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持续蜕变,“蝰蛇”60年发展之路

作者:军师军茶利

2022年11月2日,贝尔公司向美国海军陆战队交付的最后一架AH-1Z“蝰蛇”下线,这也是该公司向美海军陆战队交付的最后一架H-1系列直升机。美国军方和贝尔公司将AH-1和UH-1“休伊”统称为H-1系列,因为AH-1是从UH-1改进而来的,AH-1Z也是H-1家族的最后一个型号。该直升机家族经历60年发展,总计制造超过1.6万架。传统的攻击直升机在未来冲突中能否生存,直升机在现代战争中的效能如何?要回答上述问题,回顾H-1系列直升机的发展,无疑极具启发性和现实意义。

“休伊”的起源

整个“休伊”家族源自贝尔公司的XH-40原型机,这架直升机吸取朝鲜战争期间直升机作战的经验和教训,为满足美陆军对通用直升机的需求而研制1956年10月20日首飞,接下来贝尔又制造了6架YH-40评估机。1960 年 3月,美陆军授予贝尔公司一份生产100架直升机的合同,该直升机被命名为HU-1A,并以美洲土著民族的名字命名为“易洛魁人”。不过,编号中的“HU”产生了一个非常流行的非官方绰号“休伊”,1962年9月后按美国防部统一的命名规则,美军把上述编号改成现在人们熟知的UH-1(公司编号为贝尔204)。

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由于采用涡轴发动机“休伊”直升机性能远优于采用活塞发动机的直升机。然而,美陆军关于YH-40的服役测试报告却认为其动力不足。第一批UH-1A交付时,陆军表示要改进后续型号,作为回应,贝尔提出了 UH-1B,它配备 960轴马力的T53-L-5 发动机和一个更长的客舱,UH-1B 的第一架生产型1961年3月交付。

1960年,贝尔开始开发 UH-1C,为其配备1100 轴马力的莱康明 T53-L-11发动机 美陆军最终用相同的发动机改装了所有UH-1B直升机。贝尔还为UH-1C开发了新的旋翼系统,引入双液压控制系统及改进型进气口过滤系统。UH-1C的燃料容量增至920升,总重增至4309千克,标称有效载荷为2120千克。UH-1C于1966年6月开始生产,共生产766架。

早期的“短体”“休伊”虽取得成功,但美陆军却想搭载更多人员。贝尔的解决方案是将HU-1B机身拉长约1米并利用增加的空间在传动装置旁边放置4个面向外的座椅,座位增至15个,扩大后的机舱还可容纳6个担架和工名医生。该型机安装了更大的舱门及一个带有可选窗口的小饺链面板,提供了更好的进入机舱的通道。

贝尔205原型机,于1961年8月16日首飞,其最初配备了直径约13.4米的主旋翼和T53-L-9发动机。旋翼直径被加长到约14.6米,弦长约53厘米。尾梁也加长,以适应更长的旋翼桨叶,总之,相关修改导致该机总重达4309千克。美陆军1963年订购了贝尔205的生产型,生产型直升机被指定为UH-1D。1966年,贝尔安装了1400轴马力的T53-L-13 发动机,为直升机提供更多动力。皮托管从机头移至驾驶舱顶部,以防止着陆过程中损坏,这种配置的生产型被指定为UH-1H。

“眼镜蛇”问世

在发展通用直升机的同时,贝尔和美陆军开始发展武装直升机。受阿尔及利亚战争中法军将武器安装到直升机上对地面部队实施打击的启发,贝尔发展出D-255 武装直升机概念模型,命名为“易洛魁勇士”这是一款基于UH-1B组件的专用攻击直升机,具有新的细长机身和串联双座驾驶舱,其机头的球形炮塔中装有一个榴弹发射器,一个机腹吊舱用于装载20毫米机炮,还有用于安装火箭或SS-10反坦克导弹的短翼。

1962年6月,贝尔向美陆军展示了直升机模型,后者很感兴趣,1962 年12月授予贝尔一份概念验证合同。贝尔由此发展了207型“苏族侦察兵”,该机于1963年7月首飞。“苏族侦察兵”拥有所有现代攻击直升机的主要特征:串联驾驶舱、搭载武器的短翼和安装在“下颚”上的炮塔。1964年初,在对“苏族侦察兵”评估后,美陆军认为其尺寸小,动力不足。

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此后,美陆军提出“先进空中火力支援系统”(AAFSS),旨在研发一型全副武装的直升机,速度至少为322千米/小时。尽管美陆军偏爱AAFSS计划,但贝尔坚持更小更轻型武装直升机的想法。1965年1月,贝尔决定进行详细设计。研究人员将成熟的减速器、UH-1C的540旋翼系统和稳定控制增强系统及UH-1的T53涡轮轴发动机,与之前的“苏族侦察兵”的设计理念相结合,推出贝尔209,它在很大程度上类似“易洛魁勇士”特别是其驾驶舱和尾翼。从外观看,新的设计与UH-1的相似点并不多,但209型的尾翼和大部分动力系统与 UH-1 相同,约 80%的部件采用UH-1零件。

1965年9月7日,贝尔209型原型机首飞,迅速引起军方关注。随着越南战争的进行,美军压力渐增,1965年6月底,已有5万名美地面部队部署到越南,美陆军需要一型用于越战的临时武装直升机。1966年4月贝尔的产品在与其他对手的竞争中获胜,美陆军最初订购110架直升机,到年底 后续订单累计达500架。贝尔为209型起了“休伊眼镜蛇”的绰号,美陆军则用“眼镜蛇”为这款直升机命名。

1967年6月,第一批 AH-1G“休伊眼镜蛇”服役,最初编号为UH-1H 很快就使用了代表攻击直升机的专用编号“A”。1967至1973年,贝尔公司共为美陆军制造1116架AH-1G直升机。越战期间,美陆军空骑兵及其他部队大量使用UH-1,以致这场战争被称为“直升机战争”。

不断改进中

“眼镜蛇”和“易洛魁人”都是单发、滑橇式起落架、跷跷板式旋翼。不过,“眼镜蛇”的外形设计看起来具有流线型,类似喷气式战斗机。航空作家斯坦利·麦高文观察到其外观与贝尔之前设计的任何旋翼机都不同,机身相对较窄,驾驶舱使用了纵列座舱,且被一个巨大的座舱罩覆盖,乘员受到装甲保护。

“眼镜蛇”直升机由飞行员和炮手共同操作,飞行员坐在后座,炮手坐在前排,前部武器操纵员更有利于操纵位于机头的武器及各种传感器。“眼镜蛇”的大部分武器都能安装在短翼下的挂架上,与携带武器的UH-1相比“眼镜蛇”通常携带两倍的弹药,并以一半的时间到达驻地,其留空时间也是UH-1的三倍。这使得该型直升机能在指定的时间到达运输直升机前方的着陆区,在它们出现时提供火力支援,在它们撤离时继续战斗。

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“眼镜蛇”算是轻型武装直升机,其空重2635千克,最大起飞重量 4309千克,动力装置是一台T53-L-13涡轮轴发动机,输出功率1400马力,主旋翼直径13.4米,最高速度276千米/小时,航程570千米,升限3500米。

通常情况下,“眼镜蛇”会避免在交战时进行盘旋,重点放在保持速度和机动性上。“眼镜蛇”通常不单独行动,而是两架或组团作战,通常使用猎杀战术消灭地面目标。它还经常与其他直升机配合使用,如OH-58侦察直升机。

“眼镜蛇”服役后,相关设计进行了大量改动,最主要变化是将尾桨从左侧移到右侧,这有助于提高尾桨的效率。1972年,美陆军寻求提高反装甲能力。根据“改进型眼镜蛇武器计划”,1973年10月对装有“陶”式导弹的AH-1进行了试验。次年通过测试后,贝尔签订了将101架AH-1G升级为能发射“陶”式反坦克导弹的AH-1Q。

之后,“眼镜蛇”出现更多改型。1978年3月,美陆军采购100架新型“眼镜蛇”AH-1S。这些“眼镜蛇”在AH-10的基础上配备新的T形仪表板、改进的复合材料旋翼桨叶、改进的变速箱、M128头盔式瞄准镜和M28A3武器系统。同时,采用更强大的T53-L-703引擎,输出功率1800轴马力。AH-1S继续升级后,“眼镜蛇”又有了AH-1P、AH-1E和AH-1F。1988年前,AH-1F被称为“现代化的AH-1S”。

“眼镜蛇”“入海”

AH-1G的成功让美海军陆战队对“眼镜蛇”产生了兴趣,但它们更喜欢双引擎配置,以提高水上作业的安全性。海军陆战队还要求,炮塔可装备更强大的武器。

1968年5月,贝尔获得49架双引擎 AH-1J“海眼镜蛇”的合同。AH-1J配备三管20毫米 M197 航炮 旋翼直径达13.4米,空重增至2998千克,最大起飞重量4500千克,动力装置为两台普-惠 T400-CP发动机。

进入20世纪70年代,海军陆战队对“眼镜蛇”提出更高要求——在高温下具有更大的承载能力。基于贝尔309型“眼镜蛇王”,贝尔开发了AH-1T“改进型海眼镜蛇”,该型机配备加长的尾梁和机身及贝尔309型升级变速箱、发动机。AH-1T更可靠,也更易于野外维护。该型机能发射“陶”式反坦克导弹、带有专用瞄准系统及其他传感器。一种被称为AH-1T+的高级版本,则配备功率更强大的T700-GE-700发动机和先进的航空电子设备。

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20世纪80年代初,美海军陆战队寻求新型直升机。因国会未批准相关采购,海军陆战队选择继续改进AH-1T,改进包括修改火控系统,以携带和发射AIM-9和 AGM-114 导弹,新版本即AH-1W“超级眼镜蛇”。1986年3月,AH-1W开始交付,最终交付179架。AH-1W的空重增至4627千克,最大起飞重量增至6690千克,发动机为2台通用电气T700-GE-401涡轮轴发动机,每台1690马力。

“海眼镜蛇”在20世纪后半期参与多项重大行动,如1983年美国入侵格林纳达,两伊战争期间,伊朗大量使用“海眼镜蛇”1991年“沙漠风暴”行动期间“海眼镜蛇”摧毁了200多辆坦克、装甲运兵车。21世纪,该型直升机还参加了阿富汗战争和伊拉克战争。2020年10月,美海军陆战队退役了最后一架AH-1W。

“蝰蛇”的“变异”

贝尔公司曾用AH-1T+验证机和AH-1W原型机,对新的实验性复合材料四桨叶主旋翼系统进行测试。新配置提供了更好的飞行性能、更低的噪音和更高的防护能力。贝尔将这种新设计开发成AH-1Z,绰号“蝰蛇”。

1996年,海军陆战队与贝尔签订合同,启动AH-1W升级计划,将180架AH-1W 升级为 AH-1Z,同时将100架UH-1N升级为UH-1Y“毒液”尽管最初的合同要求升级现有直升机机体,但2008年修改合同,要求制造全新的机体。

AH-1Z于2000年12月8日首飞2005年5月完成海上试飞。2005年10月15日,美海军陆战队接收了第一架AH-1Z生产型直升机。2006年第一季度,第一架生产型UH-1Y完成首飞,后转移到帕特森河海军航空站,开始作战评估测试。

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2008年2月,贝尔按要求将180架AH-1Z中的40架改为建造新机身。当年9月,海军航空部提议增加 46架AH-1Z,订购总数达226架,而 UH-1Y采购量也变为 123架。AH-1Z于2010年9月达到初始作战能力,2010年12月10日开始全速生产。

AH-1Z 和 UH-1Y 共享相同的尾梁、发动机、旋翼系统、动力传动系统、航空电子架构、软件、控制和显示器,约85%的部件相同。两型直升机均使用2台通用电气公司的 T700-GE-401C 涡轮轴发动机,单台最大功率输出1800轴马力,滑橇式起落架也进行了升级。该机可装备8枚“地狱火”、14枚70毫米火箭弹(非制导或激光制导型)、650发20毫米弹药、120发干扰弹和20分钟燃料储备。其最大起飞重量约8390千克,是AH-1系列最重的型号。

此前型号采用的半刚性、跷跷板式的双桨叶旋翼系统,被四桨叶、无铰链、无轴承的复合材料旋翼系统取代。四桨叶设计改善了飞行性能,飞行包线、最大速度、垂直爬升率、有效载荷得到增加,同时减少了旋翼振动。这种设计的零件比铰接系统少 75%,取消了桨毂中的所有轴承、铰链和减振器,减轻了重量。桨叶由碳纤维复合材料制作,具有更高的防弹能力,并有一个半自动折叠系统,用于装载在两栖攻击舰上。

新的集成航空电子系统,包括两个任务计算机、一个自动飞行控制系统和一个玻璃驾驶舱,每个乘员都有两个多功能液晶显示器和一个双功能液晶显示器。通信套件将美海军的RT-1824集成无线电、UHF/VHF通信、卫星通信和调制解调器组合在一个单元中。导航套件包括嵌入式GPS惯性导航系统、数字地图系统和低空速空中数据子系统,可在悬停时投放武器。新的驾驶舱系统增加互操作性,能传输和接收来自其他分支的地面和空中系统的数据。

AH-1Z的“目标瞄准系统”,采用第三代红外成像传感器,提供白天、夜晚或恶劣天气条件下的目标瞄准,该系统具有多种查看模式,可以使用FLIR或电视进行跟踪,这套系统也用于KC-130J上。飞行员和副驾驶都配备了泰雷兹“TopOwl”头盔式瞄准与显示系统,TopOwl具有全天24小时的昼/夜功能和具有40°视野的双目显示器,它的遮阳板投影提供前视红外或视频图像。

AH-1Z的两个重新设计的短翼更长,每个短翼翼尖都增加了一个翼尖挂架,可携带AIM-9导弹 每个机翼下方还有两个挂点,可用于悬挂70毫米火箭弹吊舱或AGM-114四联导弹发射架,“长弓”雷达也可安装在翼尖挂架上。AH-1Z能以时速250至259千米巡航,并以时速330千米的速度冲刺飞行。AH-1Z通过多种手段提高自身生存能力,包括发动机排气装置的红外抑制系统、红外干扰弹和箔条干扰弹投放装置、雷达告警、导弹逼近告警和激光告警系统。

H-1 系仍“横行”

尽管美海军陆战队接收了最后一架AH-1Z攻击直升机,但H-1系列的生产不会因此而结束。贝尔公司还在为国外客户生产这型直升机,如为巴林制造12架 A1H-1Z,从2023年开始为捷克共和国制造8架UH-IY和4架AH-1Z。

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现役的 AH-1Z还有约20年使用寿命,为了让这些直升机适应未来战场,美海军陆战队打算三管齐下:提高生存力、杀伤力和互操作性。 计划中的“生存能力增强”项目,包括安装分布式孔径红外对抗系统和AN/APR-39数字雷达告警接收器,防止导弹袭击。为升级潜力,贝尔和海军陆战队计划通过“结构改进和动力升级”计划,将直升机的机载功率提高约200%,从而支持未来的一系列机载武器和传感器。目前H-1Z已升级了AGM-179联合空对地导弹,这种导弹具备雷达和激光制导模式。美海军陆战队还计划将AIM-9X 导弹集成到AH-1Z上,这是对目前JAH-17使用的AIM-9M的重大升级。甚至有消息称,美海军陆战队打算为其升级 AIM-120中程空空导弹。AH-1Z本身并不携带雷达,AIM-120主要通过网络瞄准器进行引导。不过,笔者认为,这种改进价值不大。AH-1Z携带 AIM-120,由于自身飞行速度很慢,且处于低空,导致 AIM-120的发射距离很近,无法与战斗机对抗,使用局限性很大。实际上,目前的AIM-9导弹,在实战中使用的机会不多。

美海军陆战队计划从2030年代开始更换其轻型和中型攻击机及通用直升机机队。它正在跟踪陆军“未来垂直起降机”的计划,以开发一系列比传统直升机速度更快、机动性更强的先进旋翼机。海军陆战队虽没有用于更换H-1的官方计划,但海军已利用“海上打击飞行器”取代 MH-60R/S“海鹰”,以响应陆军的计划。

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