為什么美國(guó)陸軍在三十年內(nèi)仍然離不開(kāi)支奴干重型直升機(jī)?
文/丁尹
正在看這篇文章的你,知不知道CH-47支奴干重型直升機(jī)已經(jīng)多大歲數(shù)了?他比你們大多數(shù)人都要年長(zhǎng)得多——這型采用獨(dú)特縱列式構(gòu)型的現(xiàn)役軍用直升機(jī)已經(jīng)快60周歲了——1961年9月21日,一架最早期版本的支奴干完成了首飛測(cè)試,從此開(kāi)啟了這種杰出直升機(jī)的軍旅生涯,直至今日。
但是現(xiàn)在,這元老將除了給美國(guó)陸軍提供不可或缺的重型運(yùn)輸能力之外,也逐漸讓美國(guó)陸軍開(kāi)始發(fā)愁:在經(jīng)費(fèi)預(yù)算有限的情況下,如何在保有這種重型運(yùn)輸能力的同時(shí),同時(shí)推進(jìn)下一代重型直升機(jī)的研制工作呢?
經(jīng)費(fèi)有限,“未來(lái)重型運(yùn)輸直升機(jī)”無(wú)法啟動(dòng)
美國(guó)陸軍的總經(jīng)費(fèi)預(yù)算并不算太差,但也并不算太好。如果算上海外行動(dòng)的開(kāi)支的話,美國(guó)陸軍的軍費(fèi)大致可以分到美國(guó)軍費(fèi)的30%(2020財(cái)年數(shù)據(jù)),但是如果去除海外行動(dòng)這部分經(jīng)費(fèi)的話,美國(guó)陸軍的經(jīng)費(fèi)大概占到總經(jīng)費(fèi)的27.9%,對(duì)比之下,美國(guó)空軍是35.6%,海軍(包括海軍陸戰(zhàn)隊(duì))則是36.4%。
這筆錢(qián)落到美國(guó)陸軍航空部門(mén)手中的時(shí)候,就變得更少了,所以他們很有必要”精打細(xì)算“,抓住開(kāi)支的主要矛盾才行。而顯然,美國(guó)陸軍近年來(lái)一直都是把“裝備現(xiàn)代化”作為主要矛盾來(lái)抓的,落實(shí)到陸航部門(mén),那就是“航空裝備的現(xiàn)代化”,更具體一點(diǎn),就是“未來(lái)垂直升力”(FVL;Future Vertical Lift)計(jì)劃。
※注:關(guān)于FVL計(jì)劃這一塊內(nèi)容,關(guān)注我文章的朋友們應(yīng)該是耳熟能詳了,我這就不贅述了,可以看看這一篇,當(dāng)然還有很多零零散散的信息散落在相關(guān)的文章中,感興趣可以翻一翻我以往的相關(guān)文章。
但是截至目前為止,未來(lái)垂直升力計(jì)劃中,還沒(méi)有關(guān)于下一代重型直升機(jī)的具體規(guī)劃——這主要是因?yàn)橹匦椭鄙龣C(jī)的缺口暫且還沒(méi)有那么緊迫,但是輕型武裝偵察直升機(jī)和中型通用直升機(jī)卻比較著急了,為什么呢?
從兩個(gè)方面來(lái)說(shuō):
① 美國(guó)陸航以前的偵察直升機(jī)主力是OH-58D基奧瓦勇士,但是該型號(hào)直升機(jī)的使用壽命早就到了,已經(jīng)退役數(shù)年了,美國(guó)陸軍一直在用相對(duì)笨重的阿帕奇來(lái)補(bǔ)這個(gè)空缺,無(wú)論是從成本還是任務(wù)效能來(lái)說(shuō)都不劃算,所以美國(guó)陸軍很著急;
② 下一代直升機(jī)最重要的一條性能指標(biāo)是:飛的快。中型通用直升機(jī)飛的快,才能更好完成突擊運(yùn)輸、空中支援、救助等任務(wù),現(xiàn)在的通用平臺(tái)UH-60黑鷹直升機(jī)啥都好,就是不夠快,所以美國(guó)陸軍也迫切希望在這方面有所突破。
從這兩個(gè)點(diǎn)來(lái)說(shuō),重型直升機(jī)和哪方面都不掛勾。支奴干雖然有些老舊了,但是還能用,因?yàn)殚L(zhǎng)年都在升級(jí)改進(jìn),所以維護(hù)費(fèi)用也保持在一個(gè)合理的水平,還沒(méi)到維護(hù)不起的程度。在高速飛行這方面,這本來(lái)就不是運(yùn)輸直升機(jī)的強(qiáng)項(xiàng),有最好,沒(méi)有也就那么回事,畢竟運(yùn)輸任務(wù)嘛,運(yùn)得多的權(quán)重還是比運(yùn)得快更高一些,更別說(shuō)那些外部吊掛的運(yùn)輸任務(wù),更沒(méi)有追求快速運(yùn)輸?shù)谋匾耍ó吘瓜肟煲部觳涣耍?/p>
所以,總結(jié)來(lái)說(shuō)就是:美國(guó)陸航經(jīng)費(fèi)有限,需要“集中力量辦大事”,下一代武裝偵察直升機(jī)和下一代通用直升機(jī)就是“大事”,重型直升機(jī)暫且排不上優(yōu)先事項(xiàng),只能等等。
支奴干還能繼續(xù)改進(jìn)!當(dāng)前階段重點(diǎn)是:旋翼升級(jí)
話說(shuō)回來(lái),等等是可以,但也不能干等對(duì)不對(duì)?既然沒(méi)有下一代重型直升機(jī)計(jì)劃牽引,美國(guó)陸軍現(xiàn)有的支奴干機(jī)隊(duì)總要保持正常運(yùn)作吧。
但這可不是一個(gè)小數(shù)字。
美國(guó)陸軍現(xiàn)役的CH-47D/F型支奴干直升機(jī)大概有480架左右,還有69架型號(hào)為MH-60G的特種支奴干。如果要保持這些重型直升機(jī)全都升級(jí)到波音公司的最新版本,將會(huì)是一筆很大的花銷(xiāo),美國(guó)陸軍在2020財(cái)年的報(bào)告中指出:這筆錢(qián)出不起了。
他們必須要把經(jīng)費(fèi)集中到已經(jīng)敲定的FVL計(jì)劃上去,所以只能無(wú)奈地放棄了支奴干的大規(guī)模升級(jí)計(jì)劃,根據(jù)現(xiàn)在的消息,美國(guó)陸軍堅(jiān)持要升級(jí)的只有69架特種支奴干,而其他的支奴干直升機(jī)到底會(huì)有多少升級(jí)到最新版還是個(gè)未知數(shù)。
此次支奴干的改進(jìn)計(jì)劃重點(diǎn)是改進(jìn)支奴干的旋翼槳葉設(shè)計(jì),被稱為“Block Ⅱ”。改進(jìn)后的旋翼槳葉性能顯著提升,最大拉力提升了至少1500磅(大概680公斤左右),不過(guò)在美國(guó)陸軍的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)改進(jìn)旋翼系統(tǒng)之后,全機(jī)存在嚴(yán)重的振動(dòng)問(wèn)題,下面先聊一聊Block Ⅱ改進(jìn)升級(jí)相關(guān)的內(nèi)容,再說(shuō)振動(dòng)問(wèn)題。
※Block Ⅱ 階段的改進(jìn)內(nèi)容
改進(jìn)版本的槳葉被稱為先進(jìn)支奴干旋翼槳葉(ACRB;Advanced Chinook Rotor Blade),采用了新的復(fù)合材料及制造工藝來(lái)替代目前支奴干使用的玻璃纖維槳葉,并且,槳葉的整體氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)都得到了改進(jìn),槳尖的三維設(shè)計(jì)是改進(jìn)的重點(diǎn),按照波音的初步測(cè)試和評(píng)估結(jié)果,其承諾改進(jìn)的新型槳葉將會(huì)至少提供680公斤的額外升力。
在Block Ⅱ的研發(fā)階段,ACRB槳葉是經(jīng)歷過(guò)多次升級(jí)的,在早期的設(shè)計(jì)結(jié)果中,波音公司的直升機(jī)設(shè)計(jì)師們發(fā)現(xiàn)實(shí)際試飛結(jié)果并沒(méi)有達(dá)到理論計(jì)算的效果,于是設(shè)計(jì)師們根據(jù)試飛數(shù)據(jù)迭代修正理論模型來(lái)改進(jìn)槳葉的設(shè)計(jì),如此幾輪之后,迭代才逐漸穩(wěn)定。
除了槳葉之外,Block Ⅱ階段的改進(jìn)升級(jí)內(nèi)容還包括整個(gè)機(jī)身結(jié)構(gòu)的改進(jìn),總體的改進(jìn)方向就是盡可能減輕重量、提高強(qiáng)度。除此之外,航電系統(tǒng)和內(nèi)部載荷的一些改進(jìn)也是同步進(jìn)行的。
※關(guān)于ACRB槳葉的振動(dòng)問(wèn)題
新型槳葉的研發(fā)過(guò)程并不順?biāo)?。在今年一月份,美?guó)發(fā)布了一份報(bào)告,指出ACRB槳葉在測(cè)試過(guò)程中引起了全機(jī)的過(guò)度振動(dòng),對(duì)機(jī)組人員形成了威脅。而且,這個(gè)過(guò)度振動(dòng)在地面開(kāi)車(chē)、懸停和前飛時(shí)都被發(fā)現(xiàn)了,試飛員報(bào)告稱過(guò)度振動(dòng)大大加劇了他們的疲勞感,并產(chǎn)生了其他不利的生理狀況,很可能會(huì)影響飛行安全。
不過(guò)在今年4月末的時(shí)候,波音公司通告稱他們已經(jīng)對(duì)Block Ⅱ的升級(jí)部件進(jìn)行了超過(guò)450個(gè)小時(shí)的飛行測(cè)試,“一切都很正常,并達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)”。波音公司的直升機(jī)設(shè)計(jì)師們也開(kāi)始著手解決新旋翼帶來(lái)的振動(dòng)問(wèn)題。
振動(dòng)問(wèn)題當(dāng)然不是支奴干獨(dú)有的,更不是新型槳葉獨(dú)有的??梢哉f(shuō),所有的直升機(jī)都有振動(dòng),很多都不輕,所以直升機(jī)的減振系統(tǒng)基本也都是標(biāo)配。問(wèn)題在于,改進(jìn)新型旋翼之后,槳葉的固有頻率、固有振型都有所變化,機(jī)體的結(jié)構(gòu)也有所變化(包括輕質(zhì)材料和改進(jìn)的結(jié)構(gòu)等),這導(dǎo)致振動(dòng)傳遞的模式發(fā)生了變化,但是支奴干的減振系統(tǒng)并沒(méi)有改變,這可能是過(guò)度振動(dòng)的來(lái)源(我猜的)。
這應(yīng)該不是什么大問(wèn)題,美國(guó)陸航和波音也在持續(xù)進(jìn)行測(cè)試,估計(jì)今年年內(nèi)就能解決。
波音的生產(chǎn)線到底能不能堅(jiān)持下去?
關(guān)于生產(chǎn)線的問(wèn)題,是波音向美國(guó)陸航施壓的關(guān)鍵牌,波音表示:如果美國(guó)陸軍一再壓縮支奴干升級(jí)計(jì)劃的話,他們位于費(fèi)城的生產(chǎn)線很可能就會(huì)因?yàn)椤叭氩环蟪觥倍鵁o(wú)奈關(guān)掉。
在商言商,雖然美國(guó)陸軍縮減了升級(jí)計(jì)劃,但是波音的支奴干生產(chǎn)線不可能維持不下去,頂多少賺點(diǎn),但商人肯定是賺的多多益善嘛,所以他們必須借機(jī)向美國(guó)陸軍施壓,希望迫使美國(guó)陸軍將更多的經(jīng)費(fèi)分到支奴干項(xiàng)目上。
美國(guó)陸軍當(dāng)然不樂(lè)意,他們的現(xiàn)階段重點(diǎn)始終是FVL計(jì)劃。為了平衡波音和美國(guó)陸軍之間的矛盾,五角大樓的思路就是,盡可能給支奴干放開(kāi)對(duì)外軍售的單子。
英國(guó)動(dòng)作很迅速,已經(jīng)訂購(gòu)了14架Block Ⅱ版本的支奴干;除此之外,德國(guó)、印度、以色列、日本等國(guó)都是該機(jī)的潛在用戶,德國(guó)還在猶豫到底是采購(gòu)支奴干還是CH-53K“種馬王”,印度、以色列和日本都表達(dá)過(guò)意向。
這么一來(lái),波音的生產(chǎn)線維持問(wèn)題算是解決了,波音現(xiàn)階段也沒(méi)有持續(xù)跟美國(guó)陸軍鬧了。反過(guò)來(lái)倒是美國(guó)陸軍持續(xù)在發(fā)愁,畢竟下一代重型直升機(jī)的計(jì)劃都沒(méi)影子,就算有計(jì)劃了,造出來(lái)、能用上估摸也得二三十年。
那么,美國(guó)陸軍真的要持續(xù)縮減支奴干升級(jí)數(shù)量嗎?其實(shí)我覺(jué)得DUCK不必,別想什么在下一代重型直升機(jī)中“保持領(lǐng)先”了,升升級(jí)湊合著用吧,三十年河?xùn)|,三十年河西,三十年后的事誰(shuí)知道呢,珍惜眼前[手動(dòng)狗頭]。