如何打造一架优秀的舰载直升机?黑鹰:看我怎样进化为海鹰

作者:五十弦

上世纪70年代,美国海军发展的新一代水面舰艇正式亮相,其中包括佩里级(Oliver Hazard Perry Class)导弹护卫舰、斯普鲁恩斯级(Spruance Class)驱逐舰、基德级(Kidd Class)导弹驱逐舰以及提康德罗加级(Ticonderoga Class)导弹巡洋舰等。新一代舰艇的登场也对新一代舰载直升机提出了更高的要求,海鹰直升机应运而生。

▲美国海军护卫舰奥利弗·哈泽德·佩里号,安特里姆号,杰克·威廉姆斯号并排航行

在设计基准——美国陆军黑鹰的基础上——西科斯基的工程师以搭配上述新型舰艇作业为目的,对海鹰改型的机体结构进行了一系列极具创新性和实用价值的修改,铸就了跨世纪的海鹰传奇。本文就将论述黑鹰“进化”为海鹰之路,与诸君共赏。


引进主旋翼电力折叠机构:维护人员可以松口气了

从根本上来说,舰艇机库的尺寸决定了机体折叠后的长、宽、高等尺寸要求。不过相比美国陆军对黑鹰直升机提出的“必须以C-130运输货舱尺寸为基准”的设计要求,美国海军的舰船机库对海鹰直升机的限制相对宽松了许多,尤其是在高度方面,舰船机库一般都可容许相对较高的机身高度。所以,西科斯基的工程师没有再经历一次主旋翼桨毂结构反复设计的“糟糕经历”,也不再需要通过可拆卸的主旋翼轴延长器来压低海鹰直升机的总高度,对于维护和海上作业而言,都方便了不少。

▲美军士官在检视海鹰直升机的主旋翼系统

高度上是没问题了,但是海上作业对旋翼折叠机构提出了新的挑战。对于美国陆军的黑鹰直升机而言,由维护人员进行手动式主旋翼折叠是“常规操作”,但是这一套在海上却行不通:早期YUH-60A黑鹰原型机的舰载测试结果表明,维护人员登上机体顶部桨毂附近作业是相当危险的。这是因为在2~3级甚至以上的海况下,停靠在甲板上的直升机其起落架与机身之间减振装置存在的弹簧刚度(Spring Rate)会使得机身随着舰艇一起摇摆,从而给维护人员带来很高的风险。为了妥善解决这一问题,海鹰直升机引进了一套主旋翼全自动电力折叠机构

▲海鹰直升机主旋翼系统完成折叠后,维护人员开始维护作业

其实在海鹰之前,西科斯基已经在更早的建造直升机S-61海王系列直升机上采用了自动旋翼折叠系统,不过那是液压制动的,到了海鹰才改用全电力系统,这也是全电力旋翼折叠系统首次在舰载直升机上应用,相比液压系统,电力系统的重量大幅减轻,这是很有现实意义的。对于在海上操作的直升机而言,海上迫降是一种非常危险但必须考虑的情况,在这种情况下,直升机一半会降落在海面的充气浮囊上,此时,机身顶部重量越轻,那么在恶劣海况下发生倾覆的概率也就越低;而如果机身顶部重量很大的话,直升机机体的临界倾覆角(Critical Turnover Angle)就会很小,一旦海况不佳,及其容易发生倾覆事故。

▲除了主旋翼系统之外,尾桨、平尾等部件也都能折叠,大幅提升了舰艇空间利用率

变更起落架设计:减小着陆区、简化缓冲器

为了顺利进行舰载起降,工程师还针对性修改了海鹰直升机的起落架布局,这方面的改进主要集中在两个方面:①是改进起落架的安装位置来减小着陆面积;②是简化起落架缓冲器系统,使其适用于海上着舰冲击。

在陆地上,黑鹰直升机基本不挑起降场地,可以说有块平整的空地就能降落,在海上就没那么容易了。为了适应舰艇面积较小的着陆区域,海鹰直升机的尾部起落架往前挪了13英尺,在黑鹰直升机上本来在尾桁末端的起落架由此就变到了尾桁段前方,以此来缩短前后轮间距;为了适应这一改动,符合美国海军舰船甲板结构承载标准,海鹰的尾轮也从单轮改成了双轮来分散机体的重量。

▲黑鹰直升机(左)和海鹰直升机(右)对比,其起落架的区别一目了然

此外,海鹰的主起落架配备了油压缓冲系统,并配装了可以减少摩擦的活塞涂层,这些措施都有助于减小海鹰直升机着舰瞬间给舰船甲板带来的冲击。尽管如此,海鹰直升机的抗冲击能力还是不如黑鹰直升机的。这是因为黑鹰直升机的主起落架设计标准是能够承受每秒38英尺垂直下降速度的冲击,但是美国海军的要求是只需要承受每秒17英尺垂直下降速度的冲击,为此,西科斯基的工程师才决定在主起落架中采用单一油压缓冲系统来替代黑鹰上的两段式双重油压缓冲起落架,这样做的好处就是减轻了海鹰直升机的空重。为了保证海上安全,工程师还在海鹰直升机两侧主起落架整流罩中内藏了海上紧急迫降所需要用到的充气浮囊。

▲着陆中的海鹰直升机,能看到其起落架细节

机身内部的修改:一切为了海上作业

海上作战对于补给能力的考验远高于陆上作战,所以美国海军在海鹰直升机的指标要求中,着重突出了对续航时间和作战半径的要求。此外,出于对反潜任务的需求,美国海军还需要海鹰直升机配备声呐浮标发射器。为了满足美国海军的需求,西科斯基的工程师决定修改海鹰直升机内部配置,以便于在机身后部容纳长度更长、容积更大的抗撞油箱(比黑鹰大了64%)以及25发装的声呐浮标发射器。

▲运输中的海鹰直升机机身(MH-60)

为了配装该声呐浮标发射器,黑鹰直升机机身左侧的滑动时舱门被撤销,右侧的滑动舱门保留了一半宽度,在右侧舱门上方设有一套搜救用的绞车,机身外部两侧还增设了一对长条形挂架,其上可携装鱼雷、深水炸弹或副油箱等外部任务载荷。

辅助降落系统:专为海鹰直升机引进

对于美军轻型反潜直升机中队的飞行员而言,最大的问题就是如何在恶劣的海况下安全着舰。为了保证着舰的安全与效率,美国海军在磋商之后,决定为海鹰直升机引进一套专用的辅助降落系统RAST(Recovery,Assist,Secure,and Traversing),该系统包括钢索、固定机体的快速固定装置(RSD)与甲板上的轨道等装置,可确保海鹰直升机在5级海况下仍然能够安全着舰,并顺利进入机库停放。

▲钢索、轨道、固定装置构成了海鹰直升机的专用辅助降落系统

按照美国海军的部署,原则上,所有搭载轻型空中多用途系统LAMPS MkⅢ的水面舰艇都会配装RAST系统,当然,海鹰直升机也能够在没有安装RASR系统的舰艇上执行起降作业,只不过在恶劣海况情况下会面临较大风险罢了。

完成改造后的SH-60 Seahawk 海鹰系列直升机成为了美国海军LAMPS系统的主要组成部分之一,为美国海军承担起了反潜与反水面舰艇的主要任务和海上搜救与后勤支援的次要任务。

通过海鹰直升机所携带的声纳、雷达、磁异探测器等机载传感器和反潜鱼雷等武器装备,将美国海军的反潜侦测与打击范围扩展到了航母战斗群30~70海里以外的距离,并且能够将声纳资料通过保密数据链传递回母舰进行处理。

▲海鹰直升机执行吊运任务

在海鹰直升机座舱下方整流罩内的搜索雷达、机头和后机身上的电子支援装置天线等传感器则能够向航母战斗群指挥官提供水面实时威胁情况的扩展图像,并为战斗群的反舰导弹提供视距外水面目标的定位信息。

机体的扩大也使得海鹰直升机性能相比上一代LAMPS平台SH-2F海妖直升机性能有了明显的提升,其中,有效载重多出了60%,货舱空间多出了两倍以上,标准作战半径也实现了翻倍,执行反潜作战任务的续航时间则多出了近1个小时,总体而言,海鹰直升机将能够提供覆盖范围更广、持续时间更长的水面作战能力。

▲笼罩在下洗流激起水雾中的海鹰直升机

千言万语,归为一句:这一切,我们还会远吗?


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