美軍下一代直升機的需求與競爭

于琦

美國陸軍希望“未來垂直起降飛行器”（FVL：FutureVerticalLift）能夠在速度、航程、有效載荷、高溫高原性能和通用性上有明顯的提升。這其中速度最重要，它的提升能夠使FVL具備快速進入敵對區域、對地面部隊進行支援，以及承擔一些時效性更強的任務的能力，同時還能夠提升生存能力和反應能力。而運輸直升機和武裝直升機之間通用性的提高則能夠降低研發費用，降低訓練、后勤保障及部署的難度。

五角大樓于2008年10月25日正式確立FVL計劃。FVL項目最初旨在2030年全面替換美國陸軍現有的UH-60、AH-64、CH-47和OH-58直升機。按照美國陸軍的航空現代化計劃，FVL的一個分支計劃“未來遠程突擊飛行器”（FLRAA：FutureLongRangeAssaultAircraft）的成果將會用來取代陸軍現役的部分UH-60“黑鷹”和AH-64“阿帕奇”直升機。另一個分支計劃“未來攻擊偵察飛行器”（FARA：FutureAttackReconnaissanceAircraft）的成果將被用來取代OH-58D直升機。FVL包含了從小型到重型的整個系列，在規模、范圍和費用上將與F-35項目類似。

“未來遠程突擊飛行器”（FLRAA）的成果將會用來取代UH-60“黑鷹”

“未來攻擊偵察飛行器”（FARA）的成果將被用來取代OH-58D直升機

AH-64“阿帕奇”直升

西科斯基- 波音參與FLRAA競標的SB-1直升機作戰效果圖

要能執行那些任務？

輕型攻擊偵察任務需求

美國陸軍對FARA的描述是小型和能在多域戰中實現機動性作戰的高性能平臺，用于未來的偵察、攻擊、突襲及運輸任務。

性能指標包括：地形跟隨最大飛行速度為378千米/小時，無空中加油的作戰半徑大于240千米，最低任務留空時間為2小時（偵察及攻擊任務，距基地315千米）或30分鐘（突襲任務，距基地424千米）。最小內部有效載荷為搭載6名全副武裝士兵（每名士兵按152千克計算），并且應具備在高度1829米、35℃環境下靈活飛行的能力。此外，空中加油也是必需能力之一。

中型遠程突擊任務需求

FLRAA用于取代現役的“阿帕奇”和“黑鷹”直升機，承擔城市內安全保障、攻擊、海上攔截、醫療后送、災難救援及戰斗搜救任務。

最基本的共有特性包括：高溫高原環境下作戰半徑424～795千米，巡航速度426～574千米/小時。有效載荷方面，要求內載達到1587～1814千克，外載達到2722～3629千克。

所有型別還應能夠裝備可攻擊100～3000米內任意目標的精確制導武器，以及360°攻擊范圍的機槍（炮）塔。此外，所有型別還應能夠搭載到當前的海軍艦船和固定翼運輸機內運輸。

貝爾公司參與FARA競標的貝爾360作戰效果圖

需要具備哪些技術性能？

“未來攻擊偵察直升機”的技術性能要求

根據征詢書，美軍對“未來攻擊偵察直升機”要求，包括駕駛系統采用人工智能技術，至少部分時間可以無人駕駛模式飛行;可以使用一個安全的通信網絡來控制專用無人機;同時具有傳統偵察直升機不具備的速度和航程優勢;采用一個開放式架構，易于升級和改進;最大飛行速度高達378千米/小時，作戰半徑不低于240千米。

——人工智能，可無人自主執行某些任務，即所謂的“可選有人駕駛”。

——安全的通信網絡，可控制無人機，使其進入最危險的作戰空域，此即所謂有人/ 無人協同作戰概念。

——模塊化開放式系統架構，可對軟硬件快速升級，只要滿足通用化標準要求。

——較高的飛行速度，巡航速度不小于333千米/小時，最大飛行速度不小于378千米/小時，比“阿帕奇”的巡航速度283千米/小時快33%，可快速通過敵方防空區。

——適應城區作戰的尺寸，包括旋翼、機身和機翼在內，寬不超過12.2米、長不超過14.2米，可沿城市街道飛行以躲避敵方雷達。

——較大的作戰半徑。

“未來遠程突擊直升機”的技術要求

除美國陸軍外，海軍陸戰隊和特種作戰司令部也對FLRAA的部分指標提出了特殊需求。

在速度方面，美陸軍最低可接受的巡航速度目標值是518千米/小時;海軍陸戰隊要求的目標值是546千米/小時。

在航程方面，美陸軍提出的無加油作戰半徑的目標值是556千米。海軍陸戰隊的要求高于陸軍，其無加油作戰半徑的目標值是724千米。特種作戰司令部認可陸軍提出的要求。

在部署性方面，特種作戰司令部要求FLRAA能用空軍C-17運輸機運輸。海軍陸戰隊則希望FLRAA能搭載在海軍的兩棲艦上，能在高濕度和高鹽腐蝕的情況下工作。海軍陸戰隊希望運輸型FLRAA能內置一門航炮，希望攻擊型能攜帶更多的武器。

在人員運輸方面，陸軍和特種作戰部隊希望除了飛行員外還能載12人。海軍陸戰隊認為載10人是可以接受的，包括2名空勤人員和8名步兵。

貝爾360直升機想像圖

進度和費用要求

“未來攻擊偵察直升機”的進度和費用要求

美國陸軍于2018年10月啟動了“未來攻擊偵察飛行器”（FARA）的競標，計劃2020～2023年完成最終設計，2022年進行原型機首飛，測試將在2023財年第一季度開始，于2024年開始生產，預計到2028年具備初始作戰能力并進行批生產，2030年列裝。

具體為，2019年6月前，美陸軍授出4～6份初始設計合同;2020年3月前，美陸軍選定兩家承包商以進行最終設計，并制造兩架競爭型原型機，每家承包商將獲得7.35億美元的資金;2022年11月兩架原型機首飛;2023年進行飛行試驗。承包商和軍方將聯合進行9個月的試飛，主要進行安全性和飛行包線試驗，此后的3個月將由軍方單獨進行試驗;2024年，美陸軍將選定一家承包商并進行生產。

美陸軍設定FARA的最高出廠單價（只是單純的制造價格，不包括研制費）不超過3000萬美元。美陸軍為FARA設定的每飛行小時費用（CPFH）不超過4200美元，“阿帕奇”的CPFH通常為6000～7000美元。一般來說，使用費用，比如燃油費嚴重依賴飛行器的重量，FARA比“阿帕奇”更小更輕，因此價格和使用費用更低。

AVX-L3團隊的CCH概念

“未來遠程突擊直升機”的進度和費用要求

美陸軍對FLRAA項目的時間要求為：2021年授出合同，2023財年第二季度完成初步設計評審，2024年度首飛，2024財年第四季度完成關鍵設計評審，2030年第二季度裝備第一支作戰部隊。特種作戰司令部和海軍陸戰隊的時間要求將比陸軍的延后兩年。預計FLRAA將服役50年，直至2080年。

陸軍是唯一規定了目標價格的軍種：每架FLRAA的制造成本不超過4300萬美元（這比當前裝備的UH-60M直升機的單價高得多，UH-60M在2019財年的平均單價為2000萬美元）。海軍陸戰隊型和特種作戰型的制造成本將更高。

西科斯基公司隱身高速Raider X概念

FARA的競爭機型

FARA的5個參加競標的團隊分別是：貝爾公司、波音公司、卡瑞姆飛機公司、西科斯基飛機公司和AVX航空公司與L3技術公司聯合團隊。已經公開的5種原始方案中，除了貝爾公司采用常規直升機布局外，其它的都采用了美軍目前正在積極發展的新構型旋翼飛行器布局，具有更大的載荷和飛行速度，科技感十足。2020年3月25日，美國國防部宣布西科斯基公司和貝爾公司的競標方案進入FARA計劃的第二階段。

貝爾公司的貝爾360

2019年10月，貝爾公司推出競標的貝爾360原型機設計方案。其是5家競標公司中唯一采用常規構型的，不存在太多的新技術挑戰，在經濟性、可靠性、可用性等方面都優于競爭對手。貝爾360的特點是機動性好和殺傷力強，配備了模塊化的開放系統從而使其具備執行多種作戰任務的能力，同時具備可持續發展的能力，意味其能夠衍生出多種不同用途的型號。這些特點都能保證直升機在戰場上安全地為陸軍提供全面的戰場態勢感知能力。最為關鍵的是，該機采用了低成本、高可靠性的傳統直升機布局方式，無論是技術難度，還是研發經費顯然在所有競爭對手中最低，從而為美國陸軍提供了一種風險較低的選擇。

卡瑞姆公司AR-40概念

AVX-L3團隊的AVX-L3 CCH

美國陸軍推動FARA項目的目的是為了尋求一型輕型攻擊偵察直升機，用于代替已經退役的OH-58D直升機。AVX飛機公司和L3技術公司的聯合團隊設計了一種新型高速攻擊偵察直升機AVX-L3CCH（CoaxialCompoundHelicopter），用于競爭性原型計劃競賽的第一階段。其總體布局與AVX早期參與美國陸軍聯合多任務演示驗證計劃JMR-TD的旋翼飛行器很像，但細節上做了改進。AVX-L3CCH創新地采用了復合共軸布局，是一型帶有共軸雙旋翼和兩副涵道風扇推進螺旋槳的復合直升機。

西科斯基的隱身高速Raider X概念

在華盛頓舉行的美國陸軍協會2019年航展上，西科斯基公司展示了RaiderX共軸直升機。RaiderX構型為共軸雙剛性旋翼+尾部推進螺旋槳，融合了多年來在X2直升機技術的開發、測試和升級中所吸收到的經驗，并為作戰人員提供了攻擊能力強、生存性高和智能的裝備。該直升機將在未來的戰場上會有出色的表現，尤其是空戰。

波音公司的Boeing FARA概念

波音公司 AH-64復合式“阿帕奇”概念

卡瑞姆公司的AR-40

卡瑞姆（Karem）公司在2019美國陸軍協會論壇（AUSA2019）展出了AR-40復合直升機概念模型，參與美國陸軍未來武裝偵察直升機競標，直面西科斯基RaiderX和貝爾360的競爭。AR-40在低速下以傳統直升機模式飛行，在高速下以復合直升機模式飛行，要實現這點全靠該機的可側轉尾部推進螺旋槳。

在AR-40的研制中，卡瑞姆公司負責核心的旋翼和傳動技術，諾斯羅普公司提供生產和產品支持以及航空電子專業知識，雷錫恩公司則負責任務系統集成和設計模塊化開放系統架構。強強聯手使AR-40在競標中具有較強實力。

波音公司的Boeing FARA

針對美國陸軍正在探索的新型攻擊和偵察旋翼機，在垂直飛行學會第75屆年度論壇和技術展示期間，波音公司展示了下一代高速構型復合式“阿帕奇”攻擊直升機（AdvancedAH-64Block2Compound）的模型和概念圖。它是基于AH-64E的衍生品，比現有武裝直升機更快、航程更遠、燃油效率更高。波音公司表示，復合式“阿帕奇”能夠在美國陸軍實現其未來升力計劃之前，作為一種“臨時方案”幫助美國陸軍渡過緩沖期?？紤]到FLRAA計劃中，波音和西科斯基聯合推出SB-1復合式直升機，因此不太可能再打造全新的直升機來參與競爭。因此，復合式“阿帕奇”如果輕型化，將成為FARA計劃的有力競爭者。

波音公司的方案命名為BoeingFARA。實際上，2016年波音公司就開始針對這種構型的復合式“阿帕奇”進行縮比模型風洞試驗，積累了大量試驗數據，這些都被應用到BoeingFARA的研制上。由于總體設計與波音“高速阿帕奇”方案一致，因此BoeingFARA方案本質上就是輕型版本的復合式“阿帕奇”。

SB-1直升機實機試飛圖片

FLRAA的競爭機型

FLRAA項目有兩個競爭型的技術演示驗證機：一是西科斯基和波音公司聯合研制的SB-1復合推力直升機，于2019年3月21日首飛;另一個是貝爾公司V-280傾轉旋翼機，于2017年12月首飛。

貝爾V-280傾轉旋翼機

V-280“勇士”是貝爾直升機公司繼V-22“魚鷹”成功以后推出的第三代傾轉旋翼機。該機沿襲“魚鷹”的技術，但作了諸多改進。如發動機改為固定安裝，僅旋翼部分傾轉，以避免可動發動機短艙干擾艙門武器射界，也減少了起降過程中發動機熾熱噴流對機體的傷害。

V-280的尾翼也簡化成V形。除了機身結構和發動機的升級，V-280還將提供類似F-35的飛行員頭盔顯示系統和具有信息融合能力的航電，具有出色的態勢感知能力和網絡戰能力，甚至有三維顯示戰場態勢的能力。由于士兵隨身電子系統越來越普及，機身還將有無線充電的設施，可以在飛行途中為機載士兵的隨身系統充電。

貝爾直升機公司稱V-280速度可達519千米/小時，航程1480千米，這是V-280的最大亮點。

2017年12月19日，V-280在德克薩斯州阿馬里洛市貝爾直升機公司基地進行了首飛。2018年貝爾公司推出了兩個V-280高速傾轉旋翼機的模型：一個是陸軍型V-280的模型，在客艙門上安裝了導彈掛架，該掛架在野外條件下很容易安裝和拆卸;另一個是海軍陸戰隊型模型，內置武器艙，隱身設計，機翼可折疊以適用艦艇的機庫尺寸。

V-280傾轉旋翼機

西科斯基-波音SB-1“無畏”復合式共軸直升機

西科斯基-波音的競標機型SB-1原型機“無畏”于2019年3月21日在佛羅里達州完成首飛。SB-1的飛行速度和航程可達傳統直升機的2倍。為了提升前飛推力，機尾安裝了一個8片槳葉的推進螺旋槳，其周期變距的調整能實現推力最大化，即使在高速飛行狀態，產生的噪音也很小。在整個首飛過程中，并沒有起動尾部推進螺旋槳，所有飛行動作都依靠旋翼周期變距來實現。

據美國《國防新聞》2020年10月14日報道，今年以來，SB-1“無畏”的試飛進展很快，在一次降落中的速度達到425千米/小時，水平飛行速度達到390千米/小時。

結語

從美軍對未來直升機的需求可以看出，從機械性能方面，對速度提出了革命性要求，這就要求新型直升機采取共軸剛性雙旋翼、尾部增設推進裝置等全新構型，或者直接采用傾轉旋翼機。另外，智能化、信息化以及無人駕駛或與無人機共同執行任務也要達到一定水平。最后，軍方對未來直升機的隱身能力也有要求，畢竟低可探測性直接關系到直升機的生存力以及執行任務的隱蔽性和突然性。結合了上述特點的直升機才會是美軍未來的最佳選擇。