屆航展上，來自世界48個國家的2100多家參展商展出飛機142架，其中42架飛機參加飛行表演。除新型民用客機、大型運輸機以及先進戰斗機參展外，歐美主要航空公司還展出了多型直升機、無人機、水上飛機等。法國的“陣風”戰斗機與其競爭對手“臺風”戰斗機和F－16戰斗機通過精彩的空中飛行表演展開了激烈的競爭。

歐直公司X3復合構型直升機的飛行表演和美軍C－5“銀河”飛機的龐大身軀給觀眾留下了深刻印象。X3復合構型直升機是歐直公司的最新產品，結合了直升機的垂直起降能力及固定翼機的高速巡航能力，使其最高時速比一般直升機的最大平飛速度提高近50%。而“銀河”是美國最大的重型戰略轟炸機，可以運輸美陸軍師所配備的97%的各類武器裝備。該機最大起飛重量378噸，有近120噸的載重量。該機最與眾不同的特點是它的“免裝卸能力”，裝甲車能夠由C－5“銀河”的尾部開進貨艙，并從位于駕駛艙下方的前艙門駛出。

1 歐美軍用直升機的發展趨勢和技術特點

本次航展雖然各型直升機的展品只占全部展品的五分之一左右，但西方主要直升機研制廠商都展出了各自的主力軍用直升機產品。綜合來看，歐美軍用直升機的發展趨勢和技術特點有三點。

1.1 復合構型的高速直升機正在加速試飛和驗證

雖說巴黎航展是飛機制造商的盛會，但歐洲直升機公司研制的X3復合構型直升機樣機，無疑是本屆巴黎航展幾個最耀眼的明星之一，每天都把許多參觀者的注意力吸引到了自己身上。首次亮相巴黎航展的這種型號的直升機是一種復合式構型直升機，機身兩側各帶有一個小短翼，每個短翼上都安裝有一個臺型螺旋槳發動機。觀眾在航展現場內外，都可以看見這種新構型直升機進行低空盤旋飛行表演。

據了解，X3利用了“海豚”直升機的機體，配備兩臺渦軸式發動機，旋翼為5片槳葉，在兩側短翼上各裝一副推進螺旋槳。X3將直升機的垂直起降能力和固定翼飛機的高巡航速度有機地結合起來。歐直公司于2010年9月開始試飛，X3展示出驚人的爬升和下降速度及出色的機動性，2011年5月12日，X3驗證機在穩定水平飛行時達到了每小時430千米。據試飛員講，X3的飛行特性與目前最好的直升機相當，且振動水平很低。

近年來，美國西科斯基飛機公司也研制出了自己的高速直升機樣機X2。它靠一副共軸反轉旋翼和一個后置推進螺旋槳實現飛行與控制，其最大飛行速度達到每小時460千米，是目前世界上飛行速度最快的直升機。據報道，俄羅斯直升機公司下屬的米里設計局和卡莫夫設計局將從俄羅斯政府獲得36億盧布(13億美元)，用于高速直升機研究。卡莫夫的卡－92概念方案與西科斯基的X2基本相同，采用共軸反轉旋翼和單一尾部推進器。米里設計局的米－X1概念方案則使用了單一旋翼和可產生矢量推力的尾部推進器。但俄羅斯的兩款高速直升機方案目前均無試飛報道。

圖1 歐洲直升機公司的X3高速直升機

圖2 西科斯基公司的X2高速直升機

1.2 垂直起降的無人飛行器已經走向實用

本屆航展的另一大亮點，就是無人機技術以前所未有的發展態勢席卷各大參展商，從昆蟲大小的微型無人機到翼展堪比波音－747的大型無人機，可以看出世界無人機市場正在走向繁榮。在此，僅就參展的部分旋翼類無人機進行分析。EADS展出了F－WDKE無人機(見圖3)。該機屬于小型單旋翼，具有一定隱身能力的垂直起降無人機。

以色列IAI公司展示了幾款新型無人機，其中一款造型獨特，該機由四個圓形動力系統組成，機腹下裝有一個監視裝置(見圖4)。該無人飛行器可以完成懸停以及任意方向飛行。奧地利展出的S－100垂直起降無人機也引來眾多關注，該飛行器開創了百年巴黎航展無人機飛行表演的第一次，也從一個側面反映了該型無人機的技術先進和性能可靠。

圖3 EADS提供的F－WDKE無人機

圖4 以色列展出的怪異無人機

在世界所有垂直起降無人機中，明星當屬美國諾斯羅普·格魯曼公司的“火力偵察兵”RQ－8A無人直升機以及后續發展型。該機最大起飛重量1200千克，最大平飛速度230千米/小時，滿油時任務載荷不到100千克。之后，該機由RQ－8A改進到RQ－8B，再發展到多功能的MQ－8B(任務載荷超過300千克)，曾以海軍型和陸軍型兩種型號同時發展。

據英國《國際飛行》2012年4月24日報道，美國海軍于4月23日宣布，授予諾斯羅普·格魯曼公司一份價值約2.62億美元的合同，為其研制新改型MQ－8C。MQ－8C將保留MQ－8B的部分航電和數據鏈系統，將機體換為更大的貝爾407平臺，其最大起飛重量將達2.3噸左右，顯著提高其航程、航時和任務載重。海軍發布的合同中要求諾·格公司在26個月內研制2架樣機，并進行飛行試驗，此外還包括6架低速預生產型機。

1.3 現役軍用直升機在不斷改進并拓展功能

在此次巴黎航展中，除了復合構型直升機的飛行表演吸引觀眾眼球，各型無人直升機琳瑯滿目外，美國和歐洲軍方還展出了多型武裝直升機以及運輸直升機，許多直升機公司也展出了若干大、中、小型民用直升機。其中兩款直升機在一定程度上代表了世界直升機強國對現役軍用直升機不斷改進和功能拓展的發展趨勢。現將有關情況以及技術特點分析如下:

1)Bell407民用直升機的武裝型

Bell407直升機因為其具有機身小巧、飛行靈活的特點，特別適合執行公務、醫療急救、航拍等任務。Bell407民用直升機最大起飛重量2270千克，座位數7個，巡航速度 250千米/小時，航程 675千米，單機價格約330萬美元。

美國貝爾直升機公司在2011年直升機航展(Heli－Expo 2011)上正式公布了其民用直升機Bell407的武裝改型Bell407AH，該型號主要面對空中執法和國土安全保障市場。407AH是Bell公司開發輕型單發武裝型直升機的又一次嘗試。美國陸軍曾選擇在Bell407的基礎上研制的ARH－70作為其武裝偵察直升機［1］。Bell407AH安裝的武器包括7.62毫米機載機槍和2.75英寸火箭發射器，其他可選的部件包括箔條/曳光彈發射器、滑動艙門、貨物吊鉤和座椅裝甲。新的407AH型是貝爾公司首次將取證通過的武裝型直升機投入商業市場。

圖5 武裝型Bell407

圖6 可空中受油的EC725

2)EC725多用途軍用直升機

在巴黎航展中，EC725中型軍用直升機吸引了大批觀眾駐足觀看。EC725多用途直升機是“美洲豹”系列直升機的新成員，旨在執行包括作戰搜尋與救援(CSAR)、遠距離戰術運輸、后勤支援以及其他特殊任務。與“美洲獅”MK2+直升機相比，該機裝有兩臺功率更大的渦輪發動機，最大起飛重量達到11.2噸。該機機身下部前后有4個應急浮囊用于海上迫降。為提高飛行速度，起落架可半收入機身下部。該機安裝有艙門機槍，可攜帶火箭彈。最為特殊的是該機機頭右下方安裝有空中受油管，可在飛行中進行加油。

法國空軍是EC725直升機的發起用戶，已經裝備了6架用于執行CSAR任務。法國陸軍也裝備了8架EC725用于執行特種作戰任務。法國國防部2008年12月又增訂5架EC725直升機，計劃于2012年底交付完畢。2008年9月，歐直公司還贏得了馬來西亞空軍12架EC725直升機的合約。

與此同時，歐洲直升機公司在“美洲豹”直升機的基礎上發展11噸級民用直升機EC225，該機采用了EC725軍用直升機的主要技術特征和設計理念。EC225的旋翼為5片槳葉、球柔性槳轂，改善了升力性能和可靠性，先進的翼型也使機身的振動值更低。第一架EC225直升機已于2004年12月交付阿爾及利亞政府。由于EC225的飛行性能優異，操縱性好，系統可靠性高，日本政府在2005年初購買EC225直升機，用于日本天皇和VIP賓客運送，年底日本海岸警衛隊又購買2架用于海上搜索和救援。據悉，近年來我國交通部也采購了4～6架EC225民用直升機用于海上搜索與救援。

由此可見，軍用直升機與民用直升機裝備技術可以相結合，并取得良好的效果。

2 軍用直升機在海上多樣化軍事行動中的作用

1995年6月美軍《非戰爭軍事行動聯合綱要》的出臺，標志著美軍的多樣化軍事行動理論進入了成熟發展的階段。美軍2006年版《聯合作戰綱要》取消了戰爭行動與非戰爭行動的界限，明確終止了“非戰爭軍事行動”這一提法。2008年版美軍《聯合作戰綱要》提出:整個美軍應實施三類多樣化軍事行動:第一類是軍事接觸、安全合作、威懾行動，第二類是危機反應和有限應急行動，第三類是必要時的大規模軍事行動和戰役。美國海軍不但可以參加大規模作戰行動，還可參與和平時期幾乎所有的軍事行動，其主要作戰樣式有:前沿存在、海上威懾、制裁與海上攔截、確保海上航運與飛行自由、海上反毒品、海上反恐等［2］。

進入21世紀，我國的經濟利益和安全利益在海洋空間逐步拓展。國家利益的拓展，對海軍戰略運用提出了新的需求，主要表現在兩個方面:一是海軍近海防御戰略原來確定的防御范圍已經不能完全適應國家利益拓展的需求，必須調整到既有近海海域又包括特定的遠海海域的防御范圍;二是海軍兵力運用上，要在重視戰爭運用的同時，特別關注非戰爭運用，如海上軍事存在與威懾、海上補給與日常勤務、海上救援等多樣化軍事任務，以逐步建立有效維護國家根本利益的海上安全體系。

與此同時，海軍除承擔繁重的近海非戰爭軍事任務外，遠海非戰爭軍事任務如護航與打擊海盜、海上救援與撤僑、海上聯合軍演等數量日益增加，對海軍裝備建設與發展提出了新的更高的要求［3］。據報道，海軍艦艇編隊赴索馬里、亞丁灣海域的護航行動從2008年底開始已經歷時3年零8個月，海軍共派出12批護航艦艇編隊，每批編隊在海上執行任務時間達4到5個月。主要裝備包括驅逐艦、護衛艦、綜合補給船、登陸艦等二十余艘，以及卡－27、直8、直9二十多架。大型水面艦艇執行任務的時間更長，如“微山湖”綜合補給艦連續執行第1批和第2批護航任務，時間長達8個多月，創造了中國海軍多個第一。繁重的遠海多樣化軍事任務，對海軍艦載直升機裝備也提出了更高的要求。

軍用直升機在海上多樣化軍事行動中可承擔的任務主要有:在戰時，執行搜/攻潛、反艦/目標指示、海上搜救、垂直補給等，提高水面艦艇編隊的綜合作戰能力;在平時，執行護航、巡邏、監視、驅趕、偵察/查證、人員/物資運送等，提高各類水面船只海上執法的能力和效率。而軍用直升機在平時的使用頻度和效益要明顯高于戰斗機、導彈等高精尖武器。

2012年4、5月份，我國“漁政310”漁政執法船去黃巖島海域巡邏執法，由于未攜帶直升機，雖然有GPS定位，但仍然花了較長時間才找到真正的黃巖島(露出水面僅1.5米，面積2～3平米)［4］。據了解，該船設有直升機起降平臺和機庫，配有寬帶衛星通訊系統、光學跟蹤儀取證系統等，還設有海上紅外成像儀和彩色魚探儀等特種設備，是中國漁政系統船舶中總體性能最先進、特種設備配備最齊全的漁政船。但不知“漁政310”為什么沒有攜帶直升機去巡邏執法，是用不起還是不會用呢?實際上，除了人員和物資運輸外，中小型無人直升機完全可以執行海上監視、偵察和查證等任務，大幅度降低使用有人駕駛直升機的費用和風險，用較小的代價提高我國漁政或海監船執行任務的效率。

3 幾點啟示

兩年一次的巴黎航展是世界主要軍事國家航空產品展示和飛行表演的盛會，從一個側面也反映出世界軍用直升機的先進技術和發展趨勢。通過分析美國、法國、俄羅斯等國家軍用直升機的裝備現狀和技術特點，可以得出以下幾點啟示:

1)采用軍民融合式發展模式，降低軍用直升機的使用維護成本。

多年來，美國投入大量經費研制并裝備眾多武裝直升機，但隨著先進軍用直升機采購價格和使用成本的飆升，美軍方也感到資金缺口在加大。因此，近年來美軍開始提出充分利用民用直升機成熟技術，研制低成本的軍用直升機。將民用直升機Bell407改裝為武裝型就是一個典型的實例。眾所周知，一般直升機軍用型和民用型的旋翼系統、動力系統、傳動系統、機身結構、振動與噪聲控制等技術，具有廣泛的通用性。中低端軍用直升機與民用直升機的技術通用性可達85%以上，高端軍用直升機(具有高機動性的武裝直升機)與同噸位的民用直升機也有約60%的通用技術。特別是取得適航證的民用直升機，其主要部件具有壽命長、可靠性高、安全性好、維修方便等優點，由此發展軍用直升機可大幅降低裝備的采購成本和使用保障費用。這一點值得我國直升機界認真研究和充分借鑒。

2)加快新構型直升機的研制，搶占垂直起降飛行器的制高點。

在持續開發和改進常規布局直升機技術的同時，西方軍事強國仍然在不斷探索先進構型垂直起降飛行器，美國的X2和法國的X3都已經取得了重大突破。俄羅斯卡莫夫設計局近年來也提出了時速達450千米的高速直升機概念方案，并認為若采用噴氣發動機推進，飛行速度還可以大幅度提高。很明顯，世界軍事強國都在加快新構型直升機的研制，以期搶占垂直起降飛行器技術的制高點。考慮到我國直升機技術儲備較薄弱，筆者認為，相關研究機構應該根據自己的技術基礎，適當開展新構型直升機的探索:高等院校可多開展一些新概念飛行器研究，研制小尺度的原理樣機進行試驗試飛;而有實力的研究所和廠商應瞄準一個重點方向，研制大尺度或全尺寸原理樣機，對新構型直升機進行深度探索。

3)大力發展各型無人直升機，拓展中小型直升機的應用范圍。

隨著電子技術、控制技術、計算機技術的發展，無人直升機的研制難度和門檻在降低，而國內正在開展小型無人直升機研制的單位較多，積極性也很高。上級主管部門應加強引導，研制單位應加大研制生產力度，全面推進小型無人直升機工程化和產業化的步伐。通過不斷試驗和試用，發現問題并及時改進，降低使用門檻和保障難度，爭取三到五年內有一批中型(200～500千克)無人直升機裝備我國漁政執法、海洋執法船隊以及邊界巡邏部隊。從近期的周邊形勢來看，我國近海海域的形勢比遠海更嚴峻，近海的海洋權益也比遠海要大得多。因此，大力發展無人直升機等垂直起降飛行器，一方面可以解決海軍以及準軍事部門的當前急需，另一方面也可以縮短與發達國家在直升機氣動總體設計、結構與系統制造、試驗測試等技術方面的差距。總之，加快發展各型無人直升機，可以降低直升機的使用門檻，拓展軍用直升機的應用范圍，有效提升我海上力量在近海和專屬經濟區內巡邏與執法的能力。

［1］徐明，常斌.美軍用直升機裝備轉型的主要特點與啟示［J］.論證與研究，2009(2).

［2］伍其榮.淺析美國海軍多樣化軍事行動的理論與實踐［J］.海軍雜志，2009(8).

［3］幺志樓.遠海護航的常態化準備［J］.海軍雜志，2010(1).

［4］鄭 蔚，趙征南.五星紅旗插上黃巖島［Z］.文匯報，第7版，2012－5－17.