全面提升

溫杰

作為美國海軍陸戰(zhàn)隊重點發(fā)展的新一代運輸平臺，CH-53K重型直升機(jī)在歷經(jīng)數(shù)次延期后，終于進(jìn)入到期待已久的低速初始生產(chǎn)階段，為美國兩棲作戰(zhàn)裝備的升級換代鋪平了道路。

4月4日，洛馬公司對外宣布，CH-53K計劃成功通過了美國國防部采購委員會（DAB）的全面評審，達(dá)到了“里程碑C”，將從工程與制造發(fā)展（EMD）階段進(jìn)入到生產(chǎn)與部署（PD）階段。此舉表明，“種馬之王”（King Stallion）經(jīng)過一年多的試飛后，證明了在成熟度和可靠性方面完全滿足美國海軍陸戰(zhàn)隊的要求，獲準(zhǔn)進(jìn)入到低速初始生產(chǎn)階段，標(biāo)志著西科斯基公司朝著向海軍陸戰(zhàn)隊交付最新作戰(zhàn)能力的目標(biāo)邁出了關(guān)鍵一步。

研制項目步入正軌

21世紀(jì)初，隨著美國在全球展開反恐戰(zhàn)爭，CH-53E直升機(jī)在阿富汗、伊拉克以及非洲之角持續(xù)執(zhí)行了作戰(zhàn)裝備運輸、前線部隊運送和戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)機(jī)組人員救援等任務(wù)，甚至還在2004年印度洋海嘯等人道主義救援行動中發(fā)揮了重要作用。在這種頻繁出動的情況下，“超級種馬”的作戰(zhàn)使用率已經(jīng)達(dá)到了正常情況下的3倍，一直處在超負(fù)荷狀態(tài)，逐步感到力不從心，迫切需要補充數(shù)量和提升性能。

為此，美國海軍陸戰(zhàn)隊提出了CH-53X“未來種馬”（Future Stallion）項目，初衷是對CH-53E直升機(jī)實施延壽和改進(jìn)，重點放在換裝新型發(fā)動機(jī)，力求滿足從艦到岸運輸人員、裝備和補給的需求。2003年底，美國國防部根據(jù)海軍完成的一項選擇性分析研究，接受了“制造新機(jī)是成本效益最好方案”的建議，直接確定西科斯基公司成為CH-53X項目的主承包商。

2004年，海軍陸戰(zhàn)隊在全面考慮了未來作戰(zhàn)需求后，開始考慮發(fā)展一種衍生型平臺，主要任務(wù)是完成重型武器和大型裝備的兩棲作戰(zhàn)運輸，于是放棄了為CH-53E直升機(jī)更換發(fā)動機(jī)的計劃，轉(zhuǎn)而決定在“超級種馬”基礎(chǔ)上重新設(shè)計結(jié)構(gòu)和換裝系統(tǒng)的升級，全面提升各方面性能。當(dāng)時，海軍陸戰(zhàn)隊初步考慮采購156架CH-53E直升機(jī)的衍生型，實現(xiàn)“一對一”的機(jī)型換裝。

于是，美國海軍陸戰(zhàn)隊正式出臺了重型空運替代（HLR）計劃，希望在2013-2015年間開始制造新的平臺。2005年12月22日，美國國防部正式批準(zhǔn)了CH-53K項目。2006年4月5日，西科斯基公司獲得一份價值35億美元的系統(tǒng)研制與驗證（SDD）合同，為海軍陸戰(zhàn)隊研制CH-53E直升機(jī)的全新替代機(jī)型。

按照最初計劃，CH-53K直升機(jī)應(yīng)在2012年首飛，從2015年開始低速初始生產(chǎn)，在當(dāng)年交付第一架直升機(jī)。然而，該項目自從2005年進(jìn)入研制與發(fā)展階段后，出現(xiàn)了費用上漲和進(jìn)度延期。直到2010年，CH-53K項目才重新步入正軌。當(dāng)年4月1日，海軍陸戰(zhàn)隊決定增加裝備數(shù)量，最終采購200架CH-53K直升機(jī)。

2014年5月5日，西科斯基飛機(jī)公司終于推出了首架CH-53K原型機(jī)，但在地面測試中又遇到了傳動系統(tǒng)的技術(shù)問題，導(dǎo)致首飛時間一再推遲。直到2015年10月27日，CH-53K原型機(jī)才在位于佛羅里達(dá)州西棕櫚灘的飛行發(fā)展中心完成了首次飛行，在距離地面9米多的高度持續(xù)飛行了30分鐘。此舉標(biāo)志著了試飛工作正式啟動，

為凸顯這種新型裝備的重要地位，美國海軍陸戰(zhàn)隊司令部將CH-53K直升機(jī)命名為“種馬之王”。就衍生發(fā)展而言，該機(jī)雖然承襲了CH-53直升機(jī)的命名序列，但是在總體設(shè)計上可謂脫胎換骨，將多項新技術(shù)和多種新系統(tǒng)集成到全新機(jī)體結(jié)構(gòu)中。

動力裝置功不可沒

按照美國海軍陸戰(zhàn)隊的未來作戰(zhàn)概念，CH-53K直升機(jī)將扮演一個“超級搬運工”的重要角色，能夠?qū)⒄麄€海上遠(yuǎn)征部隊及其裝備從兩棲攻擊艦空運到岸。從改進(jìn)升級來看，CH-53K直升機(jī)大幅度提升了作戰(zhàn)性能，實際上可以看作是一個全新設(shè)計的型號。研制過程中，西科斯基公司通過廣泛采用新技術(shù)和新系統(tǒng)，大幅度提升了載重、航程和高溫高原性能，同時大大降低了維修和使用成本。其中，全新研制的T408-GE-400渦軸發(fā)動機(jī)在實現(xiàn)這些性能指標(biāo)方面功不可沒。

T408發(fā)動機(jī)在研制階段的編號為GE38-1B型，充分利用了GE27發(fā)動機(jī)技術(shù)驗證計劃和美國海軍T407渦槳發(fā)動機(jī)的一些先進(jìn)設(shè)計，在同級別渦軸發(fā)動機(jī)中擁有非常先進(jìn)的技術(shù)。它采用了最新的氣動設(shè)計、先進(jìn)的冷卻構(gòu)型和耐腐蝕的新材料。與CH-53E直升機(jī)上使用的T64發(fā)動機(jī)相比，壓氣機(jī)采用了整體葉盤、無螺栓轉(zhuǎn)子，具有更好的可靠性；渦輪減少了導(dǎo)向器和轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)目；在結(jié)構(gòu)方面減少了60%的零部件數(shù)目，使維護(hù)和使用成本降低了63%。

CH-53K直升機(jī)采用了3臺T408發(fā)動機(jī)。為了避免性能退化，每臺T408發(fā)動機(jī)的進(jìn)口處都集成了一種發(fā)動機(jī)空氣顆粒物防護(hù)系統(tǒng)（EAPPS），可以防止外界環(huán)境中的沙、塵等污染物吸入發(fā)動機(jī)，進(jìn)而引起部件效率降低。EAPPS由美國唐納森航空與防務(wù)公司設(shè)計和研制，采用了“層管”專利技術(shù)，是一種重量輕、高效率的過濾系統(tǒng)，幾乎無需維護(hù)。

經(jīng)過嚴(yán)格的認(rèn)證程序，T408發(fā)動機(jī)的累積試驗時間已經(jīng)超過了4500小時，顯示出了十分優(yōu)異的性能參數(shù)和設(shè)計要求的穩(wěn)定裕度。它的功率達(dá)到7500軸馬力，比T64發(fā)動機(jī)增加60%，不僅使CH-53K直升機(jī)的飛行速度增加了37千米/時，還顯著增大了有效負(fù)載能力，而且耗油率降低了18%，從而將航程延長到852千米。

憑借著T408發(fā)動機(jī)的優(yōu)異性能，CH-53K直升機(jī)明顯提升了高溫高原環(huán)境下任務(wù)能力，在吊掛14000千克外部載荷情況下，作戰(zhàn)半徑超過了200千米，超出了美國海軍陸戰(zhàn)隊員提出的關(guān)鍵性能指標(biāo)。典型任務(wù)之一是，CH-53K直升機(jī)可以同時吊掛兩輛聯(lián)合輕型戰(zhàn)術(shù)車輛（JLTV）。

然而，T408發(fā)動機(jī)在2016年的試飛中偶然出現(xiàn)過幾次熄火故障，一度令CH-53K計劃停滯不前。當(dāng)時，CH-53K原型機(jī)在著陸過程中，其中一臺發(fā)動機(jī)突然熄火，瞬時減少的輸出功率，突然改變了飛行姿態(tài)，令飛行員大吃一驚。其后，試飛團(tuán)隊嘗試在空中再現(xiàn)這種故障，但是并未出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，借助儀器測試表明，故障可能是由燃油管路振動導(dǎo)致空氣混入所引發(fā)。

旋翼系統(tǒng)不斷優(yōu)化

為了滿足海軍陸戰(zhàn)隊提出的運輸能力要求，西科斯基公司還專門為CH-53K直升機(jī)換裝了復(fù)合材料槳葉和新型傳動系統(tǒng)，從而獲得了3倍于CH-53E直升機(jī)的載重能力。據(jù)西科斯基公司介紹，這只是通過性能計算獲得的結(jié)果，如果考慮到實際應(yīng)用范圍，這一數(shù)據(jù)將達(dá)到接近4倍。除了增加發(fā)動機(jī)的輸出功率外，大幅度增加的升力還來自于優(yōu)化槳葉的氣動性能。

CH-53K直升機(jī)主旋翼采用了高性能的第四代復(fù)合材料槳葉。新的復(fù)合材料槳葉長10.67米，葉弦寬度0.91米，槳葉面積增大12%，并采用了新的翼型，特別是采用槳尖下反設(shè)計，以減小阻力，進(jìn)一步增加了懸停和前飛時的性能。在結(jié)構(gòu)上，新型復(fù)合材料槳葉的根部設(shè)計了套箍附件，可以直接將主旋翼固定在柔性槳轂上。這種彈性鉸接式鈦合金旋翼頭無需專用工具或多余的緊固件，將槳轂零件數(shù)量減少一半。此外，尾槳也采用了新的槳葉，槳盤面積也增加了15%。

與現(xiàn)役CH-53E直升機(jī)相比，CH-53K直升機(jī)的最大起飛重量達(dá)到39916千克，超出了6575千克。為避免增加艦上停放面積，該機(jī)承襲了主旋翼的數(shù)目和長度，并保留了自動折疊槳葉的功能，以滿足艦載使用所要求的嚴(yán)格空間限制。

在設(shè)計過程中，西科斯基公司的研制人員發(fā)現(xiàn)，如果按比例放大CH-53E直升機(jī)的行星減速器，直接用于驅(qū)動CH-53K直升機(jī)所需的功率級別，可能會導(dǎo)致主減速器太重而無法飛行。因此，西科斯基公司決定采用原本為RAH-66“科曼奇”直升機(jī)設(shè)計的一種分扭式傳動技術(shù)，可以確保主減速器具有更輕的部件重量和冗余度，以保持更長的高速飛行時間。

全新設(shè)計的主減速器有3個輸入模塊，每個模塊分別從一臺發(fā)動機(jī)獲得功率，并均勻分配到4根柔性軸上，通過輸出裝置再傳輸給主旋翼。這些管狀軸可以適應(yīng)不同載荷之間存在的微小差異，使傳動過程具備自平衡能力，可以將每根柔性軸傳輸?shù)淖畲筝d荷減小到103%扭矩，而傳統(tǒng)的剛性軸則必須承擔(dān)120%扭矩，顯然有效地減輕了重量。根據(jù)設(shè)計要求，在輸出功率不超過19000軸馬力時，主減速器具有30分鐘干運轉(zhuǎn)能力。

裝載能力顯著增強

與CH-53E直升機(jī)相比，CH-53K直升機(jī)在總體設(shè)計上相差不大，沿襲了半硬殼式結(jié)構(gòu)和單旋翼、尾槳式布局，但所有殼體和桁架都采用碳纖維復(fù)合材料，不僅減輕了結(jié)構(gòu)重量，還降低了振動水平。該機(jī)的尾梁向左偏斜20度，左側(cè)安裝有4葉尾槳，右側(cè)安裝有平尾，可以提供一部分升力和擴(kuò)大重心的移動范圍。為適應(yīng)艦上停放，該機(jī)在自動折疊主旋翼后，總長度為30，18米。

與E型直升機(jī)只能吊運單個載荷不同，CH-53K直升機(jī)在機(jī)身下設(shè)置了3個吊掛位置，可以在一次飛行中完成在不同地點投放3種載荷的任務(wù)。為此，該機(jī)在機(jī)身下部采用了鈦合金框架，可以直接吊運各種有效載荷。

與E型相比，CH-53K直升機(jī)在保持機(jī)艙長度9.14米的基礎(chǔ)上，將外部寬度減少了12.7厘米，因此機(jī)身看上去略顯苗條。研制人員在設(shè)計過程中增大了機(jī)身兩側(cè)的浮筒尺寸，使其內(nèi)部攜帶的燃油量相當(dāng)于E型上的浮筒內(nèi)油箱與“蝙蝠翼”副油箱之和。據(jù)介紹，每個浮筒內(nèi)都裝有兩個自密封袋式油箱，可以容納8700升燃油，使CH-53K直升機(jī)的機(jī)載燃油總量達(dá)到7070千克。此外，該機(jī)還保留了空中受油系統(tǒng)。

機(jī)艙內(nèi)部寬度增加了30.56厘米，達(dá)到2.74米，高度略微增加到1.98米，使得內(nèi)部空間更大，不僅可以攜帶兩個標(biāo)準(zhǔn)的463升貨盤，分別承載4535千克的貨物，甚至能夠直接裝進(jìn)一輛“悍馬”。根據(jù)補給任務(wù)需要，地勤人員可以容易地移走機(jī)艙內(nèi)的座椅，以容納兩個463升貨盤，從而將事先集中包裝好的各種軍需物資以模塊方式快速裝機(jī)，直接運送至前線。

2016年5月26日，CH-53K原型機(jī)在試飛中實現(xiàn)了外部吊掛9071千克載荷的能力，其后在6月23日實現(xiàn)了在無地面效應(yīng)情況下，吊掛12258千克的外部載荷懸停的優(yōu)異性能，從而在飛行試驗中達(dá)到了一個重要里程碑。接著，海軍陸戰(zhàn)隊在10月21日完成了初步作戰(zhàn)測試，證實了CH-53K直升機(jī)的關(guān)鍵性能完全達(dá)到設(shè)計要求。

CH-53K直升機(jī)的機(jī)組人員由兩名飛行員、兩名機(jī)務(wù)軍官和一名機(jī)械員。除了飛行員外，其余3人各自操作一挺50口徑（12.7毫米）機(jī)槍，這些武器分別安裝在左右兩側(cè)艙門和后艙門。為了確保安全，3人身上均連接有系留繩，另一端與機(jī)艙頂部的一個滑輪相連接，這一安全措施在機(jī)艙地板上的活動門打開以支持外部載荷操作時特別重要。

目前，CH-53E直升機(jī)設(shè)計有較大的活動門，此前曾經(jīng)多次出現(xiàn)過美國海軍陸戰(zhàn)隊員在活動門打開時意外跌落下去的事故，因此，這個活動門又被通俗地稱作“地獄之門”。為了防止這種意外再次發(fā)生，CH-53K直升機(jī)設(shè)計專門減小了活動門的尺寸，但機(jī)長仍然可以借此觀察到這種重型直升機(jī)所掛載的各類外部載荷的情況。此外，這個活動門還支持快速繩降。

機(jī)載設(shè)備全面升級

針對CH-53E直升機(jī)存在著駕駛艙缺乏良好視野的突出問題，西科斯基公司將CH-53K直升機(jī)的側(cè)面窗戶進(jìn)一步向下延伸，使飛行員的側(cè)向視野增加了12度以上，更加有利于著艦。當(dāng)這種設(shè)計與電傳飛控系統(tǒng)相結(jié)合后，CH-53K直升機(jī)在著艦時更是具備了前所未有的能力。

繼S-92驗證機(jī)等三種直升機(jī)后，CH-53K直升機(jī)成為西科斯基公司的第四種采用電傳飛行控制系統(tǒng)的直升機(jī)，引入了具有觸覺提示功能的側(cè)桿循環(huán)控制器，旨在改善操縱品質(zhì)，可以在視覺條件逐步變差的條件下，通過采用增強電傳操縱模式，提供更好的穩(wěn)定性和控制能力。借助于著艦控制模式，飛行員無論是否能看到外邊，都可以通過飛控系統(tǒng)減速并控制直升機(jī)從初始點飛向著艦區(qū)，在著艦點上方30米進(jìn)入一個完美的耦合懸停狀態(tài)，最后平穩(wěn)地降落在甲板上。

電傳飛控系統(tǒng)還有助于增加直升機(jī)的任務(wù)能力，機(jī)組人員通過飛控系統(tǒng)自動地控制直升機(jī)，能在飛行期間重新規(guī)劃任務(wù)。海軍陸戰(zhàn)隊的飛行員將采用聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)（JMPS）來制訂一項任務(wù)。該系統(tǒng)為快速、準(zhǔn)確地規(guī)劃任務(wù)提供信息、自動化工具和決策輔助工具，具體是通過插入兩個移動存儲介質(zhì)來加載任務(wù)數(shù)據(jù)，其中一個用于飛機(jī)的任務(wù)系統(tǒng)，另一個用于維護(hù)系統(tǒng)。

CH-53K直升機(jī)的另外一個明顯變化是全面換裝了新型數(shù)字式駕駛艙和開放式系統(tǒng)架構(gòu)，在技術(shù)上基于羅克韋爾一柯林斯公司研制的通用航空電子架構(gòu)系統(tǒng)（CAAS），并充分借鑒了S-92直升機(jī)的航空電子設(shè)備管理系統(tǒng)（AMS）。駕駛艙的前部裝有5臺液晶顯示器，具有任務(wù)管理、傳感器顯示、數(shù)據(jù)鏈以及武器控制等功能，提供了更加友好的人機(jī)交互界面。新的駕駛艙不僅增強了飛行員的態(tài)勢感知能力，滿足其對作戰(zhàn)空間的需求，還與美國海軍和陸軍的直升機(jī)保持高度通用，實現(xiàn)互操作性。

此外，CH-53K直升機(jī)還加裝了諾格公司研制的LN-251嵌入式全球定位系統(tǒng)/光纖慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，以滿足精確導(dǎo)航需求，并在機(jī)頭下方保留了雷神公司生產(chǎn)的AAQ-29前視紅外轉(zhuǎn)塔，可以更好地監(jiān)視下方目標(biāo)，遠(yuǎn)距離截獲目標(biāo)，實現(xiàn)低空導(dǎo)航。

同時，該機(jī)在機(jī)頭前部、機(jī)身兩側(cè)分別加裝了AAQ-24定向紅外自我防御系統(tǒng)（IRCM）、箔條/曳光彈、激光告警接收機(jī)和一個對抗小型武器射擊的敵方火力指示器，進(jìn)一步增強了生存能力。

潛在用戶表示意向

隨著CH-53K直升機(jī)投入生產(chǎn)，西科斯基公司將從2019年起向美國海軍陸戰(zhàn)隊交付首批作戰(zhàn)裝備。美國海軍的2017CH-S3K直升機(jī)采用了全新的駕駛艙布局財年預(yù)算文件顯示，將在2019年第二季度開始初始作戰(zhàn)測試與評估，預(yù)計在2020年第一季度達(dá)到初始作戰(zhàn)能力。2024年，CH-53K直升機(jī)將達(dá)到全速生產(chǎn)狀態(tài)，年產(chǎn)量達(dá)到24架。目前估算，CH-53K直升機(jī)的單機(jī)價格大約為8700萬美元。

CH-53K直升機(jī)將作為美國海軍陸戰(zhàn)隊航空作戰(zhàn)分隊（AcE）的重型運輸平臺，在未來空中特遣部隊中扮演不可或缺的重要角色。未來，海軍陸戰(zhàn)隊將200架CH-53K直升機(jī)陸續(xù)裝備8個飛行中隊、1個訓(xùn)練中隊和1個預(yù)備役中隊。但是，從美國政府不斷削減的防務(wù)預(yù)算來看，CH-53K直升機(jī)的最終訂購數(shù)量將根據(jù)國會的資金分配和國防部的武器采購優(yōu)先順序決定。

美國海軍也表示出對CH-53K直升機(jī)的興趣，正在評估用其替代現(xiàn)役MH-53垂直補給和掃雷直升機(jī)的可行性。目前，美國海軍裝備有32架MH-53系列直升機(jī)，主要承擔(dān)海上掃雷和人道主義救援等任務(wù)，預(yù)計使用到2020年，到時將需要一種替代機(jī)型。無疑，CH-53K直升機(jī)將成為首選。

與此同時，西科斯基公司正在借助美國海軍的影響力加緊開拓國際市場。目前，美國海軍正在與多個國外用戶展開談判，其中的一些意向有望轉(zhuǎn)化為軍售合同。

201 5年8月初，以色列空軍就采購CH-53K直升機(jī)的相關(guān)事宜形成了一份正式的作戰(zhàn)需求文件，將其列為下一步優(yōu)先級采購的裝備之一。早在1969年，以色列空軍就開始裝備CH-53A直升機(jī)，其后陸續(xù)引進(jìn)了C、D和E等型號，命名為“亞斯烏爾”（Yasur），使用時間已經(jīng)超過30年。

2009年夏天，以色列空軍決定逐步退役自行升級的“亞斯烏爾”2000型直升機(jī)，在全面評估了多個候選方案后，最后選定CH-53K直升機(jī)作為后繼機(jī)。對此，以色列空軍高官表示，雖然V-22運輸機(jī)已經(jīng)列入立即購買清單中，但CH-53K直升機(jī)憑借著出色的重型運輸能力，將在未來直升機(jī)機(jī)隊中占據(jù)重要位置。

在歐洲，德國陸軍擁有大約80架CH-53G型，其中40架是由較老的CH-53D型號升級而來。根據(jù)特種部隊作戰(zhàn)和搜索救援等任務(wù)需求，德國陸軍希望盡快替換掉現(xiàn)役CH-53G直升機(jī)，而歐洲防務(wù)局提出的“未來運輸直升機(jī)”（FTH）計劃尚處于設(shè)計和研制中，為CH-53K直升機(jī)的出口留出了機(jī)會。

目前，德國國防部已經(jīng)將候選機(jī)型范圍縮小為CH-53K和CH-47F直升機(jī)，目標(biāo)是在2022年接收第一架全新的重型直升機(jī)。這意味著必須在2018年內(nèi)簽署采購合同，因此將在今年內(nèi)發(fā)布一份投標(biāo)要求，其中空中加油能力必不可少。毫無疑問，贏得這份訂單將成為西科斯基在近期的一項主要任務(wù)。

編輯：石堅