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十博体育网站:独特的双旋翼纵列式布局优劣同样突出支奴干成为一支绝唱

日期:2022-08-01 07:53:21来源:十博体育网页版 作者:十博体育在线登录

  上一篇我们讲到了UH-1 休伊直升机在越南战争中得到广泛应用,推动了空中机动作战理论的初步成型,其实在UH-1研发的同时,美国随后也展开了另外一款中型运输直升机的研发工作,那就是大名鼎鼎的CH-47支奴干运输直升机;CH-47支奴干直升机在后续美军的各种军事行动中发挥了重要作用,成为空中机动作战理论的核心机型,其专职承担各种战场运输任务,成为美军在军事部署中的重中之重。这款直升机经过不断的改进和升级,至今依旧在美军各大军兵种服役,在所有美军的战场上都能看到它的身影。

  1953年美国提出新一代通用直升机的竞标项目,最终开发出了UH-1通用直升机;随着科学技术的进步,三年后的1956年,美国陆军开始研制CH-47支奴干直升机,当时美国陆军宣布要以新一代涡轴发动机直升机取代原有的活塞式发动机直升机,这个项目就是我们今天的主角CH-47支奴干直升机,虽然美国陆军在CH-47项目中提出使用涡轴发动机为新型直升机动力系统,但其实这一目标在UH-1项目中已经就实现了,在直升机发展历程中动力系统使用的一大进步,这一模式一直沿用到今天。

  1958年美国陆军提出中型运输直升机招标书,次年6月,美国陆军与波音·伏尔托直升机公司签订了一项新机型的初步合同,美国陆军同步要求波音·伏尔托直升机公司在规定的时间内制造出5架原型机,并将其命名为YCH-47A直升机(波音自己称为波音114原型机)。两年后的4月28日,第一架YCH-1A原型机完成总装,五个月后成功进行了首次悬停飞行。

  提到CH-47的研制就有必要简单提及一下波音·伏尔托直升机公司,该公司是由美国直升机先驱弗兰克·皮亚赛基创立的,也是由弗兰克·皮亚赛基直升机公司改名而来的,其中伏尔托是垂直起落的异体缩写。弗兰克·皮亚赛基和CH-47直升机有很大的渊源,他的一生有两大重大发明,一个是美国第二架直升机PV-2,另一个就是设计出美国第一架串列双桨直升机PV-3,而PV-3直升机则成为后来CH-47支奴干直升机的设计蓝图,也可以认为是支奴干直升机的原型机。

  1961年9月21日,YCH-1B原型机实现首飞,第二年美国五角大楼开始执行三军统一编号体系后,早期制造的5架波音114原型机被正式编号为CH-47A直升机。这里需要强调一下的是,波音·伏尔托直升机公司在竞标过程中前后拿出了107和114两个方案,107方案为YCH-1A原型机,后来发展成CH-46海上骑士直升机,114方案是107方案的放大改进版,也就是后来的CH-47支奴干直升机。

  CH-47支奴干是一种典型的纵列双旋翼直升机,作为现代直升机家族中的另类,它不像其他的主流直升机只有一个主旋翼,而是有两个可人工折叠的主旋翼,分贝位于机头和机尾的上方,双桨同时提供升力,使得支奴干直升机在旋翼总面积相同的情况下,不单旋翼的直径较小,还因没有旋翼的反扭力在设计上直接省却了直升机上常见的尾桨和尾撑,要知道直升机的主旋翼主要负责升力,但是直升机需要前进或者后退,就需要尾桨来提供动力,这是直升机的基本原理,但纵列双旋翼布局设计省却了尾桨。

  串列式双桨设计还可以通过增大后旋翼的出力,增加桨叶轴线与水平面的前倾角,从而加大整个机体的前倾,这就使得支奴干直升机在紧急起飞的时候能够更快的转入高速前飞,有助于它在敌人地面火力下迅速脱离起降场。同时还赋予了该型直升机一大独有的特色,那就是串列双桨布局还可以半悬停在特别窄小的山顶岩石或者屋顶阳台上,甚至小船的甲板也能成为支奴干直升机的暂停台,特别有利于兵员通过尾门迅速的进出,这一项性能是单旋翼直升机很难做到的。

  前后旋翼还可以通过各自的周期距控制,使得前后旋翼的旋转平面反向侧倾,在产生升力的同时,还可产生侧向的水平推力,从而迅速改变飞机的指向,这就使得支奴干直升机能够及时避开侧风的影响。相比传统布局的直升机,支奴干直升机独特的机舱布局使得其货舱的长度几乎等于整个机长减去驾驶舱的长度,省去了传统直升机尾梁的无用长度,从而使得这种类型直升机相较传统直升机能以小得多的机体体积和重量运输相同重量与体积的货物。这就是串列式双旋翼布局设计带来的优势。

  CH-47支奴干直升机机长15.45米,机宽3.78米,机高5.7米,旋翼直径总长为18.29米,全机的空重为11.5吨,有效载重约13吨(实际为12.944吨),具备外吊车辆和物资的能力,最大挂载重量为12.7吨,最大平飞速度为287公里/小时,巡航速度一般为259公里/小时,最大爬升率为9.38米/秒,虽冠以中型直升机的称谓但其最大起飞重量达到24.5吨,最大航程可达1207公里。

  支奴干直升机的机身为正方形截面半硬壳式结构,早期的机型采用的是两台T55-L-5型涡轴发动机,单台发动机标定功率为1640千瓦,后期改进型换装了新型T55-GA-714A型涡轴发动机,单台功率达到3039千瓦,驾驶舱、机舱、后半部分机身和旋翼塔基本上都为金属结构,具有较强的抗毁能力。

  支奴干直升机机组乘员主要有两名,后部货舱可以搭载33-35名武装士兵,机尾是一个兼作跳板向下翻的货仓门,装卸物资以及人员登离机都极为方便。此外,该型直升机在地板上设有91个系留点,可一次运输一整套战术地对地导弹或者两辆军用吉普车,其外部还可吊运火炮、轻防护车辆等大型作战装备。

  支奴干直升机的航电系统也不错,安装有地形跟踪、地形回避、空对地测距以及地形显示等功能的AN/APN-209雷达高度表和AN/ASN-128多普勒雷达,并装备了GPS全球定位系统、地形参考导航系统和激光、雷达导弹告警系统;同时还配有脉冲干扰机、曳光弹发射器、抗干扰无线电台以及前视红外装置和数字式移动圆形显示仪等设备。

  因此,支奴干直升机具有全天候飞行能力,可在恶劣的高温、高原气候条件下执行任务,并具备空中加油能力,具有远程支援能力;部分型号的机身上半部分为水密隔舱式设计,可以在水上起降,这种能力还是比较罕见的;另外该型直升机还具有较好的抗毁伤能力,其玻璃钢桨叶即使被23mm口径穿甲燃烧弹和高爆燃烧弹击中,仍能保证其安全返回基地。1965年9月,CH-47A型被投入到越南战争中,不仅被大量用于实施兵力机动,同时还被用于救援受到战损的轻型直升机,凭借出色的外挂吊运能力,其不仅能够运送车辆等大型装备,甚至可以将一架UH-1直升机从战场吊运至后方进行维修。

  在经历战火洗礼后,CH-47A暴露出了一系列问题,其改进型CH-47B型在两年后开始交付美国陆军,CH-47B是在CH-47A型的基础上发展而来的,主要针对A型暴露出的稳定性问题进行了改进,同时还配备了非对称性的旋翼桨叶。同年10月,最新改进型CH-47C型成功首飞,CH-47C型配备有两台2796千瓦的T55-L-11A型发动机,另外换装了玻璃钢桨叶,在机身前部和后部各安装了一个挂钩,用以挂载体积较大的重型装备,任务半径也增加至300-400公里。

  1976年根据与美国陆军签订的合同,波音·伏尔托直升机公司分别将CH-47A、B、C型各一架改成D型的标准原型机。1979年5月11日,第一架生产型CH-47D首次试飞,波音·伏尔托直升机公司对支奴干直升机进行了13项重大改进,包括换装了莱康明公司的T55-712涡轴发动机,将旋翼传动系统的额定功率增加至5593千瓦,安装了综合润滑与冷却装置,使用了全新的玻璃纤维桨叶等等。经过一系列的改进升级,新型直升机的最大飞行速度提升至260公里/小时,并且凭借先进的电子设备几乎可以在所有的气象条件下飞行,在最大总重22680公斤的条件下有效载荷达到10344公斤。

  1992年波黑内战爆发后,在后续三年的维和时间内,16架支奴干直升机在6个月的时间内总计飞行2222小时,总计运送了3348名人员、1452吨货物,这相当于运送了112个步兵排或者201门M-198型榴弹炮。支奴干直升机在实际运用中,不断的升级改进,最终形成了一个庞大的家族。除了A、B、C、D型之外,还有诸如CH-47F、CH-47SD、MH-147E、MH-47D特种作战型、出口至加拿大的CH-147型等。

  CH-47支奴干运输直升机诞生于上世纪60年代,迄今为止已经服役50多个年头,至今仍旧是美国各军兵种的一大主力运输机型,按照美军的计划,早先计划使用贝尔公司于上世纪80年代开始研制的新一代运输直升机V-22鱼鹰(其实质上是一款不折不扣的倾转旋翼机)来最终取代CH-47支奴干运输直升机,但由于V-22属于倾转旋翼机,在技术上并不是很成熟,因此在研发成功列装部队后,故障率持高不下,这一定程度上延缓了美军早期取代支奴干系列直升机的计划,CH-47支奴干直升机不得不继续服役在美军装备序列中。

  俗话讲,成也萧何败也萧何。CH-47 支奴干运输直升机最大设计亮点就是采用了串列式双旋翼布局设计,这种另类的设计赋予其优异的运载能力和吊运能力,综合运送能力在同类机型中处于领先水平,同时还赋予其独树一帜的小平台悬停能力和迅速脱离起降场的能力,这些优点都在实战中带来诸多实际效果,成就了支奴干系列直升机长达50多年的辉煌服役生涯。

  遗憾的是串列式双旋翼的劣势也是极为突出的,其由于机身粗大因而具有巡航阻力大、对发动机功率要求极高的特点,这也是在支奴干直升机之后再也没有出现类似布局的直升机的一个主要原因;同时纵列双桨布局导致直升机需要两个旋翼工作来提供动力,这就使得该机的生存性存在问题,一旦发动机被击中,很可能会导致整机无法工作,尽管美国为支奴干配备了玻璃钢桨叶,但在实际作战使用中问题依旧很突出,最有说服力的例子就是著名的黑色星期六,一架CH-47被伏击击落导致22名海豹突击队和7名阿富汗政府军全军覆没,创下自美军发动阿富汗战争以来单次美军死亡人数最多的记录。

  不过不可否认的是,CH-47支奴干运输直升机在整个服役生涯中发挥了巨大作用,是美国空中机动作战理论的核心机型,其凭借强大的运载能力和外挂吊运能力在执行蛙跳战术的时候,发挥出令很多国家羡慕不已的突出性能,在整个空中机动作战中单架发挥的作战效能相比其他传统布局的运输直升机成几何倍数的关系。这也可以看作是,其深受其他国家青睐,出口订货总数达1134架(含民用型)的核心原因。

  在未来,美国没有解决V-22鱼鹰倾转旋翼机的可靠性问题之前,在没有新一代运输直升机发展计划的背景下,CH-47支奴干运输直升机依旧将在很长一段时间内是美国战场投送的主力机型,我们将依旧在世界各大热点地区看到它熟悉的身影。由于技术的难度性,CH-47很可能将成为最后一款现役的串列式双旋翼布局设计的直升机,成为时代的绝唱。

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