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揭秘美国“科曼奇”武装直升机停止发展之迷
中国航空工业发展研究中心航空技术所 张广林
前言： 武装直升机是装备有武器系统，用于对地攻击、火力支援和护航等任务的专用直升机，又称攻击直升机。由于武装直升机不受任何地形限制，机动灵活，能低空低速飞行，并且能携带机枪、机炮、火箭、导弹等多种作战武器，已成为陆军航空兵的主力作战武器，并且在现代诸兵种协同作战中，成为一种具有高度机动能力和强大杀伤能力的作战武器，可有效地对各种地面目标和超低空目标实施精确打击，在现代战争中具有不可替代的地位和作用。
RAH-66 的发展历程及技术特征
RAH-66" 科曼奇 " （ Comanche ）是美国波音直升机公司 / 西科斯基公司研制的双座侦察 / 攻击、空战直升机，是为美国陆军适应 21 世纪的战场环境而设计的一种现代隐身直升机。 1982 年美国陆军提出 LHX （实验轻型直升机）计划，原计划需要 5000 架 LHX 取代 UH-1 、 AH-1 、 OH-58 和 OH-6 这 4 种直升机。 RAH-66 项目总经费为 380 亿美元，其中包括 19.6 亿美元的论证 / 验证费用和 9 亿美元全尺寸研制费用。其具体发展历程见表 1 。
RAH-66" 科曼奇 " 主要的技术特点有：
一是隐身性能好： 其正面雷达截面积大约是 AH-64D" 长弓阿帕奇 " 的 1/630 ， OH-58D 的 1/250 ，主要是通过采用隐身外形、复合材料、隐身涂料、雷达干扰设备、先进的制造工艺和拼装接缝处的紧公差设计等得以实现。
二是广泛使用复合材料： RAH-66 是世界上使用复合材料最多的直升机，所使用的复合材料占整个直升机结构重量的 51% 。在机体结构中使用复合材料的有蒙皮、舱门、桁条、隔框、中央龙骨盒形梁结构、旋翼塔整流罩、涵道尾桨护罩、垂尾和平尾。在旋翼系统中使用复合材料的有挠性梁、桨叶、扭力管、扭力臂、套管轴和旋翼整流罩。传动系统使用的复合材料有传动轴和主减速器箱。
三是采用综合后勤保障技术： RAH-66 有良好的维护性 , 其后勤支援人力只需美国陆军现役轻型直升机的 60% 。 RAH-66 设计采用故障判断、简易工具包、高度模块化结构以及提高维修可实现性等技术措施来提高维护性能。
四是采用数字式驾驶舱： RAH-66 使用先进的航空电子系统在战场上执行多种作战任务，并能通过战术因特网向其它的陆军资源和多兵种联合资源提供及时而准确的战术信息。其电子设备与美国空军的 F-22 有许多相同之处，座舱内有两个 15.2 厘米 ×20.3 厘米平面屏幕液晶显示器，一个黑白前视红外电视，一个是彩色的用于显示地形移动、战术位置和夜间作战，另外还有两个 8.9 厘米 ×18.5 厘米的黑白液晶显示器用于燃油、武器和通信信息显示。三条余度数据总线。还有夜视导航系统和头盔显示器，第二代前视红外瞄准装置和数字地图显示器等。
RAH-66“ 科曼奇 ” 的发展历程
1983 年 | 美国陆军提出轻型直升机实验（ LHX ）计划 |
1988 年 6 月 21 日 | LHX 计划发出招标书 |
1988 年 10 月 | 确定使用 LHTEC T800 发动机，并对其提出技术要求 |
1991 年 4 月 5 日 | 波音 / 西科斯基小组宣布获胜 |
1993 年 12 月 | 完成原型机的临界设计审查 |
1995 年 5 月 25 日 | 1 号原型机出厂 |
1996 年 1 月 4 日 | “科曼奇”首飞 |
1996 年 8 月 24 日－ 1999 年 3 月 30 日 | 飞行试验 |
1999 年 3 月 30 日 | “科曼奇”项目准备工程制造研制（ EMD ） |
1999 年 3 月 30 日 | “科曼奇” 2 号原型机完成首飞 |
1999 年 5 月 10 日 | “科曼奇”两架原型机首次一起飞行 |
1999 年 5 月 21 日 | 美国陆军签署 RAH-66 “科曼奇”项目预生产谅解备忘录（ MOU ） |
1999 年 8 月 23 日 | 波音 / 西科斯基 RAH-66 “科曼奇”小组向美国陆军提交 31 亿美元的投标书 |
2000 年 4 月 10 日 | 波音 / 西科斯基 RAH-66 “科曼奇”通过主要的里程碑审查 |
2000 年 6 月 1 日 | 31 亿美元的 RAH-66 “科曼奇” EMD 合同签署 |
2000 年 8 月 1 日 | 波音 / 西科斯基“科曼奇”联合项目办公室在拉巴马亨茨维尔开始办公 |
2000 年 11 月 21 日 | RAH-66 “科曼奇”装新型尾翼完成首飞 |
2001 年 2 月 20 日 | “科曼奇”小组完成任务设备包试验 |
2001 年 7 月 7 日 | 装功率更大的 LHTEC 发动机的“科曼奇”原型机试飞 |
2002 年 1 月 30 日 | “科曼奇” 1 号原型机完成飞行试验计划 |
2002 年 10 月 | 2 号原型机飞行验证电光传感器系统的主要分系统—夜视驾驶系统 |
2003 年 5 月 23 日 | 2 号原型机装新任务设备包软件和 LHTEC T801 新发动机试飞 |
2004 年 2 月 23 日 | 美国陆军宣布取消“科曼奇”项目 |
RAH-66" 科曼奇 " 项目取消的主要原因
2004 年 2 月 23 日，美国国防部宣布取消始于 1983 年、已经耗资 69 亿美元、拟投资 380 亿美元的 RAH-66 武装侦察直升机研制项目。原来为各国所看好的 RAH-66 研制项目取消，在世界，特别是国防界产生了巨大的反响，甚至使一些军事专家和武器专家都感到困惑。但经过仔细分析，就能发现该项目取消有较充分的理由。
美国战略调整需要： 目前美军的战略重心从冷战时期的大规模作战转移到打赢恐怖分子的 " 不对称战争 " 上， RAH-66 的研制始于 1983 年，当时仍是美苏对峙的冷战时期，欧洲大陆是美苏可能发生战争的热点地区。 RAH-66 所有的作战要求都是针对欧洲环境下的战争而设计的。而在当前反恐战争为急务的情况下花巨资研制这种先进武器已没有太大的意义。
战术改变需要： 目前战场上地对空导弹和高射炮的作战能力已经大大提高，严重威胁到 RAH-66 的生存空间，而且先进的无人机基本能完成 RAH-66 担负的作战侦察任务。现在无人机研制成本低廉，又不存在驾驶员伤亡问题。无人机的快速发展是迫使 RAH-66 下马的另一个重要原因。
技术复杂，进度拖延： RAH-66 全面采用隐身技术和数字化技术，是直升机家族中第一种隐身直升机，称得上是世界上第一种完全数字化、隐身、及部分智能化的直升机。为了使其适应 21 世纪的作战环境，对设计进行了 6 次大调整，其采用的技术越来越复杂，因此造成进度一再拖延，难以满足当前急需。
耗资巨大，影响其他计划实施： 最初美国国防部估计 RAH-66 的单价是 1200 万美元，计划共装备 1200 架。但美军在花费了 20 年时间后， RAH-66 还是无法全速生产，而且单机成本却已经涨到了 5900 万美元。耗资巨大并已影响其他直升机改进和采购计划的实施是 RAH-66 下马的另一个重要原因。
美陆军参谋长 2004 年年底声称：取消 " 科曼奇 " 项目乃明智之举，并已为陆军带来了许多回报，这种直升机是为冷战时期设计的，在生存力方面满足不了现代战争的要求，陆军为了保护直升机可能不得不在夜间使用它。他还列举了美陆军利用 " 科曼奇 " 项目剩下的钱为改善陆军装备所做的一系列工作。第一，为整个陆军航空兵机队加速直升机生存力进行装备改造；第二，陆军将改进 400 架 AH-64" 阿帕奇 " 直升机；第三，更换 600 架 OH-58D 侦察攻击直升机；国民警卫队也将更换它们的 UH-1Y ；陆军的 UH-60A 和 CH-47D 将采用通用驾驶舱； 3 亿美元将用到无人机上。
下一代武装直升机的技术特征
下一代武装直升机真正形成战斗力要到 2025 年后： RAH-66 项目取消后，各国对未来武装直升机型号的发展还没有一个明确的思路，美国主要采用比较经济实用的武装直升机来解决当前的急需，并且尽可能使武装直升机和其它军用直升机有较大的相通性，以减少研制和使用成本。其它国家主要也是在现有武装直升机的基础上进行改进改型或采购国外机型。各国对下一代武装直升机的研制越来越慎重。目前美国陆军采用的策略是升级 " 阿帕奇 " ，在 2014 年前 AH-64D" 阿帕奇 " 的装备量为 714 架左右，同时 2013 年前采购 368 架贝尔直升机公司在 OH-58D 基础上发展新的 " 武装侦察直升机（ ARH ） " 作为必要的补充，美国在 30 年内都可使其武装直升机保持强大的攻击力和一定的装备量，完全能满足陆军的需要，因此没必要，目前也没计划重新研制下一代专用武装直升机。俄罗斯的米 -28 和卡 -50 还远未发挥其潜力，未来十年内也不可能研制下一代武装直升机。欧洲 " 虎 " 式直升机刚装备部队不久，更不可能十年内研制下一代武装直升机。因此，具有研制先进专用武装直升机技术能力的美国、俄罗斯、欧洲起动研制下一代机的工作应是 2015 年以后的事。
全复合材料是下一代武装直升机的特征之一： 直升机特别适合使用复合材料。通过大量使用复合材料可大大提高直升机零部件的使用寿命、降低结构重量、维修工作量和使用成本。复合材料在直升机上的使用由来已久。 20 世纪 50 年代，复合材料就已成为直升机整流罩、管道和其它次要结构的标准材料。 20 世纪 80 年代，复合材料在直升机大部分结构上的应用达到了相当成熟的地步。贝尔直升机公司全复合材料机身的 D-292 、西科斯基飞机公司全复合材料机身的 S-75 、波音 -360 全复合材料机体及 MBB 公司的 BK-117 全复合材料机体试验研究直升机相继试飞。 20 世纪 90 年代，复合材料的应用又达到了一个新的阶段， NH-90 战术运输直升机复合材料用量达 95% ，仅动力舱平台、隔板仍采用金属件，其余部分全部采用复合材料制造。 " 虎 " 直升机机体的复合材料占结构重量的 80% 以上， RAH-66 上的复合材料则占总材料重量的 51% 。因此，随着复合材料技术的不断发展和在直升机上应用的不断深化，下一代武装直升机将有可能成为全复合材料直升机。
智能旋翼是下一代武装直升机的特征之二： 作为直升机主要升力面和操纵面的旋翼系统是直升机特有和最主要的系统，长期以来一直作为直升机技术发展的重点。但传统的通过研究先进翼型、桨尖形状和平面形状来提高旋翼系统升阻比和旋翼效率已几乎到了极限，进一步发展的空间非常有限。因此，目前国外已致力于智能旋翼的研究工作，期望通过采用智能旋翼使直升机的性能产生质的飞跃。
目前，国外在智能旋翼方面的研究主要有：桨叶主动襟翼 / 后缘挥舞控制、桨叶主动扭转、智能桨尖控制等方面。最新研究包括：采用形状记忆合金驱动桨叶后缘襟翼，自适应改变桨叶的弯度和扭转；在直升机翼梁中引入形状记忆合金驱动装置，使桨叶根部至桨尖的扭矩明显下降，从而改善悬停效率，提高前飞速度；在旋翼上铺设智能材料纤维，通电加载时使旋翼产生主动扭转；在旋翼上装上控制旋翼后缘的小舵面及舵面补偿片的智能驱动器，驱动器在电加载时可改变舵面位置并减小振动等。 2004 年，由波音牵头的一个研究小组通过在一个经改进的 5 片桨叶、无轴承 MD 直升机旋翼上安装由智能材料驱动的主动后缘舵面补偿片进行试验，结果显示，智能材料驱动旋翼系统可使振动降低 80% ，性能大幅度提高。 2005 年 9 月 8 日，欧洲直升机公司的一架 BK117 试验直升机开始了 " 电襟翼控制系统 " 的正式首飞。电襟翼控制系统采用了三个襟翼组件，分别装在每片旋翼桨叶的后缘，压电陶瓷致动器自动改变电压，不需要飞行员的干预，每秒可驱动旋翼襟翼 15 ～ 40 次。该系统可降低全机噪声 6 分贝。欧洲直升机公司作为无轴承旋翼系统的技术领先者，目前正在将另一种改进的襟翼综合到最新一代无轴承旋翼中。该技术试验成功后可用于所有直升机。英国在 " 山猫 " 直升机的旋翼上安装后缘小翼，试验时使得悬停状态下的单片桨叶升力提高了 20% ，前飞状态下动态失速的速度限制提高了近 40 千米 / 小时。因此，再经过十多年的深入研究，智能旋翼有可能达到工程应用的水平，很可能在下一代武装直升机上得到应用。
智能化驾驶舱是下一代武装直升机的特征之三： 当前，信息能力已成为衡量武器装备体系质量和效能的重要标志。特别是随着微电子技术、计算机技术和网络技术的发展，综合航空电子系统从总线系统向功能更多、速度更快、集成度更高、部分智能化的方向发展，使驾驶舱智能化发展成为可能。早在 1996 年，贝尔直升机公司就提出了一项适应未来战场的先进座舱和武器系统的研究计划 --" 超级座舱 " 研究计划来支持未来数字化战场上的各种任务，对座舱的设计已达到人－机水平的综合。 " 超级座舱 " 在 " 玻璃座舱 " 的设计中融入了最新的技术，包括采用于智能决策辅助的人工智能技术。 " 超级座舱 " 已经应用于 AH-1W 等改型中，已具有部分智能化功能。 RAH-66" 科曼奇 " 的驾驶舱也具有部分智能化功能，虽然项目已取消，但美国陆军于 2004 年 3 月指示继续开发尚未完成的拟用于 " 科曼奇 " 直升机的 5 项技术：雷达电子系统改进、集成通信导航识别和航电系统及天线、雷达告警接收机、图像增强电视摄像机以及电传操纵系统。
因此，随着更先进信息技术的应用，下一代武装直升机应该具备高性能计算能力和高吞吐量的智能计算机网络，能够为飞行员提供实时决策咨询，对各种目标进行自动分类识别，为各种进攻武器实时提供所需的目标参数、发射计算和引导控制等。驾驶舱的智能化程度必将大大提高。因此，智能化驾驶舱很可能应用于下一代武装直升机之中。
采用光传操纵系统是下一代武装直升机的特征之四： 当前，电传操纵系统已开始在直升机新机研制中普遍采用，如 NH90 、 V-22" 鱼鹰 " 、 " 虎 " 式直升机等都采用电传操纵系统，其技术已基本成熟。由于电传操纵系统可靠性不高，成本高，系统易受雷击和电磁脉冲波干扰等缺点，而光传操纵系统具有抗电磁干扰、抗电磁脉冲辐射和防雷电等特点，且光纤本身不辐射能量、电隔离性好、频带宽、容量大、传输速率高，采用光缆可减轻控制系统的重量、缩小体积，从而大大改进直升机的稳定性和可操纵性，并使自动驾驶仪系统具有更大的灵活性，充分发挥和运用直升机的全部性能，同时减轻飞行员的工作负担。因此，美国和欧洲都在致力于光传操纵系统的研究工作，并取得了很大的突破。早在 2002 年欧洲直升机公司的一架装有光传操纵系统的 EC-135 直升机就进行了首次飞行，在该机飞行员座位处、飞控计算机和旋翼桨叶作动筒控制之间的数据通过光缆传输，并且还使用了灵巧作动器，标志着光传操纵系统研究工作取得了较大突破。目前光传操纵系统的研究重点是开发各类光传感器、光处理器和光灵巧作动筒。光传操纵系统在未来十年左右可达到工程应用的水平。因此，下一代武装直升机完全有可能采用光传操纵系统。
局部隐身将是下一代武装直升机的特征之五： 随着全隐身直升机 RAH-66" 科曼奇 " 项目的取消，人们开始反思直升机的隐身问题，到底对直升机是否需要全面进行隐身一直是不少学者争议的话题。但从 RAH-66 看， RAH-66 采用全隐身方案造成技术难度大，耗资巨，进度拖延是该机下马的一个重要原因。从当前政治、军事发展的潮流来看，大国之间大规模地面战争很难打起来，而在反恐及强国对弱国（或地区）的局部战争中，全隐身直升机这样昂贵的武器装备又派不上用场。另一方面，隐身性能对低空低速飞行的武装直升机来说意义并不是很大。因此，下一代武装直升机采用全隐身方案的可能性不大。但是，寻求武装直升机的隐身性能的步伐并不会停止，不付出较大代价的局部隐身技术仍将会在武装直升机上采用。如美制 AH-64 、俄制米 -28 和卡 -50 、 " 虎 " 式等都局部采用了隐身技术，在满足其他要求的情况下，使其被发现概率降低到最低限度。
