下一代武裝直升機(jī)形成戰(zhàn)斗力要到2025年后(圖)
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3 下一代武裝直升機(jī)的技術(shù)特征
RAH-66項(xiàng)目取消后，各國(guó)對(duì)未來(lái)武裝直升機(jī)型號(hào)的發(fā)展還沒(méi)有一個(gè)明確的思路，美國(guó)主要采用比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的武裝直升機(jī)來(lái)解決當(dāng)前的急需，并且盡可能使武裝直升機(jī)和其它軍用直升機(jī)有較大的相通性，以減少研制和使用成本。其它國(guó)家主要也是在現(xiàn)有武裝直升機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)改型或采購(gòu)國(guó)外機(jī)型。各國(guó)對(duì)下一代武裝直升機(jī)的研制越來(lái)越慎重。目前美國(guó)陸軍采用的策略是升級(jí)"阿帕奇"，在2014年前AH-64D"阿帕奇"的裝備量為714架左右，同時(shí)2013年前采購(gòu)368架貝爾直升機(jī)公司在OH-58D基礎(chǔ)上發(fā)展新的"武裝偵察直升機(jī)(ARH)"作為必要的補(bǔ)充，美國(guó)在30年內(nèi)都可使其武裝直升機(jī)保持強(qiáng)大的攻擊力和一定的裝備量，完全能滿足陸軍的需要，因此沒(méi)必要，目前也沒(méi)計(jì)劃重新研制下一代專用武裝直升機(jī)。俄羅斯的米-28和卡-50還遠(yuǎn)未發(fā)揮其潛力，未來(lái)十年內(nèi)也不可能研制下一代武裝直升機(jī)。歐洲"虎"式直升機(jī)剛裝備部隊(duì)不久，更不可能十年內(nèi)研制下一代武裝直升機(jī)。因此，具有研制先進(jìn)專用武裝直升機(jī)技術(shù)能力的美國(guó)、俄羅斯、歐洲起動(dòng)研制下一代機(jī)的工作應(yīng)是2015年以后的事。
3.2全復(fù)合材料是下一代武裝直升機(jī)的特征之一
直升機(jī)特別適合使用復(fù)合材料。通過(guò)大量使用復(fù)合材料可大大提高直升機(jī)零部件的使用壽命、降低結(jié)構(gòu)重量、維修工作量和使用成本。復(fù)合材料在直升機(jī)上的使用由來(lái)已久。20世紀(jì)50年代，復(fù)合材料就已成為直升機(jī)整流罩、管道和其它次要結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)材料。20世紀(jì)80年代，復(fù)合材料在直升機(jī)大部分結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用達(dá)到了相當(dāng)成熟的地步。貝爾直升機(jī)公司全復(fù)合材料機(jī)身的D-292、西科斯基飛機(jī)公司全復(fù)合材料機(jī)身的S-75、波音-360全復(fù)合材料機(jī)體及MBB公司的BK-117全復(fù)合材料機(jī)體試驗(yàn)研究直升機(jī)相繼試飛。 20世紀(jì)90年代，復(fù)合材料的應(yīng)用又達(dá)到了一個(gè)新的階段，NH-90戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸直升機(jī)復(fù)合材料用量達(dá)95%，僅動(dòng)力艙平臺(tái)、隔板仍采用金屬件，其余部分全部采用復(fù)合材料制造。"虎"直升機(jī)機(jī)體的復(fù)合材料占結(jié)構(gòu)重量的80%以上，RAH-66上的復(fù)合材料則占總材料重量的51%。因此，隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷發(fā)展和在直升機(jī)上應(yīng)用的不斷深化，下一代武裝直升機(jī)將有可能成為全復(fù)合材料直升機(jī)。
3.3智能旋翼是下一代武裝直升機(jī)的特征之二
作為直升機(jī)主要升力面和操縱面的旋翼系統(tǒng)是直升機(jī)特有和最主要的系統(tǒng)，長(zhǎng)期以來(lái)一直作為直升機(jī)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。但傳統(tǒng)的通過(guò)研究先進(jìn)翼型、槳尖形狀和平面形狀來(lái)提高旋翼系統(tǒng)升阻比和旋翼效率已幾乎到了極限，進(jìn)一步發(fā)展的空間非常有限。因此，目前國(guó)外已致力于智能旋翼的研究工作，期望通過(guò)采用智能旋翼使直升機(jī)的性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。
目前，國(guó)外在智能旋翼方面的研究主要有：槳葉主動(dòng)襟翼/后緣揮舞控制、槳葉主動(dòng)扭轉(zhuǎn)、智能槳尖控制等方面。最新研究包括：采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)槳葉后緣襟翼，自適應(yīng)改變槳葉的彎度和扭轉(zhuǎn)；在直升機(jī)翼梁中引入形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)裝置，使槳葉根部至槳尖的扭矩明顯下降，從而改善懸停效率，提高前飛速度；在旋翼上鋪設(shè)智能材料纖維，通電加載時(shí)使旋翼產(chǎn)生主動(dòng)扭轉(zhuǎn)；在旋翼上裝上控制旋翼后緣的小舵面及舵面補(bǔ)償片的智能驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器在電加載時(shí)可改變舵面位置并減小振動(dòng)等。2004年，由波音牽頭的一個(gè)研究小組通過(guò)在一個(gè)經(jīng)改進(jìn)的5片槳葉、無(wú)軸承MD直升機(jī)旋翼上安裝由智能材料驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)后緣舵面補(bǔ)償片進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示，智能材料驅(qū)動(dòng)旋翼系統(tǒng)可使振動(dòng)降低80%，性能大幅度提高。2005年9月8日，歐洲直升機(jī)公司的一架BK117試驗(yàn)直升機(jī)開(kāi)始了"電襟翼控制系統(tǒng)"的正式首飛。電襟翼控制系統(tǒng)采用了三個(gè)襟翼組件，分別裝在每片旋翼槳葉的后緣，壓電陶瓷致動(dòng)器自動(dòng)改變電壓，不需要飛行員的干預(yù)，每秒可驅(qū)動(dòng)旋翼襟翼15～40次。該系統(tǒng)可降低全機(jī)噪聲6分貝。歐洲直升機(jī)公司作為無(wú)軸承旋翼系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)先者，目前正在將另一種改進(jìn)的襟翼綜合到最新一代無(wú)軸承旋翼中。該技術(shù)試驗(yàn)成功后可用于所有直升機(jī)。英國(guó)在"山貓"直升機(jī)的旋翼上安裝后緣小翼，試驗(yàn)時(shí)使得懸停狀態(tài)下的單片槳葉升力提高了20%，前飛狀態(tài)下動(dòng)態(tài)失速的速度限制提高了近40千米/小時(shí)。因此，再經(jīng)過(guò)十多年的深入研究，智能旋翼有可能達(dá)到工程應(yīng)用的水平，很可能在下一代武裝直升機(jī)上得到應(yīng)用。
3.4智能化駕駛艙是下一代武裝直升機(jī)的特征之三
當(dāng)前，信息能力已成為衡量武器裝備體系質(zhì)量和效能的重要標(biāo)志。特別是隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，綜合航空電子系統(tǒng)從總線系統(tǒng)向功能更多、速度更快、集成度更高、部分智能化的方向發(fā)展，使駕駛艙智能化發(fā)展成為可能。早在1996年，貝爾直升機(jī)公司就提出了一項(xiàng)適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的先進(jìn)座艙和武器系統(tǒng)的研究計(jì)劃--"超級(jí)座艙"研究計(jì)劃來(lái)支持未來(lái)數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)上的各種任務(wù)，對(duì)座艙的設(shè)計(jì)已達(dá)到人-機(jī)水平的綜合。"超級(jí)座艙"在"玻璃座艙"的設(shè)計(jì)中融入了最新的技術(shù)，包括采用于智能決策輔助的人工智能技術(shù)。"超級(jí)座艙"已經(jīng)應(yīng)用于AH-1W等改型中，已具有部分智能化功能。RAH-66"科曼奇"的駕駛艙也具有部分智能化功能，雖然項(xiàng)目已取消，但美國(guó)陸軍于2004年3月指示繼續(xù)開(kāi)發(fā)尚未完成的擬用于"科曼奇"直升機(jī)的5項(xiàng)技術(shù)：雷達(dá)電子系統(tǒng)改進(jìn)、集成通信導(dǎo)航識(shí)別和航電系統(tǒng)及天線、雷達(dá)告警接收機(jī)、圖像增強(qiáng)電視攝像機(jī)以及電傳操縱系統(tǒng)。
因此，隨著更先進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用，下一代武裝直升機(jī)應(yīng)該具備高性能計(jì)算能力和高吞吐量的智能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)轱w行員提供實(shí)時(shí)決策咨詢，對(duì)各種目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)分類識(shí)別，為各種進(jìn)攻武器實(shí)時(shí)提供所需的目標(biāo)參數(shù)、發(fā)射計(jì)算和引導(dǎo)控制等。駕駛艙的智能化程度必將大大提高。因此，智能化駕駛艙很可能應(yīng)用于下一代武裝直升機(jī)之中。
3.5采用光傳操縱系統(tǒng)是下一代武裝直升機(jī)的特征之四
當(dāng)前，電傳操縱系統(tǒng)已開(kāi)始在直升機(jī)新機(jī)研制中普遍采用，如NH90、V-22"魚(yú)鷹"、"虎"式直升機(jī)等都采用電傳操縱系統(tǒng)，其技術(shù)已基本成熟。由于電傳操縱系統(tǒng)可靠性不高，成本高，系統(tǒng)易受雷擊和電磁脈沖波干擾等缺點(diǎn)，而光傳操縱系統(tǒng)具有抗電磁干擾、抗電磁脈沖輻射和防雷電等特點(diǎn)，且光纖本身不輻射能量、電隔離性好、頻帶寬、容量大、傳輸速率高，采用光纜可減輕控制系統(tǒng)的重量、縮小體積，從而大大改進(jìn)直升機(jī)的穩(wěn)定性和可操縱性，并使自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)具有更大的靈活性，充分發(fā)揮和運(yùn)用直升機(jī)的全部性能，同時(shí)減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)。因此，美國(guó)和歐洲都在致力于光傳操縱系統(tǒng)的研究工作，并取得了很大的突破。早在2002年歐洲直升機(jī)公司的一架裝有光傳操縱系統(tǒng)的EC-135直升機(jī)就進(jìn)行了首次飛行，在該機(jī)飛行員座位處、飛控計(jì)算機(jī)和旋翼槳葉作動(dòng)筒控制之間的數(shù)據(jù)通過(guò)光纜傳輸，并且還使用了靈巧作動(dòng)器，標(biāo)志著光傳操縱系統(tǒng)研究工作取得了較大突破。目前光傳操縱系統(tǒng)的研究重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)各類光傳感器、光處理器和光靈巧作動(dòng)筒。光傳操縱系統(tǒng)在未來(lái)十年左右可達(dá)到工程應(yīng)用的水平。因此，下一代武裝直升機(jī)完全有可能采用光傳操縱系統(tǒng)。
3.6局部隱身將是下一代武裝直升機(jī)的特征之五
隨著全隱身直升機(jī)RAH-66"科曼奇"項(xiàng)目的取消，人們開(kāi)始反思直升機(jī)的隱身問(wèn)題，到底對(duì)直升機(jī)是否需要全面進(jìn)行隱身一直是不少學(xué)者爭(zhēng)議的話題。但從RAH-66看，RAH-66采用全隱身方案造成技術(shù)難度大，耗資巨，進(jìn)度拖延是該機(jī)下馬的一個(gè)重要原因。從當(dāng)前政治、軍事發(fā)展的潮流來(lái)看，大國(guó)之間大規(guī)模地面戰(zhàn)爭(zhēng)很難打起來(lái)，而在反恐及強(qiáng)國(guó)對(duì)弱國(guó)(或地區(qū))的局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，全隱身直升機(jī)這樣昂貴的武器裝備又派不上用場(chǎng)。另一方面，隱身性能對(duì)低空低速飛行的武裝直升機(jī)來(lái)說(shuō)意義并不是很大。因此，下一代武裝直升機(jī)采用全隱身方案的可能性不大。但是，尋求武裝直升機(jī)的隱身性能的步伐并不會(huì)停止，不付出較大代價(jià)的局部隱身技術(shù)仍將會(huì)在武裝直升機(jī)上采用。如美制AH-64、俄制米-28和卡-50、"虎"式等都局部采用了隱身技術(shù)，在滿足其他要求的情況下，使其被發(fā)現(xiàn)概率降低到最低限度。(作者：中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心航空技術(shù)所 張廣林)(責(zé)編 洪山)
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