美軍下一代直升機(jī)的需求與競(jìng)爭(zhēng)

于琦

美國(guó)陸軍希望“未來(lái)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(jìn)入敵對(duì)區(qū)域、對(duì)地面部隊(duì)進(jìn)行支援，以及承擔(dān)一些時(shí)效性更強(qiáng)的任務(wù)的能力，同時(shí)還能夠提升生存能力和反應(yīng)能力。而運(yùn)輸直升機(jī)和武裝直升機(jī)之間通用性的提高則能夠降低研發(fā)費(fèi)用，降低訓(xùn)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(jì)劃。FVL項(xiàng)目最初旨在2030年全面替換美國(guó)陸軍現(xiàn)有的UH-60、AH-64、CH-47和OH-58直升機(jī)。按照美國(guó)陸軍的航空現(xiàn)代化計(jì)劃，F(xiàn)VL的一個(gè)分支計(jì)劃“未來(lái)遠(yuǎn)程突擊飛行器”（FLRAA：FutureLongRangeAssaultAircraft）的成果將會(huì)用來(lái)取代陸軍現(xiàn)役的部分UH-60“黑鷹”和AH-64“阿帕奇”直升機(jī)。另一個(gè)分支計(jì)劃“未來(lái)攻擊偵察飛行器”（FARA：FutureAttackReconnaissanceAircraft）的成果將被用來(lái)取代OH-58D直升機(jī)。FVL包含了從小型到重型的整個(gè)系列，在規(guī)模、范圍和費(fèi)用上將與F-35項(xiàng)目類似。

“未來(lái)遠(yuǎn)程突擊飛行器”（FLRAA）的成果將會(huì)用來(lái)取代UH-60“黑鷹”

“未來(lái)攻擊偵察飛行器”（FARA）的成果將被用來(lái)取代OH-58D直升機(jī)

AH-64“阿帕奇”直升

西科斯基- 波音參與FLRAA競(jìng)標(biāo)的SB-1直升機(jī)作戰(zhàn)效果圖

要能執(zhí)行那些任務(wù)？

輕型攻擊偵察任務(wù)需求

美國(guó)陸軍對(duì)FARA的描述是小型和能在多域戰(zhàn)中實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)性作戰(zhàn)的高性能平臺(tái)，用于未來(lái)的偵察、攻擊、突襲及運(yùn)輸任務(wù)。

性能指標(biāo)包括：地形跟隨最大飛行速度為378千米/小時(shí)，無(wú)空中加油的作戰(zhàn)半徑大于240千米，最低任務(wù)留空時(shí)間為2小時(shí)（偵察及攻擊任務(wù)，距基地315千米）或30分鐘（突襲任務(wù)，距基地424千米）。最小內(nèi)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(jì)算），并且應(yīng)具備在高度1829米、35℃環(huán)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(yuǎn)程突擊任務(wù)需求

FLRAA用于取代現(xiàn)役的“阿帕奇”和“黑鷹”直升機(jī)，承擔(dān)城市內(nèi)安全保障、攻擊、海上攔截、醫(yī)療后送、災(zāi)難救援及戰(zhàn)斗搜救任務(wù)。

最基本的共有特性包括：高溫高原環(huán)境下作戰(zhàn)半徑424～795千米，巡航速度426～574千米/小時(shí)。有效載荷方面，要求內(nèi)載達(dá)到1587～1814千克，外載達(dá)到2722～3629千克。

所有型別還應(yīng)能夠裝備可攻擊100～3000米內(nèi)任意目標(biāo)的精確制導(dǎo)武器，以及360°攻擊范圍的機(jī)槍（炮）塔。此外，所有型別還應(yīng)能夠搭載到當(dāng)前的海軍艦船和固定翼運(yùn)輸機(jī)內(nèi)運(yùn)輸。

貝爾公司參與FARA競(jìng)標(biāo)的貝爾360作戰(zhàn)效果圖

需要具備哪些技術(shù)性能？

“未來(lái)攻擊偵察直升機(jī)”的技術(shù)性能要求

根據(jù)征詢書(shū)，美軍對(duì)“未來(lái)攻擊偵察直升機(jī)”要求，包括駕駛系統(tǒng)采用人工智能技術(shù)，至少部分時(shí)間可以無(wú)人駕駛模式飛行;可以使用一個(gè)安全的通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制專用無(wú)人機(jī);同時(shí)具有傳統(tǒng)偵察直升機(jī)不具備的速度和航程優(yōu)勢(shì);采用一個(gè)開(kāi)放式架構(gòu)，易于升級(jí)和改進(jìn);最大飛行速度高達(dá)378千米/小時(shí)，作戰(zhàn)半徑不低于240千米。

——人工智能，可無(wú)人自主執(zhí)行某些任務(wù)，即所謂的“可選有人駕駛”。

——安全的通信網(wǎng)絡(luò)，可控制無(wú)人機(jī)，使其進(jìn)入最危險(xiǎn)的作戰(zhàn)空域，此即所謂有人/ 無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)概念。

——模塊化開(kāi)放式系統(tǒng)架構(gòu)，可對(duì)軟硬件快速升級(jí)，只要滿足通用化標(biāo)準(zhǔn)要求。

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

——適應(yīng)城區(qū)作戰(zhàn)的尺寸，包括旋翼、機(jī)身和機(jī)翼在內(nèi)，寬不超過(guò)12.2米、長(zhǎng)不超過(guò)14.2米，可沿城市街道飛行以躲避敵方雷達(dá)。

——較大的作戰(zhàn)半徑。

“未來(lái)遠(yuǎn)程突擊直升機(jī)”的技術(shù)要求

除美國(guó)陸軍外，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和特種作戰(zhàn)司令部也對(duì)FLRAA的部分指標(biāo)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(biāo)值是518千米/小時(shí);海軍陸戰(zhàn)隊(duì)要求的目標(biāo)值是546千米/小時(shí)。

在航程方面，美陸軍提出的無(wú)加油作戰(zhàn)半徑的目標(biāo)值是556千米。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的要求高于陸軍，其無(wú)加油作戰(zhàn)半徑的目標(biāo)值是724千米。特種作戰(zhàn)司令部認(rèn)可陸軍提出的要求。

在部署性方面，特種作戰(zhàn)司令部要求FLRAA能用空軍C-17運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)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(zhàn)隊(duì)希望運(yùn)輸型FLRAA能內(nèi)置一門(mén)航炮，希望攻擊型能攜帶更多的武器。

在人員運(yùn)輸方面，陸軍和特種作戰(zhàn)部隊(duì)希望除了飛行員外還能載12人。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)認(rèn)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(jī)想像圖

進(jìn)度和費(fèi)用要求

“未來(lái)攻擊偵察直升機(jī)”的進(jìn)度和費(fèi)用要求

美國(guó)陸軍于2018年10月啟動(dòng)了“未來(lái)攻擊偵察飛行器”（FARA）的競(jìng)標(biāo)，計(jì)劃2020～2023年完成最終設(shè)計(jì)，2022年進(jìn)行原型機(jī)首飛，測(cè)試將在2023財(cái)年第一季度開(kāi)始，于2024年開(kāi)始生產(chǎn)，預(yù)計(jì)到2028年具備初始作戰(zhàn)能力并進(jìn)行批生產(chǎn)，2030年列裝。

具體為，2019年6月前，美陸軍授出4～6份初始設(shè)計(jì)合同;2020年3月前，美陸軍選定兩家承包商以進(jìn)行最終設(shè)計(jì)，并制造兩架競(jìng)爭(zhēng)型原型機(jī)，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(jī)首飛;2023年進(jìn)行飛行試驗(yàn)。承包商和軍方將聯(lián)合進(jìn)行9個(gè)月的試飛，主要進(jìn)行安全性和飛行包線試驗(yàn)，此后的3個(gè)月將由軍方單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn);2024年，美陸軍將選定一家承包商并進(jìn)行生產(chǎn)。

美陸軍設(shè)定FARA的最高出廠單價(jià)（只是單純的制造價(jià)格，不包括研制費(fèi)）不超過(guò)3000萬(wàn)美元。美陸軍為FARA設(shè)定的每飛行小時(shí)費(fèi)用（CPFH）不超過(guò)4200美元，“阿帕奇”的CPFH通常為6000～7000美元。一般來(lái)說(shuō)，使用費(fèi)用，比如燃油費(fèi)嚴(yán)重依賴飛行器的重量，F(xiàn)ARA比“阿帕奇”更小更輕，因此價(jià)格和使用費(fèi)用更低。

AVX-L3團(tuán)隊(duì)的CCH概念

“未來(lái)遠(yuǎn)程突擊直升機(jī)”的進(jìn)度和費(fèi)用要求

美陸軍對(duì)FLRAA項(xiàng)目的時(shí)間要求為：2021年授出合同，2023財(cái)年第二季度完成初步設(shè)計(jì)評(píng)審，2024年度首飛，2024財(cái)年第四季度完成關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審，2030年第二季度裝備第一支作戰(zhàn)部隊(duì)。特種作戰(zhàn)司令部和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的時(shí)間要求將比陸軍的延后兩年。預(yù)計(jì)FLRAA將服役50年，直至2080年。

陸軍是唯一規(guī)定了目標(biāo)價(jià)格的軍種：每架FLRAA的制造成本不超過(guò)4300萬(wàn)美元（這比當(dāng)前裝備的UH-60M直升機(jī)的單價(jià)高得多，UH-60M在2019財(cái)年的平均單價(jià)為2000萬(wàn)美元）。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)型和特種作戰(zhàn)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(jìng)爭(zhēng)機(jī)型

FARA的5個(gè)參加競(jìng)標(biāo)的團(tuán)隊(duì)分別是：貝爾公司、波音公司、卡瑞姆飛機(jī)公司、西科斯基飛機(jī)公司和AVX航空公司與L3技術(shù)公司聯(lián)合團(tuán)隊(duì)。已經(jīng)公開(kāi)的5種原始方案中，除了貝爾公司采用常規(guī)直升機(jī)布局外，其它的都采用了美軍目前正在積極發(fā)展的新構(gòu)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(guó)國(guó)防部宣布西科斯基公司和貝爾公司的競(jìng)標(biāo)方案進(jìn)入FARA計(jì)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(jìng)標(biāo)的貝爾360原型機(jī)設(shè)計(jì)方案。其是5家競(jìng)標(biāo)公司中唯一采用常規(guī)構(gòu)型的，不存在太多的新技術(shù)挑戰(zhàn)，在經(jīng)濟(jì)性、可靠性、可用性等方面都優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。貝爾360的特點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性好和殺傷力強(qiáng)，配備了模塊化的開(kāi)放系統(tǒng)從而使其具備執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務(wù)的能力，同時(shí)具備可持續(xù)發(fā)展的能力，意味其能夠衍生出多種不同用途的型號(hào)。這些特點(diǎn)都能保證直升機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上安全地為陸軍提供全面的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力。最為關(guān)鍵的是，該機(jī)采用了低成本、高可靠性的傳統(tǒng)直升機(jī)布局方式，無(wú)論是技術(shù)難度，還是研發(fā)經(jīng)費(fèi)顯然在所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中最低，從而為美國(guó)陸軍提供了一種風(fēng)險(xiǎn)較低的選擇。

卡瑞姆公司AR-40概念

AVX-L3團(tuán)隊(duì)的AVX-L3 CCH

美國(guó)陸軍推動(dòng)FARA項(xiàng)目的目的是為了尋求一型輕型攻擊偵察直升機(jī)，用于代替已經(jīng)退役的OH-58D直升機(jī)。AVX飛機(jī)公司和L3技術(shù)公司的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型高速攻擊偵察直升機(jī)AVX-L3CCH（CoaxialCompoundHelicopter），用于競(jìng)爭(zhēng)性原型計(jì)劃競(jìng)賽的第一階段。其總體布局與AVX早期參與美國(guó)陸軍聯(lián)合多任務(wù)演示驗(yàn)證計(jì)劃JMR-TD的旋翼飛行器很像，但細(xì)節(jié)上做了改進(jìn)。AVX-L3CCH創(chuàng)新地采用了復(fù)合共軸布局，是一型帶有共軸雙旋翼和兩副涵道風(fēng)扇推進(jìn)螺旋槳的復(fù)合直升機(jī)。

西科斯基的隱身高速Raider X概念

在華盛頓舉行的美國(guó)陸軍協(xié)會(huì)2019年航展上，西科斯基公司展示了RaiderX共軸直升機(jī)。RaiderX構(gòu)型為共軸雙剛性旋翼+尾部推進(jìn)螺旋槳，融合了多年來(lái)在X2直升機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)、測(cè)試和升級(jí)中所吸收到的經(jīng)驗(yàn)，并為作戰(zhàn)人員提供了攻擊能力強(qiáng)、生存性高和智能的裝備。該直升機(jī)將在未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)上會(huì)有出色的表現(xiàn)，尤其是空戰(zhàn)。

波音公司的Boeing FARA概念

波音公司 AH-64復(fù)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(guó)陸軍協(xié)會(huì)論壇（AUSA2019）展出了AR-40復(fù)合直升機(jī)概念模型，參與美國(guó)陸軍未來(lái)武裝偵察直升機(jī)競(jìng)標(biāo)，直面西科斯基RaiderX和貝爾360的競(jìng)爭(zhēng)。AR-40在低速下以傳統(tǒng)直升機(jī)模式飛行，在高速下以復(fù)合直升機(jī)模式飛行，要實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)全靠該機(jī)的可側(cè)轉(zhuǎn)尾部推進(jìn)螺旋槳。

在AR-40的研制中，卡瑞姆公司負(fù)責(zé)核心的旋翼和傳動(dòng)技術(shù)，諾斯羅普公司提供生產(chǎn)和產(chǎn)品支持以及航空電子專業(yè)知識(shí)，雷錫恩公司則負(fù)責(zé)任務(wù)系統(tǒng)集成和設(shè)計(jì)模塊化開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)。強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手使AR-40在競(jìng)標(biāo)中具有較強(qiáng)實(shí)力。

波音公司的Boeing FARA

針對(duì)美國(guó)陸軍正在探索的新型攻擊和偵察旋翼機(jī)，在垂直飛行學(xué)會(huì)第75屆年度論壇和技術(shù)展示期間，波音公司展示了下一代高速構(gòu)型復(fù)合式“阿帕奇”攻擊直升機(jī)（AdvancedAH-64Block2Compound）的模型和概念圖。它是基于AH-64E的衍生品，比現(xiàn)有武裝直升機(jī)更快、航程更遠(yuǎn)、燃油效率更高。波音公司表示，復(fù)合式“阿帕奇”能夠在美國(guó)陸軍實(shí)現(xiàn)其未來(lái)升力計(jì)劃之前，作為一種“臨時(shí)方案”幫助美國(guó)陸軍渡過(guò)緩沖期?？紤]到FLRAA計(jì)劃中，波音和西科斯基聯(lián)合推出SB-1復(fù)合式直升機(jī)，因此不太可能再打造全新的直升機(jī)來(lái)參與競(jìng)爭(zhēng)。因此，復(fù)合式“阿帕奇”如果輕型化，將成為FARA計(jì)劃的有力競(jìng)爭(zhēng)者。

波音公司的方案命名為BoeingFARA。實(shí)際上，2016年波音公司就開(kāi)始針對(duì)這種構(gòu)型的復(fù)合式“阿帕奇”進(jìn)行縮比模型風(fēng)洞試驗(yàn)，積累了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些都被應(yīng)用到BoeingFARA的研制上。由于總體設(shè)計(jì)與波音“高速阿帕奇”方案一致，因此BoeingFARA方案本質(zhì)上就是輕型版本的復(fù)合式“阿帕奇”。

SB-1直升機(jī)實(shí)機(jī)試飛圖片

FLRAA的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)型

FLRAA項(xiàng)目有兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)型的技術(shù)演示驗(yàn)證機(jī)：一是西科斯基和波音公司聯(lián)合研制的SB-1復(fù)合推力直升機(jī)，于2019年3月21日首飛;另一個(gè)是貝爾公司V-280傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，于2017年12月首飛。

貝爾V-280傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)

V-280“勇士”是貝爾直升機(jī)公司繼V-22“魚(yú)鷹”成功以后推出的第三代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。該機(jī)沿襲“魚(yú)鷹”的技術(shù)，但作了諸多改進(jìn)。如發(fā)動(dòng)機(jī)改為固定安裝，僅旋翼部分傾轉(zhuǎn)，以避免可動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)短艙干擾艙門(mén)武器射界，也減少了起降過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)熾熱噴流對(duì)機(jī)體的傷害。

V-280的尾翼也簡(jiǎn)化成V形。除了機(jī)身結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)，V-280還將提供類似F-35的飛行員頭盔顯示系統(tǒng)和具有信息融合能力的航電，具有出色的態(tài)勢(shì)感知能力和網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)能力，甚至有三維顯示戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的能力。由于士兵隨身電子系統(tǒng)越來(lái)越普及，機(jī)身還將有無(wú)線充電的設(shè)施，可以在飛行途中為機(jī)載士兵的隨身系統(tǒng)充電。

貝爾直升機(jī)公司稱V-280速度可達(dá)519千米/小時(shí)，航程1480千米，這是V-280的最大亮點(diǎn)。

2017年12月19日，V-280在德克薩斯州阿馬里洛市貝爾直升機(jī)公司基地進(jìn)行了首飛。2018年貝爾公司推出了兩個(gè)V-280高速傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的模型：一個(gè)是陸軍型V-280的模型，在客艙門(mén)上安裝了導(dǎo)彈掛架，該掛架在野外條件下很容易安裝和拆卸;另一個(gè)是海軍陸戰(zhàn)隊(duì)型模型，內(nèi)置武器艙，隱身設(shè)計(jì)，機(jī)翼可折疊以適用艦艇的機(jī)庫(kù)尺寸。

V-280傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)

西科斯基-波音SB-1“無(wú)畏”復(fù)合式共軸直升機(jī)

西科斯基-波音的競(jìng)標(biāo)機(jī)型SB-1原型機(jī)“無(wú)畏”于2019年3月21日在佛羅里達(dá)州完成首飛。SB-1的飛行速度和航程可達(dá)傳統(tǒng)直升機(jī)的2倍。為了提升前飛推力，機(jī)尾安裝了一個(gè)8片槳葉的推進(jìn)螺旋槳，其周期變距的調(diào)整能實(shí)現(xiàn)推力最大化，即使在高速飛行狀態(tài)，產(chǎn)生的噪音也很小。在整個(gè)首飛過(guò)程中，并沒(méi)有起動(dòng)尾部推進(jìn)螺旋槳，所有飛行動(dòng)作都依靠旋翼周期變距來(lái)實(shí)現(xiàn)。

據(jù)美國(guó)《國(guó)防新聞》2020年10月14日?qǐng)?bào)道，今年以來(lái)，SB-1“無(wú)畏”的試飛進(jìn)展很快，在一次降落中的速度達(dá)到425千米/小時(shí)，水平飛行速度達(dá)到390千米/小時(shí)。

結(jié)語(yǔ)

從美軍對(duì)未來(lái)直升機(jī)的需求可以看出，從機(jī)械性能方面，對(duì)速度提出了革命性要求，這就要求新型直升機(jī)采取共軸剛性雙旋翼、尾部增設(shè)推進(jìn)裝置等全新構(gòu)型，或者直接采用傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。另外，智能化、信息化以及無(wú)人駕駛或與無(wú)人機(jī)共同執(zhí)行任務(wù)也要達(dá)到一定水平。最后，軍方對(duì)未來(lái)直升機(jī)的隱身能力也有要求，畢竟低可探測(cè)性直接關(guān)系到直升機(jī)的生存力以及執(zhí)行任務(wù)的隱蔽性和突然性。結(jié)合了上述特點(diǎn)的直升機(jī)才會(huì)是美軍未來(lái)的最佳選擇。