美国贝尔360军用直升机 (全球十大性能最好的武装直升机)

美国陆军未来攻击侦察飞行器(FARA)项目的竞争正进行的如火如荼,参加最终竞标的美国贝尔公司360“不屈”武装侦察直升机,其首架原型机已经完成了超过90%的制造工作,按计划将于2022年三季度完成全部制造工作,并在2023年进行首次飞行,目前进度略快于竞争对手-美国西科斯基公司推出的“掠袭者X”方案。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

最新版贝尔360“不屈”方案

360“不屈”直升机采用单旋翼带尾桨这一传统的直升机构型设计,其整体设计充分展现了“成熟、可靠”的设计理念,但为了达到FARA项目较高的性能指标,也采取了一些突破传统的设计,该机堪称传统构型直升机的巅峰之作!

为了降低研发难度,该机在整体设计方面相当传统,采用武装直升机常见的窄机身前后纵列双座设计,机头布置传感器和航炮,机身中部为动力舱、传动系统和旋翼,尾部为尾桨。机身中部有一条贯穿全身的明显折线,使其截面形成利于雷达隐身的六边形。该机的主旋翼为具有先进翼型的四叶全铰接式旋翼,其旋翼翼型已经在贝尔525民用直升机上经过验证,桨毂部分使用整流罩完全包裹,既降低阻力也能达到隐身效果;主减速器则直接照搬贝尔525的设计;整体设计多以成熟可靠的技术为基础。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

360不屈作战假想图

在早期方案上,360“不屈”的尾桨采用向左倾斜的大型涵道式尾桨,但目前正着制造的原型机已经放弃了这一设计,改为更加传统的开放式四叶倾斜尾桨。涵道式尾桨可以减少阻力,安全性好不易打浆,桨叶位于涵道内使主旋翼下洗气流干扰影响较轻,有利于低空飞行。另外还具有振动小、噪音低、具有更好的隐身能力的特点,美国已经下马的RAH-66“科曼奇”武装侦察直升机就选择了这种涵道尾桨。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

早期方案采用大函道尾桨设计

但是,涵道尾桨的缺点也非常明显。受外涵道结构影响,尾桨的直径受到限制,产生的推力太小,垂直和悬停动作效率不如普通尾桨设计。同时涵道结构也使得尾桨结构总重较大,影响直升机的结构重量和重心。一般来说,起飞重量6吨为涵道式尾桨利弊的分水岭,超过6吨的直升机采用涵道式尾桨就将得不偿失,因此作为设计起飞重量6吨的360“不屈”来说,放弃涵道式尾桨,可以视为该方案进一步落实“成熟、可靠”原则的体现。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

早期函道尾桨设计

按照美国陆军的硬性要求,该机也采用单台T901型第五代涡轴发动机作为主动力,最大功率为3000马力。但贝尔公司很巧妙地为其额外设置了一台“辅助动力”,这台“辅助动力”其实是一台标准的加拿大普惠公司生产的PW207D1涡轴发动机,其最大功率为560马力,和主发动机共用进气道和排气管。贝尔公司著名的轻型民用直升机贝尔429就采用两台PW207发动机。因此,360“不屈”事实上是一架双发直升机,比“掠袭者X”拥有更大的动力输出。贝尔公司宣称这台“辅助动力”将用于进行直升机高速冲刺飞行和地面低功率待机。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

早期设计方案模型

为了达到FARA项目要求的较高飞行速度,360“不屈”的设计可谓另辟蹊径。该机在机身中部设计了一对单侧翼展超过3米的不可拆卸大翼展短翼,这对短翼的主要作用,是在前飞状态下提供额外的升力,作用类似于固定翼飞机的机翼。贝尔公司预计,这对短翼在直升机平飞时将能为主旋翼分担约50%的升力,可以大幅减轻主旋翼的升力负荷,使主旋翼可以将更多拉力用于拉动直升机前飞,从而提高直升机的速度。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

制造中的首架原型机

预计该机的最大平飞速度可以达到207英里/小时(333公里/小时),略高于美国陆军要求的200英里/小时(322公里/小时)最低速度指标。虽然相比“掠袭者X”的速度差距很大,但已经高于目前所有投入现役的实用直升机。这套短翼上并没有设计各种操控面,因此只是单纯的升力系统而不参与直升机的操控。贝尔称这一设计是“无需复杂驱动解决方案即可获得最佳推进能力”的设计,这也使该机事实上局部成为直升机和固定翼飞机的混合体。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

360“不屈”看起来像是RAH-66的复活

为了进一步提高主旋翼效率,贝尔公司将该机的旋翼面设计为向左倾斜3.5度。传统直升机旋翼存在旋翼前行面和后行面升力不均的问题,从而产生直升机的滚转力矩。对于这一问题,一般的做法是通过旋翼上的摆动铰控制单片旋翼前、后行面的运动速度,产生速度差来予以抵消,但这将使主旋翼的效率产生一定的损失。倾斜旋翼面设计使直升机产生天然的反向滚转力矩,从而实现局部抵消,可以降低每个单片旋翼的速度差,从而实现旋翼效率的最大化。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

360“不屈”作战假想图

360“不屈”的飞控系统基于贝尔525民用中型直升机的先进电传操纵系统研发,能大幅降低飞行员工作量并具有自动无人驾驶功能。航电设备均基于柯林斯开放架构概念,易于升级软件和增加硬件。飞控系统具有一个独特的低阻模式,能自动在巡航中将直升机配平到阻力最小的姿态。该机虽然采用传统武装直升机的后三点跪式起落架设计,为迎合高速和隐身需要,也采用了全可收放式设计。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

制造中的首架原型机

该机的驾驶舱移植了F-35战斗机的先进座舱显示系统,两名飞行员都拥有一个大型彩色液晶触摸屏显示器,并可以进行分屏显示设置,以便根据需要显示相应的内容。在主显示器两边还各有一个小型显示器,用于显示额外的数据。该机的操纵杆也采用和F-35类似的侧杆操作方式,而非传统的中立操纵杆,这在直升机上是首次应用。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

座舱设计

360“不屈”采用内置弹舱以达到其高速和隐身的目的,在短翼下方的机腹两侧,各设计有一个外翻开启的内置式弹舱,其整体设计类似RAH-66,但舱内挂点由三个减少到两个,使该机在高速隐身状态下,可以携带4枚*器武**。相比“掠袭者X”,该机的内置*器武**挂载量少了一半,不过其短翼下方拥有两个额外的挂点,每个都可以挂载一组四联装*器武**挂架,加上这两组挂架后的*器武**携带量为12枚,比“掠袭者X”多50%,但这样会影响到该机的高速和隐身性能。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

早期方案全尺寸模型

与采用刚性共轴双旋翼+推进螺旋桨这一全新构型的“掠袭者X”相比,360“不屈”自始至终坚持“传统、成熟、可靠”的设计理念,力求通过较低的研发难度和相对较低的价格,赢得美国陆军的青睐。除了在速度上有着明显的劣势,360“不屈”在其他方面的性能更加均衡,也更符合现在直升机飞行员的使用和驾驶习惯。

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

新设计全尺寸模型

不过美国*队军**的*器武**发展理念,一贯来是期望利用装备技术上的巨大优势来碾压对手,因此不可避免的对技术上更具亮点的“掠袭者X”产生天然的好感,这点从美国陆军在分配研发经费时,360“不屈”的经费少2.6亿美元便能体现。虽然整体来看360“不屈”的设计,已经将传统直升机构型的技术运用到极致,但依靠传统构型去挑战全新构型的难度依然很大,360“不屈”只能寄希望于“掠袭者X”的研发遇到重大挫折,方有机会拿下美国陆军的这笔大单!

传统构型直升机的巅峰之作!美国贝尔“360不屈”武装侦察直升机

新设计的尾部构造

即便如此,360“不屈”的设计也是传统构型直升机设计中毋庸置疑的巅峰之作,是传统构型直升机设计中毫无疑问的“天花板”!其中一些简单有效的设计理念,更是值得我们关注和学习借鉴!