这架极具「未来感」的武装直升机为何最终化为泡影?

摘要:然而由于研发和装备时间段恰逢冷战结束后的战略环境剧变以及项目本身的高昂成本。

作为上世纪80年代,美军开启的三大新型战术飞机项目中的一员,由LHX(Light Helicopter Experimental 实验轻型直升机)计划发展而来的RAH-66科曼奇一度是各种近未来科幻作品中的武装直升机标准造型。

和同期开始的ATF(Advanced Tactical Aircraft 先进战术战斗机)和ATA(Advanced Tactical Aircraft 先进战术飞机)两个项目一样,除了一样采用了同期最先进的的电子系统、空气动力学设计以及发动机技术外,三个项目同样将隐身作为了设计重点。因此由三个计划诞生的F-22战斗机、A-12攻击机和RAH-66直升机三个机型是典型的实用化隐身技术的代表作品。

然而由于研发和装备时间段恰逢冷战结束后的战略环境剧变以及项目本身的高昂成本。三个项目最终只有ATF计划的F-22修成正果。尽管其产量从原定的750架大幅缩水到187架,而正式交付时间也比原定的1995年形成初始作战能力推迟了10年之久。但是进度相比止步于模型建造阶段的A-12明显要好得多,更不要说熬过了16年漫长开发时间,已经完成了多架次原型机试飞却在2004年惨遭终止的的RAH-66。

变化的开始:空地一体战

贯穿整个冷战,美国陆军或者说整个北约地面部队的主要任务都是在欧洲为一场大规模、高度机械化的核战争或常规战争进行准备。以阻挡防御华约方面可能的全面进攻。这一任务要求发展到70年代,美国陆军采用的是所谓“主动防御”纲领。这一纲领的要求是,一旦冷战变热,在欧洲的北约部队应该立刻前出,在两德边境线的前沿形成一道防线。

这一纲领对于欧洲战场而言其实并非最优解。因为这等同于把北约地面部队最精锐的部分直接摊到1000公里的战线上直面华约部队的第一波打击。平均每个军要防守125公里、每个师防守45公里。进攻的华约部队可以在北约防线上自由地寻找突破口并集中绝对优势兵力进行突破和穿插。而一线的北约部队不但缺乏预备队,也缺乏战略纵深(能够作为战略纵深区域的法国已经在1966年退出北约并将北约扫地出门)。一旦被突破前沿防线,唯一能指望后备队只有跨过大西洋从美国本土赶来的美军本土部队了。

之所以奉行主动防御战略很大程度是受到欧洲大陆的政治局势掣肘,不得不将原定战场的联邦德国划入了保护范围内。雪上加霜的是,由于北约各国的相互扯皮,担负一线防御的北约部队中有50%以上的驻地远离自己的防区。不少部队离自己的防线甚至有100公里的距离。

由于华约部队在欧洲战场压倒性的兵力优势,其在进攻作战中可以源源不断的投入后续部队。可以说任何防线最终都免不了被逐步消耗殆尽的命运。而70年代末,苏军重点针对主动防御纲领发展出战役机动集群等一系列新战役战术理论和编制。战役机动集群可以在主要交战地域的突破口没有完全打开的情况下率先进入北约后方地域,对缺乏预备队的北约后方地域力量造成极大威胁,从而瓦解整个防御体系。

在70年代末80年代初,在美国陆军在唐·A·斯塔利(Donn A Starry)将军的倡导下,于1981年正式提出了空地一体战(Airland Battle)的构想。这一构想的提出正是为了打破糟糕的地面战场局面。

这一构想的重点并非是字面意义上的“空地一体”(显然陆军不可能跨军种去指挥空军的作战纲领),而是一种全新的作战思路:即放弃陆军传统的将作战区域局限在主要交战地域的旧思想,而应该把作战扩大到纵深战场,通过统一应用各种作战手段,同时打击敌军的第一梯队和纵深梯队,破坏敌指挥控制系统和战斗部署,以夺取战役主动权。

在美国陆军采用空地一体战纲领的次年也就是1982年,这一概念也被北约采用作为新的北约防御纲领,其名称比“空地一体战”更能反映这一作战思想的本质:后续部队打击(Follow-on Forces Attack)。

陆军航空兵的新需求:LHX

在空地一体战这一作战纲领指导下,美国陆军同时开始了“86年陆军”的改编,除了优化地面部队编制并增加了新型战术地地弹道导弹编制以强化提高部队的灵活性和作战能力。最为重要的就是为新编重型师增加了1个战斗航空旅的编制。编制内包括2个攻击直升机营、1个战斗支援航空营和1个骑兵营。由于战斗航空旅天生具备的空中机动与打击能力,在空地一体战体系中将扮演关键性角色。

不过以当时美军陆军航空队的装备情况而已,主力直升机型号主要是OH-58、AH-1、UH-1等一系列越战时代保留下来的轻、中型直升机以及CH-47、CH-54等同样20世纪5、60年代研发的重型直升机机队。

当时美军陆军航空队已经开始接收两种新型直升机:AH-64A武装直升机和UH-60A通用直升机。不过这些新型直升机只会替换掉部分AH-1和UH-1,显然无法满足陆军彻底翻新机队的要求。为了探讨陆军航空兵在新作战环境下的适应性,美国陆军在1981年启动了《陆军航空任务领域分析》(Army Aviation Mission Area Analysis 简称AAMAA)研究案,旨在探讨以80年代中期美军在欧洲战场对抗预想中的90年代华约部队的能力,以此为前提确认陆军航空兵在条令、组织、训练和装备的不足。

1982年完成的AAMAA研究显示,美军陆军航空队问题最大的部分是就是现有的轻型直升机机队。报告中列出了现役轻型直升机机队77项主要缺陷和260项不足。缺陷主要包括:

机体为三十年前技术基础,需要更新。 仅有少量或完全没有夜间与恶劣气象作战能力 载荷能力极低(特指OH-6和OH-58两型侦察直升机) 缺少空对空作战能力。 不具备未来战场生存性

1 / 2 OH-6和OH-58都是在20世纪60年代中期引入的轻型直升机。至80年代时已经老态毕现。

考虑到此时轻型直升机占了当时美军陆航直升机总数的80%,这显然意味这就是陆军航空兵需要解决的首要问题。对于AAMAA研究中发现的问题,美国陆军开始寻找成本最低、效率最高的可行解决方案。无法通过简单改进现有装备或调整战术训练解决的问题则决定引进新装备来解决。AAMAA研究在报告中建议,陆军应立即着手发展新的轻型侦察直升机、攻击直升机以及通用直升机以满足在1995年这一时间节点以前替换OH-6、OH-58、AH-1和UH-1这四种现役旧机型的需求。计划暂定名称为LHX(试验轻型直升机)。

LHX规划最初计划发展两种机型,即武装侦察/侦察攻击型(Scout/Reconnaissance and Attack )和通用/观测型(Utility/Observation)。两个机型将具备相当程度部件通用性。预定将采用相同动力系统和次级系统。武装侦察/侦察攻击型将用于取代OH-6、OH-58和AH-1。而通用/观测型则用于取代UH-1系列。预期将有2500架和2000架的装备规模。(更早的需求则是2900架SCAT型和2000架通用/观测型)届时,两个LHX计划诞生的机型将和AH-64、UH-60以及改进型OH-58(即OH-58D)一起成为美国陆航20世纪90年代至21世纪初的主要机型。

美国国防部副部长于1983年12月29日签署了计划预算决策,认可了陆军提交的LHX计划,位于圣路易斯州的美国陆军航空研究发展司令部随即成立了一个专门负责LHX计划的办公室,正式开启了LHX计划。

LHX的需求探讨

按照美军规定的大型武器系统研发流程,LHX计划启动后首先进入阶段0的概念探索与定义(Concept Exploration and Definition CE/D)阶段。将具体工作分为机体构型、座舱整合和航电系统三个主要部分,分别就这三个部分涉及领域寻找合适承包商签订研究合约。

1983年9月15日,负责CE/D阶段的应用技术实验室(Applied Technology Laboratory ATL)将固定价格预备设计合约授予了美国当时的四大直升机制造商:贝尔(Bell)、波音-沃托(Boeing-Vertol)、休斯(Hughes)和西科斯基(Sikorsky)。按照合约,每家厂商必须着手研究可行的潜在概念并据此发展新的直升机构型,然后向陆军提出最佳技术方案(Best Technical Appraoach BTA)。

同时,陆军也开始权衡分析(Trade Off Analysis TOA)研究,针对机体构型、乘员数量、生存性、可靠性和维护性、风险、成本等多个方面进行全面而详细的评估。1985年TOA研究完成后得出的结论是SCAT型和通用型LHX都应该具备:双发动机、具备高速性能、全自动化的双座座舱和全天候作战能力。并且两种构型都要求能够挂载空对空型毒刺和20mm以上口径的机炮。而SCAT型同时应该具备发射研发中的雷达制导射后不理型反坦克导弹(即后来的长弓地狱火)。

AGM-114L是以AGM-114为基础导入了可以发射后不管的毫米波雷达制导技术。不过发挥完全作战能力需要长弓雷达配合。 空对空型毒刺AIM-92为由FIM-92发展而来的空射版本,是OH-58D的主要空对空武器。不过AH-64常见挂载的空空导弹为更大的AIM-9。如图挂载AIM-92的反而是少见场景。 AGM-114L是以AGM-114为基础导入了可以发射后不管的毫米波雷达制导技术。不过发挥完全作战能力需要长弓雷达配合。 空对空型毒刺AIM-92为由FIM-92发展而来的空射版本,是OH-58D的主要空对空武器。不过AH-64常见挂载的空空导弹为更大的AIM-9。如图挂载AIM-92的反而是少见场景。 AGM-114L是以AGM-114为基础导入了可以发射后不管的毫米波雷达制导技术。不过发挥完全作战能力需要长弓雷达配合。1 / 2

尽管探讨阶段出于降低重量和成本的理由,一度考虑采用单发构型。但综合考虑战时生存性和和平时期(如长时间的飞行任务中)的安全性,最后还是要求必须为双发构型。

修改为双发构型后的UH-1Y。双发构型除了提升总功率外,最大好处就是两台发动机互为备份,一旦一台作战中受损或者出现故障,直升机能靠剩下的一台发动机维持安全飞行。这对于提升直升机生存性和和平时期安全性都有好处。 如早期版本的UH-1便是一种典型的单发构型直升机。就成本而言,单发确实有其优势。但是主要问题就是一旦发动机出现什么问题,那么也就不存在什么备份动力了。 修改为双发构型后的UH-1Y。双发构型除了提升总功率外,最大好处就是两台发动机互为备份,一旦一台作战中受损或者出现故障,直升机能靠剩下的一台发动机维持安全飞行。这对于提升直升机生存性和和平时期安全性都有好处。 如早期版本的UH-1便是一种典型的单发构型直升机。就成本而言,单发确实有其优势。但是主要问题就是一旦发动机出现什么问题,那么也就不存在什么备份动力了。 修改为双发构型后的UH-1Y。双发构型除了提升总功率外,最大好处就是两台发动机互为备份,一旦一台作战中受损或者出现故障,直升机能靠剩下的一台发动机维持安全飞行。这对于提升直升机生存性和和平时期安全性都有好处。1 / 2

陆军一开始为LHX设定的任务总重为8000磅(3629kg)。这一数据介于OH-6/OH-58的3500/5000磅和AH-1/UH-1的9000磅之间。因此,在侦 务中SCAT/通用型可以提供接近AH-1/UH-1的性能。在一些任务载荷较轻的任务中,明显比更重的AH-64/UH-60(14000/17000磅级)更具效费比。

至此,LHX的大体要求被确定下来。LHX除了特别看重航速、生存性、全天候作战能力等方面的性能同时,又要求间重量控制在8000磅这一级别。因此承包商们势必要在推进系统、机体结构、材料和航电等方面引进创新技术才能满足要求。

面对新威胁的概念探索

对于旋翼机研发而言,LHX的概念探索对于航速的重视显然远超以往型号的研发。究其原因,是受当时热议中的“直升机空战”议题的影响:

20世纪七十年代开始,苏联大规模服役部署的Mi-24直升机使得冷战双方的武装直升机间的遭遇空战将是未来战场上极其可能发生的事。由于飞行高度原因,空军并不能很好应对这一高空的制空问题。因此如何通过武装直升机夺取“树梢高度制空权”在80年代一度成为了一个热门话题。

就在LHX计划开始后的1984年,西方情报机构获得了苏联卡莫夫设计局正在发展新型直升机Ka-50的传闻。在当时西方情报机构的构想中,Ka-50是一种采用共轴反桨设计、航速近190节(约350km/h)的直升机空战专用机型。而显然整个北约没有任何一种机型可与之对应。因此,Ka-50一度成为西方陆军航空兵的心腹大患。

当然,此时美军装备的诸如AH-1早期型等轻型武装直升机因为武装问题也确实缺少对付Mi-24之类的苏联武装直升机的能力。 1987年美国国防部相关报告中出现的Ka-50想象图。情报单位认为这是一种专为直升机空战设计,最高航速190节的机型。 尽管外形方面基本正确,但是直到冷战结束后,西方通过公开渠道接触Ka-50后才发现之前对于该机用途和性能的判断完全错误。因此本质上冷战时期的Ka-50又是一个“想象出来”的对手。 当然,此时美军装备的诸如AH-1早期型等轻型武装直升机因为武装问题也确实缺少对付Mi-24之类的苏联武装直升机的能力。 1987年美国国防部相关报告中出现的Ka-50想象图。情报单位认为这是一种专为直升机空战设计,最高航速190节的机型。 尽管外形方面基本正确,但是直到冷战结束后,西方通过公开渠道接触Ka-50后才发现之前对于该机用途和性能的判断完全错误。因此本质上冷战时期的Ka-50又是一个“想象出来”的对手。 当然,此时美军装备的诸如AH-1早期型等轻型武装直升机因为武装问题也确实缺少对付Mi-24之类的苏联武装直升机的能力。1 / 3

出于对抗苏联武装直升机就要比对手具备更好飞行性能的心态。高航速成为部分厂商为LHX设定的目标之一。而美国陆军则评估了从160节到300节范围的航速需求,以及相应航速下需要的推进技术。

传统构型的直升机最大平飞速度在160节至180节左右(296km/h至315km/h)。如果应用先进旋翼技术,则有望将航速提升到200节(370km/h)。如果要进一步提升航速,则需要更新的构型。如复合推进构型有望将航速提升到245节(454km/h)以上,至于300节(555km/h)以上的航速则只能寄希望于风险更高的倾转旋翼技术了。

贝尔提出的BAT单座倾转旋翼机方案有望达到300节以上的航速。 西科斯基的S-69凭借先进旋翼技术和复合推进技术的共同应用,速度比传统直升机高出了100节左右。巡航速度达到215节,最高速度达到了245节(454km/h)。 贝尔公司是倾转旋翼技术的主要推进者。其XV-15验证机是早期较为成功的倾转旋翼技术验证机。 贝尔提出的BAT单座倾转旋翼机方案有望达到300节以上的航速。 西科斯基的S-69凭借先进旋翼技术和复合推进技术的共同应用,速度比传统直升机高出了100节左右。巡航速度达到215节,最高速度达到了245节(454km/h)。 贝尔公司是倾转旋翼技术的主要推进者。其XV-15验证机是早期较为成功的倾转旋翼技术验证机。 贝尔提出的BAT单座倾转旋翼机方案有望达到300节以上的航速。1 / 3

当然,并非所有项目参与厂商都认为需要如此激进的高航速。休斯公司就认为,高于185节(343km/h)的速度会带来成本和技术风险过高的问题。而波音-沃托公司也持相似意见。

除了速度方面的斟酌外,各个厂商倒是在大量使用复合材料方面达成共识。 LHX上大规模使用复合材料即是计划既定需求之一,也是为了达成LHX在重量、生存性以及成本各项指标平衡的关键。而美国陆军更是在LHX计划启动前,便以先进复合材料机体计划(Advanced Composite Airframe Program ACAP)验证了先进复合材料在直升机上的应用效果。以这一计划的试验结果为基础,陆军为LHX定出的目标是减重22%、降低成本17%以及降低15dB的雷达反射面积。

武装直升机在生存性方面的思路和主战坦克等装备基本一致即:

不被发现 发现后不被击中 击中后不被摧毁 被摧毁时保证乘员安全

之前的武装直升机开发项目将提升生存性的努力放在了后三项。而LHX是第一个将第一项“不被发现”作为核心需求的直升机开发计划。通过综合降低电磁波、红外线和噪声等方面的信号特征来提升直升机的战场生存性。可以说是有别于之前直升机计划的一大特征。

在LHX概念探索阶段,一直摇摆不定的一个议题就是乘员数量。传统的军用直升机一般都采用双驾驶员配置。即一名负责驾驶的正驾驶和一名兼顾侦察、攻击等其他任务的副驾驶。考虑到直升机比固定飞机更为复杂的操作,这样的安排是在当前技术条件下的无奈选择。因为容纳第二名乘员和相关设备至少会增加450KG左右的额外重量,对于轻型直升机而言来说是相当可观的重量。

尽管民用领域不乏单座设计的超轻型直升机。不过这些直升机驾驶员只需要完成基本的飞行即可,不具备军用型号的可比性。 军用的轻型直升机最低乘员数量便是两人。这是受直升机相对繁琐的操纵以及同时执行军事任务要求共同决定的。 尽管民用领域不乏单座设计的超轻型直升机。不过这些直升机驾驶员只需要完成基本的飞行即可,不具备军用型号的可比性。 军用的轻型直升机最低乘员数量便是两人。这是受直升机相对繁琐的操纵以及同时执行军事任务要求共同决定的。 尽管民用领域不乏单座设计的超轻型直升机。不过这些直升机驾驶员只需要完成基本的飞行即可,不具备军用型号的可比性。1 / 2

出于控制重量和成本考虑。1984年美国陆军平行展开了先进旋翼机技术集成(Advanced Rotorcraft Technology Integration ARTI)研究用于探讨单座构型直升机执行侦察或攻击任务的可行性。参与这一研究的除了参与LHX计划的贝尔、波音-沃托、麦道(休斯直升机公司在1984年被麦道收购并改名)和西科斯基外,还有负责电子系统相关的IBM。

如果要实现单人操纵这一目标,需要大量应用座舱自动化和信息融合技术。如能叠加显示多重信息的头盔显示器、可通过语音进行直接操作的各种子系统以及语音辅助系统等新技术都是实现单人驾驶必备的新技术。在ARTI研发中,为了探讨单座构型牵涉的导航、目标捕获、自动飞控、玻璃化座舱以及语音辅助等新技术,参与公司改装了多架试验机用于验证相关技术。如贝尔就用改装后的Model 249作为试验机使用,麦道则是直接在一架前座进行专门改装的AH-64A进行试验。而西科斯基则是在一架S-76的机头额外安装了一段新的单座座舱结构用于模拟实验。

不过在计划全面测试飞行员在不同情况的工作负荷后,得出的结论却并不乐观。通过自动化座舱系统辅助,由一名驾驶员确实能够执行部分任务,但是并不能应付对于武装直升机常见的夜间贴地(Nap-of-the-Earth Noe)飞行。更不要说侦察直升机乘员需要在兼顾驾驶飞机、观测目标的同时协调友军火力的综合任务要求。

考虑各种复杂情况下驾驶员的操作负荷,LHX将依然采用双座构型,但是美国陆军同时也不想放弃技术整合度最高的单座构型。最终对于LHX的要求是一种具备“单人操作能力”的双座构型。

在各个公司忙于先期的概念探索与技术探索时,项目主导的美国陆军也没闲着。陆军航空兵司令部(Aviation System Command AVSCOM)同步开始评估合适的发展策略。1983年为此专门建立了权衡决策(Trade-Offs-Determination TOD)委员会专门负责探讨同时满足LHX需求且风险在可接受范围内的发展方案。最终在1984年8月12日提出了LHX基本发展规划,定出的目标要求LHX在1990财年以前投入量产。

为了实现这一目标,就需要LHX计划从1986财年就进入全尺寸发展阶段(Full-Scale Development FSD),并将传统的防务系统采购审查委员会(defense systems acquisition review council)的里程碑I(Milestone I)和里程碑II(Milestone II)审查合并到1985年10月同时进行。原型机首飞则定在1989年,然后获胜方案很快就会投入量产。

暂定的需求量为通用型2408架、SCAT型2127架。其中用于替换AH-1的为SCAT Gunship(炮艇型),而用于替换OH-6和OH-58早期型号的则为SCAT Scout(侦察型)。

为了控制不断攀升的经费需求,美国陆军在1985年被迫取消了几项LHX相关的先期研究合约。考虑到这几项先期研究合约对于降低技术风险的作用。LHX的研发时间计划只能进行调整,FSD阶段延长到60个月,投入量产时间则顺延到了1992财年。

在原本规划中,陆军将从两组竞标团队中选出一组进入FSD阶段。不过在1986年7月,根据国防科技委员会(Defense Science Board)的建议,FSD阶段将依旧维持两个研发团队竞标的模式。

基本需求的成型

四家参与LHX的厂商在概念设计阶段纷纷放出自己的LHX概念。可以说是各个公司最优化手头技术和各自擅长领域提出的方案。

旋翼和尾衍构型等设计有大量YUH-61A的风格。YUH-61A是在UTTAS计划中和YUH-60竞标失败的方案。 贝尔公司主推的自然是倾转旋翼技术。以这一技术为前提分别设计了SCAT型和通用运输型。 不过贝尔并未将宝全押在倾转旋翼技术上。同步设计了常规布局的方案。 西科斯基采用的是同轴反转旋翼+复合推进概念。尽管最终没能应用在LHX上,不过最近倒是又在S-97上复活了这一技术。 休斯(麦道)提出的单座SCAT型LHX概念。拥有一对可提供升力的后掠短翼和刚性铰接旋翼。同时尾桨采用的是专利的NOTAR设计。 相比之下最保守的是波音-沃托的方案。基本就是最为传统的武装直升机构型。不过旋翼系统以应用刚性旋翼技术。 旋翼和尾衍构型等设计有大量YUH-61A的风格。YUH-61A是在UTTAS计划中和YUH-60竞标失败的方案。 贝尔公司主推的自然是倾转旋翼技术。以这一技术为前提分别设计了SCAT型和通用运输型。 不过贝尔并未将宝全押在倾转旋翼技术上。同步设计了常规布局的方案。 西科斯基采用的是同轴反转旋翼+复合推进概念。尽管最终没能应用在LHX上,不过最近倒是又在S-97上复活了这一技术。 休斯(麦道)提出的单座SCAT型LHX概念。拥有一对可提供升力的后掠短翼和刚性铰接旋翼。同时尾桨采用的是专利的NOTAR设计。 相比之下最保守的是波音-沃托的方案。基本就是最为传统的武装直升机构型。不过旋翼系统以应用刚性旋翼技术。 旋翼和尾衍构型等设计有大量YUH-61A的风格。YUH-61A是在UTTAS计划中和YUH-60竞标失败的方案。1 / 6

当概念探索研究接近结束时,陆军要求相关厂商组成研发团队,以进行后续的发展。最终波音-沃托和西科斯基率先达成合作协议,在1985年6月组成“第一队”(“First Team”)。麦道和贝尔则在1986年4月组成“超级队”(“Super team”)。而在1984年用于

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