貝爾直升機公司攻擊偵察直升機發(fā)展

于琦

（中國直升機設計研究所，江西景德鎮(zhèn) 333001）

0. 引言

攻擊偵察直升機概念可上溯到20世紀60年代，代表型號是在輕型觀察直升機競標中獲勝的貝爾直升機公司的OH-58，主要用于目視觀察、目標捕獲、偵察和指揮控制，其改進型OH-58D首次在輕型直升機上引入先進的光電系統(tǒng)和“海爾法”反彈導彈，同時兼具了高性能晝夜間偵察和有限打擊的能力。相比之下，此前輕型直升機在戰(zhàn)場上要么執(zhí)行炮兵校射、偵察任務，要么扮演飛行的反坦克導彈發(fā)射陣地角色，而OH-58D把強大的攻擊能力和偵察能力進行完美結(jié)合。2004年，由于“科曼奇”項目撤銷和OH-58D直升機日漸老化，正是在這種需求背景下，輕型攻擊偵察直升機（LARH）項目浮出水面。針對美國陸軍提出的投標要求，貝爾直升機公司提出了競爭方案ARH-70A，與OH-58D直升機一脈相承。在經(jīng)歷了過渡性偵察直升機OH-58C、改型攻擊偵察直升機OH-58D、輕型攻擊偵察直升機ARH-70A、武裝空中偵察（AAS）項目和OH-58F座艙和傳感器升級項目后，貝爾直升機公司推出了一款常規(guī)構(gòu)型的競標方案—貝爾360 Invictus。

1.從OH-58C到OH-58F的演進

1.1 OH-58C

1976年，貝爾公司根據(jù)與美國陸軍簽訂的改型合同，按C標準對1架OH-58A進行改型。主要改進有：裝1臺額定功率313kW的艾利遜T63-A-720渦軸發(fā)動機，發(fā)動機安裝紅外抑制器；采用平板玻璃座艙蓋；配備現(xiàn)代化航空電子設備和目標捕獲系統(tǒng)。OH-58C的最后構(gòu)型包括：安裝新的儀表板；為減小戰(zhàn)斗易損性所做的一些結(jié)構(gòu)上的修改；配備美國大陸公司的導航設備，白晝光學設備；改進的航空電子設備和維護性；增大發(fā)動機功率，從而提高直升機的高溫高原性能。

1.2 OH-58D

1979年，美國陸軍提出“陸軍直升機改進計劃”，要求用現(xiàn)有直升機改型，裝備旋翼軸瞄準具和激光目標識別與指示系統(tǒng)，在不良能見度和夜間使用。1981年9月，OH-58A的改型方案中標。最初的合同額為1.48億美元。1983年OH-58D首飛。1985年12月首次交付。

OH-58D是一種雙座偵查攻擊直升機，主要任務是空中作戰(zhàn)指揮與管制、空中偵察、目標截獲和目標識別。武器系統(tǒng)包括：4枚FIM-92A“毒刺”空空導彈或AGM-114B“海爾法”空地導彈，也可以裝2個7管M260 70mm火箭發(fā)射器，或者在座艙左側(cè)武器掛架上安裝12.7mm機槍吊艙。

1.2.1 性能特點

（1）體積小，重量輕，機動靈活；（2）旋翼瞄準具可在遮蔽物后面觀察目標；（3）機載設備較先進，可在晝夜和復雜氣象條件下遂行任務；（4）武器系統(tǒng)為模塊式，可在數(shù)分鐘內(nèi)更換任一種武器；（5）可遂行偵察和火力支援等各種任務；（6）結(jié)構(gòu)簡單可靠，維護方便，在野外1個人即可更換發(fā)動機。

1.2.2 主要改型

（1）特種部隊型，用于特種作戰(zhàn)；（2）“基奧瓦勇士”武裝型，增加武器掛點，采用該型的“毒刺”導彈；（3）“多用途型直升機”，以滿足美國陸軍快速反應部隊的需求；（4）“隱身基奧瓦勇士”，采用全套隱身措施的改型；（5）“基奧瓦勇士改進型”，改進新的電子設備。

1.2.3 作戰(zhàn)能力

（1）具有較強的觀察和隱蔽能力，能隱藏在山地、樹林等地形地物后對目標實施觀測，可避開對方偵察和火力打擊，并具有較強的夜間攻擊能力；（2）具有先進的視覺、導航、通信、武器和駕駛艙集成系統(tǒng)，導航系統(tǒng)可提供精確的目標位置，數(shù)字通信系統(tǒng)以數(shù)字方式發(fā)送給其他飛機，戰(zhàn)場圖像可以被傳輸以向指揮和控制部門提供實時的態(tài)勢感知；（3）可快速空中部署，并在抵達后幾分鐘即可投入作戰(zhàn)使用，可用C-130飛機運輸。

1.3 OH-58F

OH-58F采用升級的座艙和傳感器，包括數(shù)字飛行控制系統(tǒng)和座艙顯示器。安裝在機頭部位的雷神AAS-53光電/紅外攝像機。直升機減重73kg，提升了飛行性能。OH-58D和OH-58F如圖1所示。

圖1 OH-58D（左）和OH-58F（右）

2.輕型攻擊偵察直升機競標的產(chǎn)物ARH-70

ARH-70是美國貝爾直升機公司在貝爾407民用型的基礎上為美國陸軍研發(fā)的攻擊偵察直升機（ARH），以替代現(xiàn)役的OH-58D“基奧瓦勇士”直升機。主要任務是野戰(zhàn)炮兵觀測、為激光制導炮彈提供目標照射、以及向反坦克部隊、空降兵提供偵察和目標搜索等。針對美國陸軍關鍵要求之一的部署能力，ARH-70的設計中采用了可折疊的旋翼和可拆卸的武器掛架、垂尾及平尾。ARH-70的一個突出特點是將目標截獲傳感器轉(zhuǎn)塔懸掛在機頭下方。不僅無需考慮旋翼旋轉(zhuǎn)和振動的影響，還減輕了重量，更重要的是體現(xiàn)了美國陸軍轉(zhuǎn)型后的任務重點—注重城市戰(zhàn)。

2004年，波音/西科斯基RAH-66“科曼奇”直升機項目的下馬，導致美陸軍急需新型武裝偵察直升機，以代替現(xiàn)役的OH-58D“基奧瓦勇士”武裝偵察直升機。2004年12月9日，美國陸軍頒布新型ARH項目招標書。針對美國陸軍的需求，貝爾直升機公司選定貝爾407軍用改型參與ARH項目，與波音公司、西科斯基公司和歐洲直升機公司一同競爭ARH項目合同。

2005年7月，經(jīng)過全面評估之后，美陸軍正式宣布選擇貝爾ARH。美陸軍授予貝爾直升機公司價值2.11億美元合同，涉及為期3年的系統(tǒng)開發(fā)和驗證。2006年7月20日，第1架ARH-70實現(xiàn)首飛。2008年8月，因為ARH-70項目超出了預算40%，單機價格超過預算70%。2008年10月16日，由于研制費從3.59億美元暴增至9.42億美元，單機成本也從856萬美元增至1448萬美元，而且交付日期從2009年推遲到2013年，合同價格高達62億美元，最終美國國防部宣布取消了已耗時3年的貝爾ARH-70項目。貝爾407和ARH-70直升機如圖2所示。

圖2 徐州市城市建成區(qū)（現(xiàn)狀條件）與1976年前P+Pa～R關系對比圖

圖2 貝爾407（左）和ARH-70（右）直升機

3.未來攻擊偵察直升機的有力競爭者貝爾360 Invictus

3.1 研發(fā)概況

2019年10月，貝爾公司推出參加美國陸軍“未來攻擊偵察飛行器”（FARA）競標的貝爾360 Invictus原型機設計方案。其是五家競標公司中唯一采用常規(guī)構(gòu)型的，不存在太多的新技術挑戰(zhàn)，在經(jīng)濟性、可靠性、可用性等方面都優(yōu)于競爭對手。貝爾360的特點是機動性好和殺傷力強，配備了模塊化的開放系統(tǒng)從而使其具備執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務能力，同時具備可持續(xù)發(fā)展的能力，意味其能夠衍生出多種不同用途的其他型號。這些特點都能保證直升機在戰(zhàn)場上為陸軍提供全面的戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力。最為關鍵的是，該機采用了一種低成本、高可靠性的傳統(tǒng)直升機布局方式，無論是技術難度還是研發(fā)經(jīng)費顯然在所有競爭對手中最低，從而為美國陸軍提供了一種風險較低的選擇。

貝爾360直升機在巡航速度上也實現(xiàn)了一定的突破，懸停效率和速機動性也得到了提高。能夠充分利用地形，為地面部隊提供強大的情報支撐，并為其塑造恰當?shù)膽?zhàn)術環(huán)境，從而通過“知己知彼”來智取戰(zhàn)局。貝爾公司完善的設計/制造模式和數(shù)字化生產(chǎn)線，能夠確保設計/生產(chǎn)制造的協(xié)同，從而確保貝爾360直升機生產(chǎn)速度和改進速度。貝爾360作戰(zhàn)效果如圖3所示。

圖3 貝爾360作戰(zhàn)效果圖

貝爾360直升機可謂是延續(xù)了貝爾公司幾十年來的“優(yōu)良傳統(tǒng)”—在保證性能達標的情況下，重點考慮低技術風險、低成本、生存能力和殺傷力。貝爾360直升機結(jié)合了經(jīng)過驗證的低風險技術以及先進的工藝，融合了創(chuàng)新方法，使貝爾360直升機滿足或超越了FARA合同規(guī)定的所有要求。

為了滿足競標要求和時間要求，貝爾借鑒了OH-58D的成功經(jīng)驗以及未來垂直起降飛行器（FVL）項目的技術，設計小型直升機。雙座的標志性設計，機頭下方的轉(zhuǎn)塔和涵道式尾槳，只采用一臺發(fā)動機，進氣口在機身左側(cè)，排氣口在右側(cè)。這種設計大大降低了成本。能夠符合陸軍3000萬美元的價格要求。貝爾360 Invictus原型機方案如圖4所示。

圖4 貝爾360 Invictus原型機方案

貝爾公司在美國陸軍協(xié)會（AUSA）年會上展示貝爾360 Invictus直升機的全尺寸模型，并宣布準備在2022年推出第一架原型機。貝爾360 Invictus全尺寸模型如圖5所示。

3.2 改進與創(chuàng)新—從貝爾525和“科曼奇”到貝爾360

貝爾公司在貝爾525型直升機的基礎上進行改進來打造未來攻擊偵察直升機，其中原因很簡單，貝爾公司在這類直升機的研制方面有著豐富的經(jīng)驗，貝爾525本身也非常的可靠且實用，按照貝爾的思路，通過這種“穩(wěn)健型”的改進方式將會打造一型在經(jīng)濟性、可靠性、可用性等方面都優(yōu)于競爭對手的機型，并且這種機型由于不存在太多的新技術挑戰(zhàn)，風險控制也會比較容易，不太會出現(xiàn)延期等情況。

從構(gòu)型布局上來說，貝爾360直升機確實是很普通且傳統(tǒng)的直升機—單旋翼、涵道式尾槳、縱列式座艙布局，這些都是現(xiàn)役軍用直升機中很常見的元素。該機的旋翼系統(tǒng)也是直接從貝爾525“借鑒”過來的，按照貝爾官方的說法，憑借該旋翼系統(tǒng)，在測試中飛行速度已經(jīng)達到了每小時200km。旋翼系統(tǒng)的移植工作包含了整個槳轂、整流罩以及旋翼槳葉系統(tǒng)，不過會根據(jù)貝爾360直升機的實際大小進行縮比設計。旋翼數(shù)量從貝爾525的5片減少為4片，最高飛行速度隨之從370km/h降低到343km/h，使貝爾360的速度能夠滿足FARA的333km/h的速度門檻。貝爾525與貝爾360外形對比如圖6所示。

圖6 貝爾525與貝爾360外形對比

除了旋翼系統(tǒng)之外，貝爾360直升機還采用來自525直升機的飛控系統(tǒng)，一套由柯林斯航空航天公司打造的模塊化、開放接入式的航空電子系統(tǒng)。在發(fā)動機方面，因為是輕型直升機，該機主要由單臺通用電氣的“改進渦輪發(fā)動機”提供動力，其位置將安裝在旋翼槳轂的左后方。在發(fā)動機的右側(cè)裝了一臺輔助動力裝置，為一些機載系統(tǒng)（如液壓系統(tǒng)、武器發(fā)射系統(tǒng)等）提供動力，并且也會在直升機需要加速度或者進行其他機動動作時提供額外的動力。目前，貝爾公司正在為這種發(fā)動機的布局方式申請專利。

美國陸軍的FARA計劃就是要招標一款新的直升機。這款直升機要能夠替代此前美國陸軍使用的OH-58D輕型武裝直升機，而且速度要夠快、研制時間要短、價格還要盡可能便宜。為了能夠盡量地縮短研制時間，允許參與競標的直升機廠商借鑒原有的技術。貝爾360在科曼奇的基礎上，進行了性能的小幅縮水以及價格的大幅削減的改進，貝爾360 與“科曼奇”武裝直升機除了在外形上頗有相似之處外，在很多細節(jié)上都有“科曼奇”的影子，比如低阻機身、旋翼整流罩、縱列雙座、可收放起落架、涵道尾槳、機腹側(cè)下方的內(nèi)置彈艙等，這些指標都與“科曼奇”如出一轍。這也說明了貝爾360在設計上非常重視降低雷達截面積，以達到較好的隱身效果。

傳統(tǒng)設計并不意味著“傳統(tǒng)性能”，該機雖然采用了大量的成熟技術，但是也引入了不少新的東西，從其渾然一體的槳轂/旋翼系統(tǒng)設計、進氣排氣設計和發(fā)動機布局設計等方面，可以看出貝爾根植傳統(tǒng)構(gòu)型上做出了大量的調(diào)整和創(chuàng)新，從而試圖打造一種布局簡單、成本較低、制造方便，同時性能達標的飛行器。RAH-66與貝爾360外形對比如圖7所示。

圖7 RAH-66與貝爾360外形對比

貝爾360整體采用了多面體圓角設計，進出氣道也采用了S型過渡，整個系統(tǒng)都采用了能夠有效降低噪音的幾何外形，所以具有對雷達、紅外和噪音的全面隱身能力。貝爾公司的360直升機方案在外形上和“科曼奇”武裝直升機最大的不同就是其傾斜尾槳。貝爾360垂尾位于尾梁兩側(cè)，而“科曼奇”的垂尾位于涵道式尾槳頂端。貝爾360直升機還有一個獨特且有趣的特點就是其發(fā)動機的進氣口在機身的左側(cè)，但是排氣口卻在另一側(cè)同一水平高度的位置，這一設計的目的與隱身性能有關。貝爾360的進排氣和斜置尾槳如圖8所示。

圖8 貝爾360的進排氣和斜置尾槳

3.3 技術特點

（1）采用了單旋翼＋涵道尾槳、串聯(lián)雙座設計，機身曲線光滑、機頭下方有20mm機炮，單發(fā)，加裝輔助機翼分擔旋翼系統(tǒng)升力，獲得更大前飛速度。貝爾360的側(cè)視如圖9所示。

圖9 貝爾360的側(cè)視圖

（2）貝爾360直升機的旋翼系統(tǒng)整流罩做得相當好，甚至連槳距操縱機構(gòu)都被做進了槳轂整流罩內(nèi)，其操縱方式和貝爾以往的差別不小，而其塔座與槳轂之間的縫隙也相當小，對氣動阻力的影響也會非常小。貝爾360的整流罩如圖10所示。

圖10 貝爾360的整流罩

（3）采用先進航電系統(tǒng)，座艙主顯示采用一體化彩色顯示器，左右兩塊中等尺寸彩色顯示器，采用雙側(cè)桿操控裝置。大尺寸多功能顯示屏可以提供各種數(shù)據(jù)和影像，極大提升了飛行員的感知能力。充滿科技感的駕駛艙如圖11所示。

圖11 充滿科技感的駕駛艙

在兩側(cè)還有兩個較小的顯示屏，可以根據(jù)需要顯示電子地圖和關鍵飛行數(shù)據(jù)。彩色顯示器如圖12所示。

圖12 彩色顯示器

（4）采用內(nèi)部武器掛載方式、可收放式起落架?？墒辗诺奈淦骱推鹇浼苋鐖D13所示。

圖13 可收放的武器和起落架

（5）機翼翼展較大，在飛行時可以提供一定的升力，并可以掛載較多的彈藥。涵道尾槳有傾斜角度，不僅可以平衡旋翼產(chǎn)生的反作用扭矩，還能提供一定的升力。大翼展機翼如圖14所示。

圖14 大翼展機翼

（6）機鼻下方有光電轉(zhuǎn)塔，以及多管機炮，可以根據(jù)飛行員頭部轉(zhuǎn)動進行自動瞄準。光電轉(zhuǎn)塔如圖15所示。

圖15 光電轉(zhuǎn)塔

（7）貝爾360的電傳操作系統(tǒng)由貝爾525直升機的同型操控系統(tǒng)改進而來，比傳統(tǒng)直升機先進很多。采用電傳操作系統(tǒng)如圖16所示。

圖16 采用電傳操作系統(tǒng)

（8）操縱桿類似先進戰(zhàn)機的側(cè)桿系統(tǒng)，與常規(guī)的直升機有很大差距。操縱桿如圖17所示。

圖17 操縱桿

（9）飛行員頭盔盔體采用碳纖維，前部安裝光電探頭，面罩配備投影裝置，可以為飛行員提供超廣角視覺增強畫面。飛行員頭盔如圖18所示。

圖18 飛行員頭盔

（10）增強的態(tài)勢感知和傳感器技術。

（11）由柯林斯航空公司打造的模塊化，開放式構(gòu)架。

3.4 技術優(yōu)勢

（1）數(shù)字化架構(gòu)。允許制造、供應鏈和維護之間實時協(xié)作，以促進更順暢、更好的改進，能夠降低下游成本和進度風險。利用先進建模和仿真技術覆蓋產(chǎn)品全壽命周期與價值鏈，從基礎材料、設計、工藝、制造以及使用維護全部環(huán)節(jié)，集成并驅(qū)動以統(tǒng)一的模型為核心的產(chǎn)品設計、制造和保障的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。（2）虛擬與現(xiàn)實融合?？商峁┮粋€通用的數(shù)據(jù)源貫穿飛行器的整個壽命周期，可監(jiān)測生存能力，并使得測試場景能夠隨著戰(zhàn)場技術的發(fā)展而建模，能夠?qū)F(xiàn)實與虛擬技術融合。（3）超凡的機動性。無論是在大都市、城市峽谷還是崎嶇的農(nóng)村地形，貝爾360直升機的設計能夠提供大的速度、航程和機動性。先進的旋翼、輔助升力短翼和優(yōu)化的尾槳使其能夠在任何環(huán)境下進行攻擊和偵察行動。（4）極強的殺傷力。在戰(zhàn)備狀態(tài)，貝爾360直升機裝載20mm機炮和內(nèi)部機載武器，并配備綜合彈藥發(fā)射裝置，以適應目前和未來的作戰(zhàn)需求。先進傳感器和發(fā)射效應的結(jié)合提高了態(tài)勢感知能力，并提高了多域作戰(zhàn)的能力。

3.5 技術參數(shù)

最大平飛速度370km/h，巡航速度333.36km/h，作戰(zhàn)半徑250km，任務留空時間90min，有效載荷640㎏。在35℃的環(huán)境下，無地效懸停升限1219m，操縱品質(zhì)達到一級。

4. 結(jié)語

攻擊直升機實質(zhì)上是一種超低空火力平臺，其強大火力與特殊機動能力的有機結(jié)合，最適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭“主動、縱深、靈敏、協(xié)調(diào)”的作戰(zhàn)原則，在戰(zhàn)爭中具有不可取代的地位與作用?，F(xiàn)代立體化戰(zhàn)爭對武裝直升機的綜合作戰(zhàn)能力提出了更高的要求，如空戰(zhàn)能力、夜視能力及在惡劣條件下的作戰(zhàn)能力、先進的電子設備、復合材料的大量使用、高性能的動力裝置、數(shù)字化集成座艙、機動性和隱身性等。為了滿足未來作戰(zhàn)的要求，新一代輕型攻擊直升機必須發(fā)揮其對地攻擊、火力支援、空中格斗和武裝偵察的綜合能力。