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武器纵横：外军舰载直升机技术发展点评 中国航空信息网
资料图：美国海军舰载SH-60B海鹰直升机准备在战舰上降落
一、舰载直升机的作战任务和使用环境 自从1942年德国海军拉开舰艇搭载直升机执行海上战斗任务的序幕以来，舰载直升机在运输、搜索救援、垂直补给、反潜和反舰、布雷和扫雷、侦察和电子干扰等方面执行多种作战任务。归纳起来，舰载直升机主要可执行的作战任务为：登陆作战，执行运输和火力支援任务；搜索救援任务；垂直补给任务；侦察和电子干扰任务；布雷和扫雷任务；反潜和反舰任务等。 舰载直升机是以舰船为基地，主要在海上活动，其使用环境与陆基直升机有明显不同，它不像陆基直升机那样有坚固的起降场地，而是起降于摇晃不定的舰船甲板上，因而，舰载直升机的起飞，降落及甲板上悬停作业，比陆上飞行困难得多。总体来说舰载直升机的使用环境具有以下特点：海上风浪环境中舰船的运动；舰面飞行甲板区域流场复杂；舰面飞行甲板的尺寸小和周围障碍特多；海上气象变化复杂；"舰面共振"环境等。 舰载直升机的主要任务极大的影响着其未来的型号发展趋势，而特殊的使用环境对舰载直升机的技术特点也有不同的要求。 二、主要国家舰载直升机的型号发展趋势 随着科技不断进步，舰载直升机执行的任务种类越来越多，为了适应当前海上作战对舰载直升机的要求，舰载直升机型号发展呈现出以下特点。 (一)反潜直升机性能不断提高 反潜直升机指的是指能通过机载搜潜设备，对水下目标进行搜索、探测、跟踪、识别及定位，并能利用机载攻潜武器对探测到的敌方潜艇实施攻击的直升机。现代反潜直升机除具有反潜功能外，还具有一定的反舰、海上搜索与救援和垂直补给等能力，是一种多任务空中平台。 20世纪50年代中期以前，反潜直升机仍处于探索与试验阶段，尚未获得广泛的实战应用。这一时期的反潜直升机采用的都是功率小的活塞式 发动机，只载有有限的搜潜设备，基本上不携带攻潜武器，只能完成简单的搜潜任务，不具备攻潜能力。到了60年代，随着美国对SH-3"海王"的改进，以及苏联卡莫夫直升机设计局卡-25"激素"、法国宇航公司SA-321G"超黄蜂"的推出，反潜直升机开始采用较大功率的涡轴发动机，其性能有了较大改善，既可携带各种搜潜设备，又可携带一定的攻潜武器，成为搜潜/攻潜功能相结合的平台。70年代，随着SH-2"海妖"和SH-60"海鹰"的问世，特别是美国海军实施的"轻型空中多任务系统"即兰姆普斯(LAMPS)计划，反潜直升机开始向机舰综合的多任务能力方向发展。80年代，EH工业公司和NH工业公司分别推出EH101和NH90通用直升机，使现代反潜直升机朝综合化方向发展，并具有了更强大的搜潜/攻潜/反舰及多任务能力。自20世纪80年代以来，反潜直升机有了引人注目的发展，不仅任务功能从搜潜、攻潜、反舰扩展到海上搜索救援、垂直补给、空中预警、航母战斗群的协同作战等，同时具备了全天候执行任务的能力。 从发展过程来看，反潜直升机经历了一个由单一搜潜功能到搜潜/攻潜/反舰综合功能，再到多任务能力的发展过程。 (二)反潜直升机的搜潜设备与攻潜武器不断发展 自20世纪50年代反潜直升机首次采用AN/AQS-1型吊放声纳以来，搜潜设备有了较大发展，先后出现了近40种机载吊放声纳。到了60年代，特别是70年代以后，声纳浮标开始获得广泛应用。除吊放声纳、声纳浮标外，反潜直升机的搜潜设备还包括：声处理器、磁力探测仪、搜索雷达及红外探测仪等。反潜直升机的攻潜武器主要有深水炸弹和各型鱼雷，执行反舰任务时携带反舰导弹。 (1)吊放声纳与声纳浮标结合使用 目前，反潜直升机仍以吊放声纳和声纳浮标作为最主要的搜潜设备。声纳是利用声波在水中传播的特性，通过电声转换、信号处理和终端显示，完成对水下目标的探测、定位、跟踪、识别等任务。现在的反潜直升机通常是将两种声纳结合使用，以弥补各自的不足。单独使用吊放声纳或声纳浮标，都将会限制反潜直升机的反潜能力。 (2)非声探测发展前途广阔 除吊放声纳和声纳浮标等声学探测设备和相应的声信号处理系统外，目前的反潜直升机还采用一些非声探测设备，主要包括磁力探测仪、搜索雷达、红外探测仪等。磁力探测仪是磁异探测器、磁补偿器与水下异常探测器的总称。它作为重要的非声探测设备，战术使用时通常是在攻潜之前对已发现的潜艇进行识别和精确定位。搜索雷达主要用于搜索与跟踪露出海面的潜艇潜望镜或通气管，以及在水面上航行的潜艇及其它舰艇。有些雷达还具备对反舰导弹进行制导的功能。红外探测仪是利用红外技术感受潜艇通过某一水域所引起的海面水温的微小变化，从而在低能见度条件下发现与识别靠近海面的潜艇。这些新型搜潜设备的出现，使反潜直升机有了更大的选择余地。 (3)攻潜武器不断发展 反潜直升机的攻潜武器主要有鱼雷和深水炸弹两种。直升机携带的攻潜鱼雷一般都是小型的，但其威力足可重创一艘现代化的潜艇。目前反潜直升机使用的攻潜鱼雷主要有美国的MK46和MK50、英国的"魟鱼"、意大利的A244-S、瑞典的TP-42等。深水炸弹也是反潜直升机主要的攻潜武器之一，比较典型的深水炸弹有美国的MK54-1、英国的MK6和MK11、俄罗斯(苏联)的RGB-10/-12/-25/-60等。 (三)布雷与扫雷直升机全部改型而成 在海战中，直升机可布撒或扫除水雷，从而直接毁伤敌方海上舰艇，或为己方排除前进中的障碍。直升机布雷具有速度快，机动性好、能远距离布雷，且不受气候条件的限制的特点；而对于清扫水雷场来说直升机比水面舰船更有优势，具有速度快，安全性好，能借助空运手段快速部署到遥远的海域等特点。但扫雷直升机及其扫雷设备非常昂贵，目前使用这一扫雷手段的国家仍然不多，主要有美国、俄罗斯和法国，大部分国家的海军买不起足够数量的扫雷直升机。在直升机扫雷的研究与使用方面，美国处于领先地位。美海军正式投入使用的扫雷直升机都不是专门设计的，而是由其它直升机改装而成的，有RH-3A"海王"、RH-53D"海种马"和MH-53E"海龙"3种。RH-3A由SH-3A改装而来， RH-53D在CH-53基础上加装扫雷工具改成，"海龙"由CH-53E"海种马"多用途直升机改进而来。 (四)舰载预警直升机越来越受到重视 世界各国在分析了英阿马岛战争的经验教训后，纷纷展开了预警直升机的研制工作。英国在分析后认为，没有预警机，舰队不能及时发现低空敌机活动， 因此把两架"海王"直升机改装为"海王"Mk2 AEW预警直升机。之后，为提高直升机的预警能力，英国又研制了ASaC MK7预警直升机，ASaC MK7是"海王"MK2预警直升机的改进型，装备全新的"守门狗"(Cerberus)任务系统，以解决"海王"MK2存在的各种性能不足问题。1998年8月英国国防部决定出资进行EH101"灰背隼"预警型的研制，用于取代预警型"海王"，以满足英国海军的前方预警要求(FOAEW)。 苏联海军吸取了英国在马岛战争的惨痛教训和英国改装"海王"预警直升机成功的经验之后，在1987年由卡-27反潜直升机加装雷达改装而成的预警直升机试飞成功，编号为卡-31。卡-31预警直升机虽然与英国的"海王"预警直升机一样存在升限低、航程短的缺点，但对于缺乏大型航母的国家仍极具吸引力。卡-31可在航母、大型舰只或陆上基地起降，并且造价便宜，目前已有多架卡-31在俄罗斯海军服役。 而美国最新研制的倾转旋翼机V-22"鱼鹰"既具有固定翼飞机的高速度、远航程特点，又具有直升机的垂直起落和悬停特点，是战术预警雷达的良好搭载平台。 从几个国家近期发展来看，舰载预警直升机正在越来越受到各国政府重视。
资料图：美海军陆战队装备的MV-22鱼鹰旋翼飞机
舰载直升机的通用技术与其他军用直升机没有什么本质的区别，但由于舰载直升机面临的起降条件、气象条件、飞行环境等与陆基直升机有较大的差异，因此，在实际使用中对舰载直升机还有一些特殊的技术要求，例如，外廓尺寸较小；重心低稳定性好；系统可靠性高；可全天候使用；起降性能好；能在水面起降；可维修性良好等。在新研制的舰载直升机或改进改型中，常采用一些新技术来有效地改善新机的飞行性能和飞行品质，提高了它们的任务效能和成本效益。 (一) 舰载直升机的通用技术 从通用技术角度来看，这些舰载直升机具有以下一些显著的特点： (1) 采用新型旋翼系统，包括新的高效三维变化翼型、全新型复合材料桨叶、球柔性桨毂，如NH90就采用4片复合材料桨叶和钛合金球柔性桨毂，并采用先进的OA3桨叶翼型，"山猫"和EH101旋翼桨叶采用BERP(英国实验旋翼计划)桨尖，旋翼拉力比常规桨叶提高30%～40%，"山猫"直升机用这种桨叶于1986年8月11日创造了每小是时400千米的世界速度纪录，改善了直升机旋翼的气动特性，实现了视情维护，使桨叶达到无限寿命。 (2) 大量采用了新型复合材料，甚至一些关键部位也采用复合材料，从而有效地延长了直升机的使用寿命，降低了直升机的结构重量。如NH90的机身结构为全复合材料，复合材料机身使空机重量比采用普通机身的降低了约15%，同时增加了机身的刚性和耐腐蚀性，提高了弹伤容限，减小了雷达和红外特征信号，提高了抗坠毁性能。 (3) 机身与一些主要部件(包括发动机)采用模块化结构，大大减少了零部件数量，简化了结构的复杂性，便于维护和维修。 (4) 采用更大功率的发动机，增大了有效载重，提高了直升机的性能。发动机装有先进的全权数字控制和状态与使用监控系统，如NH90就装有这两种系统，实现了对发动机的视情维护。 (5) 采用先进的综合航空电子系统和任务设备,特别是数据总线、任务计算机和综合的多功能显示器以及信息数据融合技术，实现了信息共享和多路传输，加上先进的夜视传感器和探测系统，使得这些直升机具备了全天候使用的能力。这些先进航空电子系统和任务设备的使用，不仅大大减轻了飞行员的工作负担，同时有效提高了直升机的任务效能。如NH90的核心电子系统就是在双余度数据总线基础上构建的，通过多台计算机来综合直升机的任务设备系统，该系统由航空电子控制系统，控制和显示系统，通信和识别系统，导航系统，设备管理系统5个子系统组成。 (6) 先进的电传操纵系统在新机中得到应用，有效改善了直升机的操纵品质。如NH90采用包括基本飞行控制系统和自动飞行控制系统的4路电传操纵系统，通过4台余度飞行控制计算机控制旋翼和尾桨的液压伺服系统；MV-22B则采用3余度电传操纵系统，其中包括3余度主飞行控制系统和3余度自动飞行控制系统以及3余度飞行控制计算机。 (7) 采用先进的减振降噪技术，如单片桨叶的振动控制以及机体结构的振动主动控制以及噪声主动抑制等，大大减小了直升机的振动和噪声水平，提高了乘员的舒适性。 (8) 采用一体化设计和制造技术，开发一些新的制造工艺，严格控制研制与制造成本，提高成本效能。如NH90桨叶采用CATIA/CAD/CAM设计，具有重量轻、耐腐蚀、抗雷达波、耐23毫米口径弹头弹击的最佳协调。MV-22B在生产型设计中成立了"综合产品小组"，其任务是使用可得到的最好材料，以降低费用和重量并同时改进质量，综合产品小组使重量减少了1000千克，费用减少了22%，零件数减少了36%，紧固件减少了34%。 (二)舰载直升机的专用技术 除此之外，舰载直升机还具有以下的专用技术特点： 一是旋翼和尾斜梁要能折叠，这主要是基于缩小舰载直升机的停放空间。目前服役或正在改进改型的舰载直升机大都采用电动旋翼和尾斜梁折叠技术。桨叶折叠一般过程如下(如EH101)：①旋翼刹车；②启动自动折叠程序；③将旋翼的不折叠桨叶移至后部；④飞控系统被设计定在固定位置，确保有合适的折叠外形；⑤插入自动作动筒销，锁定自动倾斜器；⑥折叠桨叶的摇臂中每一个都装桨叶折叠机构，该机构卸下其中一个桨叶销，然后将其桨叶移向尾部；⑦尾部装置向前、后下移，使平尾位于后机身下方。 二是为了便于水上降落，机身一般都是水密结构，并大都可选装浮筒或漂浮装置。 三是为了便于装卸货物或士兵快速离机，一般尾部开有装载跳板/门。 四是防冰除冰，由于舰载直升机在海洋环境下使用，防冰除冰是必须要解决的问题。当前一般舰载直升机大都采用电热除冰装置。当前，防冰系统正向轻质、低功耗和抗电磁干扰的方向发展。 五是综合保障技术，舰载直升机需要在气象条件变化无常的海洋环境中飞行，经常在面积狭小、摇摆不定的舰船甲板上起降，又要完成各种复杂的海上作业，危及其安全性的因素很多，而舰载直升机的舰上起降、舰上停放、舰上牵引是影响其安全的三个要素，这也成为舰载直升机综合保障系统所要考虑的重点问题所在。 六是舰载直升机动态对接飞行试验技术。自从使用舰载直升机以来，由于舰载直升机使用环境的特点，引起了陆基直升机没有遇到的附加难题。这些特点包括：舰的运动；舰的上部结构产生的尾流；飞行甲板有限的降落面积(尤其是搭乘直升机的小型舰船)。为了评估直升机在特定级别的舰上的使用能力，确定与这种使用环境有关的各种限制，大多数国家都制定并执行了舰载直升机飞行试验计划，并称之为动态对接试验。除了确定和量化各种舰载飞行条件下直升机的使用能力外，动态对接试验还须评估舰上航空设备和程序的适用性和安全性。影响舰载直升机安全使用的因素很多，飞行甲板的大小、形状、位置和标记，与舰上部结构的远近，不可预测的舰运动和扰动尾流的影响必然增加直升机舰上使用的困难。此外，舰上或周围的照明、飞控系统性能下降、基本直升机飞行特性较差等情况也进一步增大了舰上使用的难度。因此，动态对接试验要求系统地测量和确定这些潜在不利因素的影响及其复杂的相互关系，并给出直升机舰上使用包线。除了发展舰上使用包线，动态对接试验还评估和提供舰上相容性资料，评估舰上尾流、废气和舰上电磁干扰等对舰载直升机使用的影响。此外，还须评估舰上目视降落辅助装置、照明及飞行甲板标记的适用性。(作者：中国航空工业发展研究中心航空技术所 张广林 张慧)(责编洪山) |
