文/丁尹

上個月中旬，美國陸軍授予波音公司一份價值1.36億美元的合同，合同內容是要采購4架CH-47F Chinook Block Ⅱ（可以簡單直接理解為最新版本的支奴干重型直升機），該型號的支奴干直升機相比之前的型號，有著多方面的升級，全機的性能可謂更上一層樓，其中有一項非常關鍵而且經(jīng)常被波音公司拿出來當賣點宣傳的升級包——也就是先進支奴干旋翼槳葉（ACRB；Advanced Chinook Rotor Blades）——該升級包中，支奴干直升機的旋翼槳葉得到了全新的氣動外形設計并采用了新的生產(chǎn)制造工藝，顯著提升了旋翼本身的性能，然而，美國陸軍在合同中提出的要求是：

其他所有的升級包都納入采購范圍，但新型槳葉的升級包必須要剔除在外，這是為什么呢？

美國陸軍的采購計劃

美國陸軍最近授予了波音公司一份采購4架升級版支奴干重型直升機的計劃，但是他們在此項采購計劃中提出了一些特別的條件——10月12日，在華盛頓特區(qū)舉行的美國陸軍協(xié)會年會上，美國陸軍首席航空采購官羅布·巴里準將明確指出：

雖然美國陸軍已經(jīng)著手采購升級版本的支奴干直升機，但是截至目前，美國陸軍仍然沒有任何意圖采購先進支奴干旋翼槳葉。

升級版本的支奴干重型直升機采取了一系列的部件升級計劃，通過這些升級計劃，Block Ⅱ版本的支奴干直升機最大起飛重量將能夠達到24.5噸。波音公司的直升機專家們?yōu)樾掳嬷刹扇〉母倪M措施包括采用增強的傳動系統(tǒng)和旋翼系統(tǒng)，這套改進的系統(tǒng)能夠提供比現(xiàn)役的支奴干直升機強10%以上的輸出扭矩能力。

當然，這些改進措施也同時與一個正在開發(fā)的功率更大的下一大渦軸發(fā)動機項目協(xié)同并進。除此之外，新版支奴干的機身、燃油系統(tǒng)和電氣線路也采用了更堅固、更可靠的材料來進行了升級和改進。

支奴干的新槳葉

當然，所有的改進措施中 ，最引人注目的就是波音所謂的“先進支奴干旋翼槳葉”（ACRB）了。這種新型的全復合材料槳葉采用了新的氣動外形設計和生產(chǎn)制造技術，能夠額外增加680公斤左右的升力，針對于以運輸為主要任務的支奴干重型直升機而言，是相當引人注目的一項提升。

但是，這種新型槳葉的進展進展并不是一帆風順，早在2017年的時候，波音公司就發(fā)布過消息稱這種槳葉的技術已經(jīng)得到了實際飛行測試的驗證，性能完全符合要求。但是在美國陸軍飛行員的測試報告中，這種新型槳葉在支奴干直升機地面開車、懸停和前飛過程中都產(chǎn)生了過度的振動，美國陸軍的技術專家認為，這些振動“可能會造成飛行安全風險”，而美國陸軍一名經(jīng)驗豐富的試飛員還指出，這種新型的支奴干槳葉在測試過程中甚至誘發(fā)了尾部旋翼的“系統(tǒng)性失速”，這很可能是一個嚴重的問題。

由于存在上述的兩個原因，所以美國陸軍認為波音公司有必要采取“額外的措施”來處理這一問題，這就需要花一定的時間，此外，“額外的措施”中很有可能也會包含振動抑制系統(tǒng)（如主動振動控制）的增加和改進等內容，這就很有可能增加額外的空機重量，從而（部分）抵消新型槳葉帶來的升力提升好處。所以美國陸軍目前的觀點是：

就技術成熟度而言，他們暫時沒有必要為新型槳葉花費精力和金錢，如果哪一天，新型槳葉克服了上述的問題，那么美國陸軍還是會選擇為ACRB槳葉付錢的。

不過波音公司顯然有不同的看法，他們堅持認為新型槳葉不會在飛行中帶來安全風險，所以他們一直在位于亞利桑那州的基地進行安裝ACRB槳葉的支奴干直升機飛行測試。

就目前來說，美國陸軍確實是沒打算為這種新型槳葉付錢，他們的升級計劃里面都是剔除了這一項槳葉升級的，而美國陸軍的近期計劃中也沒有專門為解決這一問題給出安排表。

黑鷹的槳葉升級計劃

說到經(jīng)典直升機采用新型槳葉的改進升級，我首先想到的就是西科斯基曾經(jīng)為黑鷹直升機改進的寬弦槳葉設計（WCB；Wide Chord Blades），盡管黑鷹寬弦槳葉的設計研發(fā)過程的具體脈絡至今還查不到靠譜的資料，但是從一些研究文獻和新聞通稿中仍然能找出一些蛛絲馬跡。

根據(jù)手頭現(xiàn)在能查到的資料可以看到，至少在1994年的時候，相關的項目計劃就已經(jīng)出臺了，而到1995年的時候，美國陸軍就已經(jīng)開始和西科斯基公司協(xié)同在一架UH-60L型號的黑鷹直升機上展開寬弦槳葉的實際飛行測試工作了，這一點可以從FlightGlobal在1995年發(fā)表的一篇關于該槳葉的通訊內容得知。

從那時候開始，關于寬弦槳葉的一系列測試和改進工作就沒有停止過，一直到2001年4月份的時候，UH-60L型黑鷹直升機的升級版本名稱正式被敲定為UH-60M，寬弦槳葉也被作為一項主要更新納入到UH-60M直升機的升級范疇之內。

在UH-60M首飛之前，關于寬弦槳葉的測試、迭代和改進工作一直都在推進，相關的研究成果也開始逐漸曝光出來，當時在NASA工作的直升機技術專家Hyeonsoo Yeo在2002年的美國直升機學會年會上，做了一份報告，該報告針對黑鷹直升機裝備標準槳葉和寬弦槳葉兩種不同配置進行了理論模型的驗證和分析，報告援引了一系列上世紀90年代中后期美國軍方和西科斯基合作展開的飛行試驗的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都表明美國軍方當時已經(jīng)在黑鷹的寬弦槳葉設計上付出了多年的努力。

2003年9月份，UH-60M型黑鷹直升機正式完成了首飛，大獲成功，寬弦槳葉所帶來的性能提升也得到了一致的認可，從各方面的資料來看，這種寬弦槳葉至少有以下幾個方面的特點：

1. 總體而言，寬弦槳葉的弦長比黑鷹直升機的標準槳葉寬了16%；

2. 采用了新的翼型/槳尖三維（下反/后掠/尖削）設計；

3. 配裝寬弦槳葉之后，黑鷹直升機提升了巡航速度（cruise speed）和機動性（Maneuverability）；

4. 寬弦槳葉的改進進一步提升了黑鷹直升機的懸停和垂直爬升的性能；

5. 寬弦槳葉所采用的全復合材料大梁的槳葉制造工藝顯著降低了后勤維護工時；

6. 寬弦槳葉設計帶來了額外的470磅的升力增幅；

7. UH-60L試裝的新型槳葉后，全機的振動水平都得到了降低

黑鷹直升機寬弦槳葉設計的成功絕非偶然，其中涉及到了一系列的試錯和迭代，但是它帶來的好處也顯而易見——一方面提升了黑鷹直升機改進型號的性能，確保了黑鷹直升機在通用直升機領域不可撼動的地位；另一方面，在新型槳葉測試過程中積累的大量的試驗/試飛數(shù)據(jù)也為當時美國科研界發(fā)展新的理論方法分析模型給提供了足夠的驗證數(shù)據(jù)，從而也推動了美國在直升機技術領域的理論方法的發(fā)展，可謂是一舉多得。

相比之下，支奴干的新型槳葉升級工作其軟硬件條件都遠勝與當初的黑鷹直升機寬弦槳葉，但是其實際的使用體驗效果顯然又完全比不上當時黑鷹換裝寬弦槳葉，可以說——當時黑鷹換裝寬弦槳葉對于整個直升機工業(yè)發(fā)展都是有利的，而現(xiàn)在支奴干換裝新型槳葉帶來的收益顯然就很一般了，這也是美國陸軍不愿意為了支奴干提升的這一點性能而付錢的重要原因。

事實上，他們希望把精力和眼光都聚焦到“未來垂直升力”（FVL；Future Vertical Lift）計劃上面，那才是和當初的黑鷹寬弦槳葉類似的，真正能夠保證美國在直升機技術方面領先的關鍵點。