K-1200交叉雙旋翼式直升機(jī)簡介


美國的卡曼K-1200“K-MAX”型直升機(jī)是一種交叉雙旋翼式直升機(jī),從該型直升機(jī)的布局可知,這是一款專門為吊掛重物進(jìn)行優(yōu)化的飛行器。其設(shè)計指標(biāo)可吊掛超過6000磅(2722千克)的重載——這個重量甚至超過了該型飛機(jī)的空重。在阿富汗戰(zhàn)爭期間,該型直升機(jī)的可選遠(yuǎn)程遙控型號曾經(jīng)親赴戰(zhàn)場接受實地的檢驗,但似乎并在當(dāng)時贏取大批訂單。不過,在2015年6月時,卡曼公司又宣布由于接到了新一批十架的商業(yè)訂單,公司重新啟動了該型直升機(jī)的生產(chǎn)線,并且將于2017年交付首批飛機(jī)。
在1947年,德國的航空工程師,安東·福萊特納,作為“別針行動”護(hù)送對象之一被帶抵美國,他是二戰(zhàn)期間納粹德國兩款交叉雙旋翼式直升機(jī):FL265(首種采用該種布局的直升機(jī))和FL282“蜂鳥”的設(shè)計者,而后者的設(shè)計已經(jīng)幾近成熟。該型設(shè)計將兩對反向旋轉(zhuǎn)的旋翼以齒輪嚙合的形式以小軸距布置在一起,兩對反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳使得他可以免于為直升機(jī)再添加一個尾槳或是涵道或是其它用于補(bǔ)償在單旋翼直升機(jī)中必然出現(xiàn)的扭矩不平衡導(dǎo)致機(jī)體沿旋翼轉(zhuǎn)向反向旋轉(zhuǎn)的裝置。福萊特納在抵達(dá)美國之后成為了卡曼公司的首席設(shè)計師,并且繼續(xù)地將他首先采用的交叉雙旋翼構(gòu)形應(yīng)用在最新設(shè)計的直升機(jī)上。

K-MAX系列是卡曼公司一系列交叉雙旋翼式直升機(jī)的最終作,但在這之前,HH-43”哈士奇“直升機(jī)才是該系列最出名的作品,這款飛機(jī)是第一架采用渦輪驅(qū)動的直升機(jī),它被海軍與海軍陸戰(zhàn)隊采用并被用于執(zhí)行救火和搜救等任務(wù)。與之相比,K-1200 K-MAX“空中卡車”則是世界上收款專門設(shè)計,測試并被認(rèn)證用于多次吊掛外部載荷垂直起飛作業(yè)的飛行器(卡曼公司與1999年接受IFR認(rèn)證),這個要求對于需要吊掛外部載荷的工作而言是十分重要的。其它的旋翼飛行器要么是從通用直升機(jī)改裝而來,要么是被設(shè)計主要用于運(yùn)送乘客和機(jī)內(nèi)貨物,但K-MAX則只為外部吊掛載荷進(jìn)行了優(yōu)化——在使用引擎出力相近的情況下,K-MAX可以提升的貨物重量幾乎是貝爾205直升機(jī)的兩倍。與此同時,K-MAX直升機(jī)那狹窄的楔形側(cè)面輪廓與凸起的側(cè)窗又能賦予飛行員非常良好的視野,令他們可以從左右任意一側(cè)都能輕松地觀察吊運(yùn)的貨物的狀況。
K-MAX直升機(jī)的減速器為三級減速,總傳動比為24:1,并且采用了無限壽命設(shè)計。槳葉的運(yùn)動形式類似“翻滾的蛙泳(我不是很確定這個形容到底應(yīng)該怎么理解,但原文如此)”,其結(jié)構(gòu)為木制翼梁與玻璃纖維的旋翼后緣相結(jié)合。之所以采用木質(zhì)材料,是考慮到木材對損傷的抵抗性強(qiáng),抗疲勞,并且也吸取了部分HH-43“哈士奇”直升機(jī)在服役過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)。駕駛員通過操控設(shè)置在軸內(nèi)和槳葉內(nèi)液壓系統(tǒng)中的伺服操縱片來調(diào)整槳距,該設(shè)計可以降低操作時的操縱力,并且免于額外增加一套液壓操作系統(tǒng)帶來的重量,花費以及維護(hù)要求的提升。
K-MAX直升機(jī)相比傳統(tǒng)直升機(jī)主要有兩個優(yōu)勢:其相較于傳統(tǒng)直升機(jī)而言更高的提升效率,以及其更加不易自旋的特性,這對直升機(jī)在懸停時的穩(wěn)定性有著顯而易見的好處,從而令其在需要準(zhǔn)確地將貨物提升至固定位置的時候有著很大的優(yōu)勢。除此之外,該型飛機(jī)的旋翼系統(tǒng)對飛行員控制動作的響應(yīng)性也更佳,從而令其可以很輕易地擺動懸掛的貨物或是大范圍播撒種子,化學(xué)藥劑或灑水。
總共有38架K-1200 K-MAX直升機(jī)被生產(chǎn)出來,截至2015年1月時,其中已有11架或因飛機(jī)狀態(tài)不佳或因事故而從現(xiàn)役飛機(jī)的名單中除名,另有五架被卡曼公司終止使用或是等待翻新,至2015年3月時,可用的K-MAX直升機(jī)數(shù)量為21架?,F(xiàn)在該型號直升機(jī)的生產(chǎn)線已于2003年關(guān)閉,但若是能夠接到海軍陸戰(zhàn)隊對無人型號的訂單,生產(chǎn)線還可以重開。
2014年2月,在收到超過二十架用于救火,工業(yè)運(yùn)輸以及軍用無人型號的咨詢之后,卡曼公司重新檢視了恢復(fù)K-MAX直升機(jī)生產(chǎn)的計劃。只要有十架確認(rèn)訂購,他們就將重開生產(chǎn)線?,F(xiàn)在他們已經(jīng)得到了資金,在訂單數(shù)量充足的情況下,他們將以6至8周一架的速度開始生產(chǎn),并于2017年交付第一批飛機(jī)。
僅在2014年間,K-MAX系列直升機(jī)就積攢了300000個飛行小時數(shù),每飛行小時的花費為1200美元。
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K-MAX的無人操縱型號:
從1998年起卡曼就在試圖發(fā)展無人型號的K-MAX直升機(jī),而在2007年3月,他們終于和洛克希德馬丁的K-MAX技術(shù)小組簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)定(SRA)以共同爭取國防部的合同。通過這次協(xié)作他們將設(shè)計一種以自動飛行為主,遙控操作或人操為輔助的執(zhí)行危險任務(wù)的多用途K-MAX直升機(jī)。它將被用于在交戰(zhàn)中運(yùn)送補(bǔ)給,或是在平時專事運(yùn)送各種核生化危險物。在2008年時已經(jīng)有原型機(jī)進(jìn)行展示,并顯示出了在軍用重載補(bǔ)給方面的潛力。在2010年時他們又做了一次展示,同年12月份海軍航空兵指揮部就以46000000美元的價格購買了兩架該型飛機(jī),并且在2011年對其進(jìn)行了一次為期五天的快速反應(yīng)評估。
在2011年12月,一架無人型K-MAX直升機(jī)被報道披露在阿富汗服役。在2011年12月17日是,美海軍陸戰(zhàn)隊用其實施了首次作戰(zhàn)時運(yùn)輸物資的行動,將約3500磅重的食物和補(bǔ)給送遞佩恩戰(zhàn)斗哨站。第三架無人型K-MAX在2012年于美國本土開始測試,本次測試的內(nèi)容是將貨物以三米誤差的精度運(yùn)送至一個歸航信標(biāo)上。截至2013年2月,K-MAX直升機(jī)已經(jīng)執(zhí)行了600次無人飛行任務(wù),飛行時間超過700小時,運(yùn)送了2000000磅的貨物。
在2012年7月31日,洛克希德宣布將第二次延長K-MAX直升機(jī)在駐阿富汗海軍陸戰(zhàn)隊中的服役時間,而在隨后的2013年3月18日海軍陸戰(zhàn)隊又決定“無限期地”將這兩架K-MAX直升機(jī)保持現(xiàn)役狀態(tài),“直至它們被指派去干別的活計”。截至該日,這兩架直升機(jī)已經(jīng)執(zhí)行了超過1000次任務(wù),運(yùn)送了蹤跡3000000磅補(bǔ)給。這兩架飛機(jī)的使用報告隨后被仔細(xì)地研究,贏得了《科技新時代》,《航空周刊與航天技術(shù)》雜志的好評,并獲得了2012年科利爾獎的提名。
在2013年6月5日,一架無人型K-MAX直升機(jī)在阿富汗執(zhí)行補(bǔ)給任務(wù)時墜毀,本次事故無人員傷亡,在事故調(diào)查過程中,誤操作的可能性被很**除,因為這架飛機(jī)是在執(zhí)行預(yù)定路線預(yù)定地點的自動飛行任務(wù)。墜毀發(fā)生在吊運(yùn)補(bǔ)給的最后階段。受該次事故影響,現(xiàn)存的無人型K-MAX直升機(jī)都暫時停飛,直至8月份海軍宣布它們可以復(fù)飛為止。吊裝的貨物發(fā)生擺動似乎是造成本次事故的主因,調(diào)查組表示墜毀并非是由于機(jī)械故障,而是因為順風(fēng),在飛機(jī)吊運(yùn)貨物的時候,通常應(yīng)當(dāng)是處于逆風(fēng)狀態(tài),然而順風(fēng)使其發(fā)生了振蕩,操縱員試圖利用風(fēng)向雞效應(yīng)重新獲得機(jī)身的控制,但是其掛在的2000磅重貨物開始晃動,結(jié)果加劇了機(jī)身的振蕩并導(dǎo)致其觸地。墜機(jī)調(diào)查結(jié)果表明,該次事故在飛行員及時干預(yù)以及任務(wù)實時接受氣象環(huán)境數(shù)據(jù)的情況下是可以避免的,由于偏離了預(yù)定的環(huán)境以及編程方面的不足,這架飛機(jī)未能自主脫離不利狀態(tài),而需要人操進(jìn)行干預(yù)。
在2013年的巴黎航展上,卡曼公司向國外用戶展示了無人型K-MAX直升機(jī)。有數(shù)個國家已經(jīng)公開表示了對該型飛機(jī)的興趣。K-MAX在阿富汗執(zhí)行的后勤支援任務(wù)將至少持續(xù)到2014年8月。海軍陸戰(zhàn)隊正試圖令K-MAX直升機(jī)成為一個正式的裝備項目,而陸軍也正在試圖評估該型飛機(jī)的效費比。在展示場地上,這款飛機(jī)在夜晚條件下執(zhí)行力絕大多數(shù)任務(wù),并且成功地掉漆了4500磅(2000千克)重的貨物,不過貨物的鉤掛還是由現(xiàn)場的工作人員進(jìn)行。而洛克希德真正想要的是所有流程都能自動完成,通過設(shè)計一個裝置安裝在貨物頂端,使得無人直升機(jī)可以自行鉤掛貨物,同在2013年時,這個功能就進(jìn)行了演示。該型飛機(jī)的其它功能也進(jìn)行了測試,包括飛行時自動修正路線,以及與其它飛行器編隊飛行。在一天之中無人型K-MAX直升機(jī)就分六次任務(wù)完成了共30000磅(13600千克)貨物的運(yùn)輸,平均每次運(yùn)載量為5000磅(2270千克)。洛克希德和卡曼隨后與海軍和海軍陸戰(zhàn)隊就至少16架飛機(jī)的訂單以保證項目進(jìn)行一事進(jìn)行了商討。
其時無人型K-MAX直升機(jī)的競爭對手為播映H-6U”小鳥“的海軍陸戰(zhàn)隊無人型直升機(jī)。在2014年4月時,美國維珍尼亞州匡蒂科海軍陸戰(zhàn)隊基地宣布他們僅僅通過一塊類似i-pad的控制板就成功地完成了無人型K-MAX和小鳥直升機(jī)的起降。這些飛機(jī)都配備了自動空中貨運(yùn)/多功能系統(tǒng)(AACUS),該系統(tǒng)使用了LIDAR的先進(jìn)算法以及光電/紅外傳感器使得使用者可以指定飛機(jī)在非預(yù)設(shè)地點降落。美國海軍研究總署指定極光飛行科學(xué)公司與無人型小鳥直升機(jī)來完成原型AACUS系統(tǒng)的研發(fā)工作,但洛克希德自己也還在繼續(xù)完善K-MAX的設(shè)計和自動貨運(yùn)系統(tǒng)的研發(fā)。
所有兩架海軍陸戰(zhàn)隊使用的無人型K-MAX直升機(jī)都在2014年5月被認(rèn)為不再有必要繼續(xù)在阿富汗執(zhí)行任務(wù),并全部返回了美國本土。自2011年12月被部署到阿富汗以來,它們在原本預(yù)計僅服役六個月的情況下持續(xù)執(zhí)行了三年的任務(wù),完成了2250噸貨物的運(yùn)輸。這兩架飛機(jī)被送往洛克希德位于紐約的奧斯維格研究設(shè)施,其時其服役記錄已經(jīng)使得軍方開始研究將其從一個概念驗證項目轉(zhuǎn)為正式的裝備項目的可行性。而更多更正式的對無人空中貨運(yùn)的要求也被列出,包括電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)的威脅,以及遭遇敵方火力的應(yīng)對措施——這些危險在阿富汗是它們所沒有遭遇的,因為阿富汗的敵對武裝缺乏有效的防空和電子信息戰(zhàn)能力,無人型直升機(jī)只需要在夜里高空飛行就足以規(guī)避一切威脅。官方研究人員搜集了墜毀的K-MAX直升機(jī)殘骸,并且計劃于2015年將其修復(fù),這些直升機(jī)與其地面控制基站和備件一同都儲存在奧斯維格研究設(shè)施之中。
在2014年9月時,洛克希德馬丁還展示了該直升機(jī)的消防型號,而在2015年,他們又再次令消防型直升機(jī)在一小時之內(nèi)運(yùn)送了超過34000磅(11000千克)的水。在2015年3月巨型的傷員疏散演習(xí)中,該型直升機(jī)與地面無人車輛和任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行了協(xié)同演練。一名啟動UGV流程的醫(yī)生使用控制板召喚了一架無人型K-MAX直升機(jī)自動降落在附近,并將傷員模特送上直升機(jī)座位。這兩架K-MAX直升機(jī)被賦予CQ-24A的代號,并在2015年9月時被調(diào)到海軍陸戰(zhàn)隊位于亞利桑那的基地,以用于研究貨物UAV流程中的各種行動準(zhǔn)則和應(yīng)對方法。
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主要性能參數(shù):
成員:1人;
最大載重:6000磅(2722公斤)吊掛;
機(jī)身長度:51英尺10英寸(15.8米);
旋翼直徑:48英尺3英寸(14.71米);
機(jī)身高度:13英尺7英寸(4.14米);
空中:6855磅(3109公斤);
最大起飛重量:12000磅(5443公斤);
動力裝置:1X霍尼韋爾t53-17渦輪軸發(fā)動機(jī),1341千瓦(1800馬力),起飛時最大輸出功率1118千瓦(1500 軸馬力)/平飛時1350軸馬力;
最大速度:100節(jié)(185公里/小時,115英里/小時);
巡航速度:80節(jié)(148公里/小時,92英里/小時);
航程:267海里(495公里,307英里);
實用升限:15000英尺(4572米);
油耗:85加侖/小時。
附錄:KA-65雙刃直升機(jī)

這種多功能的重型武裝運(yùn)輸直升機(jī)由著名的克萊斯納航空設(shè)計局設(shè)計(Krasna Aerospace,縮寫為KA,請勿于現(xiàn)實中的卡莫夫設(shè)計局混淆,在紅警3世界中該設(shè)計局同時也是基洛夫飛艇的設(shè)計單位),它的結(jié)構(gòu)堅實,火力強(qiáng)大,機(jī)首的兩挺PKX 12.7mm重機(jī)槍和短翼下掛的四個60mm火箭彈發(fā)射巢使得它在面對絕大多數(shù)地面目標(biāo)時都能發(fā)揮出相當(dāng)恐怖的破壞力——但并不一定全是針對敵人而言,據(jù)悉,這種直升機(jī)有時候還會扮演督戰(zhàn)隊的角色,以確保蘇軍對逃兵的“零容忍”政策能夠落實(蘇軍政委往往在雙刃直升機(jī)上擔(dān)任副駕駛一職)。
因采用了交叉雙旋翼布局的緣故,雙刃直升機(jī)的掛載能力驚人,甚至足以帶著天啟坦克這樣的重型載具起飛,這就使得蘇聯(lián)陸軍能夠在雙刃直升機(jī)的輔助下獲得無與倫比的戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略機(jī)動能力,并且可以使用重裝部隊而非傳統(tǒng)的輕裝傘兵/機(jī)降突擊部隊對敵人發(fā)動蛙跳式的進(jìn)攻。但在沒有空中掩護(hù)的情況下單獨派遣雙刃直升機(jī)執(zhí)行此類任務(wù)是十分危險的,因為雙刃直升機(jī)本身并沒有對空作戰(zhàn)的能力,而它搭載的人員和裝備又會使得它難以完全發(fā)揮機(jī)動性來規(guī)避威脅。
雖然火力堪稱強(qiáng)大,也有一定的裝甲防護(hù),但雙刃直升機(jī)并不是一種適合與地面防空火力硬碰硬進(jìn)行戰(zhàn)斗的載具。歸根結(jié)底,即便在雙刃直升機(jī)的身上有不少設(shè)計都滿溢著蘇式的耿直而帶給它粗重厚實的觀感,它本身依舊還是一種結(jié)構(gòu)精密的飛行器,而且攜帶有大量的彈藥,在防空火力面前它依舊是脆弱的。
