世界軍用直升機(jī)裝備及技術(shù)發(fā)展趨勢

魏彥廷

世界軍用直升機(jī)裝備及技術(shù)發(fā)展趨勢

魏彥廷

導(dǎo)語

模塊化、無人化是國外軍用直升機(jī)裝備體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的兩大新趨勢，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化是世界軍用直升機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新方向，新概念和新技術(shù)的研究與使用是促進(jìn)軍用直升機(jī)更快、更好發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。本文從新軍事變革、現(xiàn)代化升級、無人化和新概念旋翼機(jī)四個方面總結(jié)、歸納國外軍用直升機(jī)裝備發(fā)展趨勢，探討、分析國外軍用直升機(jī)技術(shù)的未來發(fā)展。

魏彥廷，解放軍總參陸航研究所所長，直升機(jī)裝備科研與保障領(lǐng)域?qū)＜?，對直升機(jī)技術(shù)及發(fā)展有深入的研究。長期從事直升機(jī)裝備科研與維修保障工作，曾負(fù)責(zé)組織國慶60周年閱兵直升機(jī)方隊裝備保障工作。

AH-64“阿帕奇”直升機(jī)

當(dāng)前，世界各國擁有的各類軍用直升機(jī)總數(shù)在3.8萬架左右，美軍一直是世界上軍用直升機(jī)擁有量最多的國家，擁有6600余架（陸航4700余架），俄軍大約有3560架，英軍約有650架，法軍約有800架，德軍約有740架，意大利約有560架，日軍約有850架。在世界各國軍隊中，每萬名陸軍擁有軍用直升機(jī)數(shù)量居前五位的依次是美軍（82架）、俄軍（66架）、日軍（39架）、法軍（29架）、英軍（22架）。

裝備發(fā)展趨勢

新軍事變革推動軍用直升機(jī)裝備體系進(jìn)一步優(yōu)化

綜觀世界各國，特別是美俄兩大軍事強(qiáng)國的新軍事變革，其核心就是：利用現(xiàn)代化高技術(shù)軍事裝備，打造機(jī)動靈活、快速反應(yīng)、具備信息化作戰(zhàn)能力的部隊。具體特征就是部隊建制模塊化，軍事裝備標(biāo)準(zhǔn)化。反映在軍用直升機(jī)裝備方面，就是軍用直升機(jī)裝備體系的進(jìn)一步優(yōu)化。

例如，為適應(yīng)新軍事變革的需要，美國陸軍航空兵正在實施重大轉(zhuǎn)型，對建制進(jìn)行全面調(diào)整，編制模塊化、多功能的航空旅。航空旅內(nèi)以連級為最基本的模塊化單位，其編制、編配的裝備都高度模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。例如，美國陸軍航空兵未來的全譜航空旅中，每個旅將裝備攻擊直升機(jī)24架、運(yùn)輸直升機(jī)50架、戰(zhàn)勤直升機(jī)36架，總計110架。同時，為了在保證作戰(zhàn)應(yīng)用有效性的前提下便于管理和指揮，有利于構(gòu)建戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò)，減輕后勤保障、補(bǔ)給和維護(hù)壓力，保證在役直升機(jī)的戰(zhàn)備完好率，配備的軍用直升機(jī)型號種類已大幅度減少。美國陸軍航空兵已經(jīng)把其主戰(zhàn)機(jī)種從以前的12種減少到只有AH-64、CH-47、UH-60和OH-58這4種。而俄羅斯陸軍航空兵希望最終實現(xiàn)由米-28、卡-52武裝直升機(jī)和卡-60多用途直升機(jī)組成主戰(zhàn)直升機(jī)機(jī)群，以大幅度提高陸軍航空兵的作戰(zhàn)能力。這充分表明，新軍事變革正在推動軍用直升機(jī)裝備體系進(jìn)一步優(yōu)化。

持續(xù)的現(xiàn)代化升級改造延伸直升機(jī)裝備生命周期

長期以來，世界各國持續(xù)對在役的軍用直升機(jī)進(jìn)行現(xiàn)代化升級改造，以提高其技術(shù)水平和性能，提升其作戰(zhàn)效能，延伸軍用直升機(jī)裝備的生命周期。同時，減少新機(jī)的采購、培訓(xùn)等各種相關(guān)費(fèi)用，從而確保在役軍用直升機(jī)裝備的先進(jìn)性和戰(zhàn)備完好率。美國的CH-47和UH-60、俄羅斯的米-8和米-24、法國的SA321、英國的“山貓”等，便是典型的機(jī)型。

例如，為了滿足武器裝備發(fā)展的要求，美國陸軍航空兵利用撤消“科曼奇”項目所節(jié)余的146億美元，以及該項目所取得的技術(shù)成就，實施三大改進(jìn)項目和三大新機(jī)研制項目。三大改進(jìn)項目包括：將AH-64A改造成AH-64D，并將以前改造的AH-64D升級為AH-64E；將UH-60升級為UH-60M，并籌劃進(jìn)一步的改進(jìn)；將CH-47D升級為CH-47F，并使其服役至2030年，全生命周期超過50年?？梢詳嘌裕@種通過持續(xù)的現(xiàn)代化升級改造延伸軍用直升機(jī)裝備生命周期的途徑，仍將是世界各國軍用直升機(jī)裝備未來發(fā)展的重要方向。

無人直升機(jī)的研制受到各軍事強(qiáng)國重視

無人直升機(jī)具有作戰(zhàn)零傷亡優(yōu)勢，能夠有效保障作戰(zhàn)人員的生命，降低戰(zhàn)爭成本，特別是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中，無人直升機(jī)將成為一種理想的空中信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，因此，它已引起世界各國各兵種的高度重視。

20世紀(jì)90年代以來，國外無人直升機(jī)的發(fā)展勢頭十分強(qiáng)勁，除研制無人直升機(jī)的國家數(shù)量大幅增加外，在研和在役的無人直升機(jī)型號也大幅攀升。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界現(xiàn)有的各類無人旋翼飛行器型號已超過100種。例如，美國陸軍正在研制MQ-8B“火力偵察兵”無人直升機(jī)，并進(jìn)行了一系列相關(guān)試驗。美軍打算將這種無人直升機(jī)作為主戰(zhàn)裝備發(fā)展使用。此外，英國、法國、德國、俄羅斯等國也在大力開展無人直升機(jī)的研制?？梢灶A(yù)料，一旦這些無人直升機(jī)研制成功，必將成為世界各國一種全新的軍事裝備。

新一代裝備研制催生新構(gòu)型、新概念旋翼飛行器

常規(guī)構(gòu)型直升機(jī)由于自身固有的空氣動力特點(diǎn)限制，飛行速度一直難以突破360千米/小時，這不僅極大限制了其應(yīng)用，也不利于其在現(xiàn)代威脅嚴(yán)重的環(huán)境中生存。因此，在發(fā)展新一代軍用直升機(jī)裝備的過程中，國外一直在努力探索新構(gòu)型、新概念旋翼飛行器，其中最重要的有復(fù)合式直升機(jī)和傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)兩大類。

復(fù)合式直升機(jī)是新構(gòu)型直升機(jī)中最簡單的，只需在常規(guī)直升機(jī)上加裝固定的升力機(jī)翼和輔助推進(jìn)裝置即可。這種復(fù)合式直升機(jī)的速度可提高到445千米/小時，實用升限達(dá)6000米，而且航程也有所增大，典型機(jī)種是美國研制的X-2直升機(jī)。2014年12月，美國以X-2直升機(jī)為基礎(chǔ)研發(fā)的S-97“入侵者”高速直升機(jī)進(jìn)行了首飛。該機(jī)采用了共軸式雙旋翼加推進(jìn)螺旋槳的布局，不掛彈最大速度可達(dá)500千米/小時。

新概念旋翼機(jī)最成功的例子是傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，能高速遠(yuǎn)距飛行，巡航速度可達(dá)500千米/小時以上?，F(xiàn)在不僅已有幾種軍民用設(shè)計方案，如四旋翼傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，而且美國的V-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)已經(jīng)進(jìn)入部隊服役，并被派到伊拉克參加實戰(zhàn)。2014年8月，美國以V-22為基礎(chǔ)改進(jìn)的新一代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)V-280成為了美國下一代直升機(jī)的技術(shù)驗證機(jī)。V-280計劃在2017年首飛，其設(shè)計速度達(dá)518千米/小時，航程1480千米。

隨著世界各國對軍用直升機(jī)技術(shù)性能和任務(wù)能力的要求越來越高，可以預(yù)料，各種新構(gòu)型、新概念旋翼飛行器未來必將成為各國軍用直升機(jī)裝備中重要的組成部分。

V-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)

技術(shù)發(fā)展趨勢

對軍用直升機(jī)而言，大力提高生存性和作戰(zhàn)效能，是其追求的最高目標(biāo)，軍用直升機(jī)技術(shù)未來的發(fā)展將圍繞這個核心目標(biāo)。概括起來，國外軍用直升機(jī)技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢。

設(shè)計與制造技術(shù)數(shù)字化和一體化

數(shù)字化、信息化、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)值分析、數(shù)控等各個領(lǐng)域技術(shù)的迅猛發(fā)展和直升機(jī)制造業(yè)國際合作的不斷深入，大大推動了數(shù)字化、信息化技術(shù)在新型直升機(jī)型號設(shè)計方面的一體化進(jìn)程。例如，V-22、AH-64D、EH101、NH90等先進(jìn)軍用直升機(jī)，都采用了設(shè)計制造/試驗一體化技術(shù)，并取得了巨大的效益。

新型旋翼系統(tǒng)得到大力開發(fā)

先進(jìn)旋翼系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)與研究主要集中在旋翼動力學(xué)、旋翼氣動優(yōu)化設(shè)計、先進(jìn)翼型和平面形狀、先進(jìn)槳轂系統(tǒng)、高性能尾槳系統(tǒng)等方面，包括采用矢量推力技術(shù)設(shè)計的尾部結(jié)構(gòu)，旨在提高軍用直升機(jī)的機(jī)動能力和敏捷性，從而提高其生存性和任務(wù)能力。

復(fù)合材料與智能材料應(yīng)用更廣泛

先進(jìn)復(fù)合材料將獲得更廣泛的使用，從而大大提高直升機(jī)零部件的使用壽命，降低維護(hù)工作負(fù)荷、使用成本和結(jié)構(gòu)重量。例如，“虎”式直升機(jī)機(jī)體復(fù)合材料占結(jié)構(gòu)重量的80%以上；NH90采用全復(fù)合材料機(jī)身，整個機(jī)身一次澆鑄而成，使空機(jī)重量大為降低。隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷發(fā)展，還將會出現(xiàn)集復(fù)合材料槳葉、復(fù)合材料槳轂和無軸承旋翼于一體的全復(fù)合材料旋翼系統(tǒng)，全復(fù)合材料直升機(jī)將成為可能。

航空電子系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展

近年來，各種新型軍用直升機(jī)大量移植固定翼飛機(jī)上已經(jīng)采用的先進(jìn)航電系統(tǒng)，使軍用直升機(jī)航電系統(tǒng)進(jìn)入模塊化、數(shù)字化、集成化和綜合化發(fā)展階段。

針對未來網(wǎng)絡(luò)化信息戰(zhàn)作戰(zhàn)環(huán)境，一些主要國家如美國已將軍用直升機(jī)特別是無人直升機(jī)作為信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)納入未來作戰(zhàn)系統(tǒng)體系建設(shè)中，正在進(jìn)行全面的開發(fā)和廣泛的作戰(zhàn)評估?？梢灶A(yù)料，未來軍用直升機(jī)航電系統(tǒng)將從目前的數(shù)字化、集成化、綜合化向網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。

光傳操縱系統(tǒng)將逐步成熟并獲得應(yīng)用

當(dāng)前，新型軍用直升機(jī)普遍采用電傳操縱系統(tǒng)，如NH90、V-22“魚鷹”、“虎”式直升機(jī)等，但電傳操縱系統(tǒng)存在可靠性低、成本高、易受雷擊和電磁脈沖干擾等缺點(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優(yōu)點(diǎn)。此外，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)軍用直升機(jī)的穩(wěn)定性和可操縱性；使自動駕駛儀系統(tǒng)具有更大的靈活性，同時也能減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)。目前，一些國家正在大力開發(fā)這項技術(shù)，預(yù)計光傳操縱系統(tǒng)在未來將逐步投入實際應(yīng)用。

生存性設(shè)計技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化

提高生存性仍將是軍用直升機(jī)當(dāng)前及未來發(fā)展的關(guān)鍵。軍用直升機(jī)生存性技術(shù)主要包括以下幾個方面：一是隱身技術(shù)：主要是防目視、噪音、紅外和雷達(dá)探測技術(shù)。通過各種技術(shù)措施，全面提高軍用直升機(jī)的隱身性能。二是降低易損性技術(shù)：主要是多余度設(shè)計、破損安全設(shè)計以及裝甲保護(hù)設(shè)計技術(shù)。三是耐墜毀設(shè)計技術(shù)：主要是機(jī)體耐墜毀設(shè)計、起落架耐墜毀設(shè)計、座椅耐墜毀設(shè)計以及耐墜毀燃油系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。四是自防御措施：主要是提高軍用直升機(jī)的自我保護(hù)能力，其中包括電子、雷達(dá)干擾措施和高效誘騙技術(shù)。五是逃生技術(shù)：當(dāng)軍用直升機(jī)被擊中而不能繼續(xù)飛行時，必須為飛行員提供有效的逃生途徑，確保飛行員安全逃離直升機(jī)并等待救援。

動力裝置技術(shù)大大提高

現(xiàn)代軍用直升機(jī)動力裝置正朝著改善維護(hù)性、提高可靠性、降低使用成本、提升直升機(jī)性能的方向發(fā)展。發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕、功率大、燃油消耗少，實現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)、數(shù)字化控制和狀態(tài)實時監(jiān)控；傳動系統(tǒng)不僅傳輸功率大，并且具有抗彈擊和干運(yùn)轉(zhuǎn)能力，因此大大提高了動力裝置的可靠性；發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道除/防冰技術(shù)日趨成熟，有效擴(kuò)展了軍用直升機(jī)應(yīng)用范圍；發(fā)動機(jī)紅外抑制技術(shù)廣泛采用，全面提高了軍用直升機(jī)生存性；模塊化設(shè)計減少了發(fā)動機(jī)零部件數(shù)量，便于更換和維護(hù)；數(shù)字化控制和狀態(tài)實時監(jiān)控實現(xiàn)了視情維護(hù)，降低了使用成本，提高了直升機(jī)的安全性；更大的功重比促進(jìn)了直升機(jī)全機(jī)性能的提高，提升了直升機(jī)的機(jī)動能力。

新構(gòu)型技術(shù)研究日益深入

開展新構(gòu)型研究，主要目的就是利用各種技術(shù)手段突破常規(guī)構(gòu)型直升機(jī)的速度限制，提高飛行性能，改善操縱品質(zhì)，以滿足未來對高速遠(yuǎn)航程軍用直升機(jī)裝備的需求。

在新構(gòu)型探索領(lǐng)域，美國一直走在世界的前沿。例如，西科斯基公司在進(jìn)行S-97升力（旋翼）-推力（推進(jìn)螺旋槳）復(fù)合式直升機(jī)的技術(shù)驗證；皮亞塞基公司在開展H-60升力（旋翼-機(jī)翼）-推力（涵道螺旋槳)復(fù)合式直升機(jī)的研究；波音公司則一直在進(jìn)行一種“鴨”式旋翼/機(jī)翼概念驗證機(jī)X-50A“蜻蜒”的研究；美國NASA和西科斯基公司正在開展可變直徑旋翼研究，以便將這種旋翼應(yīng)用于傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，使其飛行速度可達(dá)800千米/小時。一旦這些新構(gòu)型得到驗證，技術(shù)獲得突破，必將深刻影響到世界軍用直升機(jī)的技術(shù)發(fā)展方向和應(yīng)用前景。

NH90直升機(jī)

結(jié) 語

通過以上分析可以看出：新軍事變革和現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需求是推動世界軍用直升機(jī)型號及技術(shù)不斷發(fā)展的原動力，模塊化和無人化是國外軍用直升機(jī)裝備體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的兩大新趨勢，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化是世界軍用直升機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新方向，新概念和新技術(shù)的研究與使用是促進(jìn)軍用直升機(jī)更快更好發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。

為順應(yīng)世界軍用直升機(jī)裝備與技術(shù)發(fā)展潮流，有力推動我國軍用直升機(jī)裝備和技術(shù)的快速發(fā)展，滿足我國國防軍事裝備現(xiàn)代化建設(shè)需要，我們必須做到：

自主創(chuàng)新。把發(fā)展基點(diǎn)放在自主創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新上，努力解決制約因素，不斷提高直升機(jī)的自我發(fā)展能力。

重點(diǎn)突破。堅持需求牽引，技術(shù)推動，聚焦力量，集中資源，努力在影響軍用直升機(jī)裝備建設(shè)的關(guān)鍵問題上求突破。建立健全以軍事需求為牽引，以軍隊科研機(jī)構(gòu)為龍頭，聯(lián)合工業(yè)部門的軍民融合直升機(jī)技術(shù)創(chuàng)新體系，為實現(xiàn)軍用直升機(jī)裝備可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。正確處理質(zhì)量與數(shù)量、機(jī)械化與信息化、當(dāng)前急需與長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)系，努力實現(xiàn)軍用直升機(jī)裝備全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。

完善體系。固強(qiáng)補(bǔ)弱，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，軍地融合，系統(tǒng)配套，逐步形成完善的軍用直升機(jī)裝備體系。

責(zé)任編輯：劉璐瑤