四叶旋翼那么好，为什么始终不改进？
贝尔公司的AH-1Z 蝰蛇武装直升机是一种美制双发武装攻击直升机，也是美国海军陆战队AH-1 眼镜蛇系列武装直升机的最新一代战争机器。在美国海军陆战队“H-1升级计划”的牵引之下，贝尔公司在上世纪末基于AH-1W超级眼镜蛇武装直升机打造出了该型直升机。【笔者注：这有个小插曲，美国海军陆战队本来是想要采购某种阿帕奇的衍生型号来替代日益老化的超级眼镜蛇和眼镜蛇武装直升机机队的，但还是由于经费预算等问题被否决了（这已经是美国国会第二次否决其采购阿帕奇计划了），海军陆战队只能死了这条心，专注于升级改进眼镜蛇了】
▲尽管美国海军陆战队没有舰载阿帕奇，但是在一些特种任务中，也能看到阿帕奇上舰的身影
从AH-1W到AH-1Z，其中最显著的改变可以说就是旋翼系统的变化——眼镜蛇直升机的桨叶数量终于从2片变成了4片——与阿帕奇武装直升机一样了。话说回来，阿帕奇、黑鹰等多种知名直升机的出现都已经证明四叶旋翼系统的操纵性、可靠性和效率都远胜二叶旋翼，那么贝尔直升机公司为何还要“死磕”着2叶旋翼系统不放呢？原因归根结底就一句话：眼镜蛇直升机的主要用户——美国海军陆战队——没钱。
▲执行舰载作业的AH-1Z武装直升机
其实，贝尔公司的直升机专家早在上世纪80年代就已经开始构想给眼镜蛇武装直升机换装四叶旋翼系统的蓝图，并陆续在贝尔的Model 249和AH-1W超级眼镜蛇4BW试验机的基础上进行换装四叶旋翼系统的飞行测试，并坚持不懈在“眼镜蛇2000”、4BW和“眼镜蛇毒液”等眼镜蛇武装直升机的升级改进提案中强烈建议采用四叶旋翼系统，可惜彼时的美国海军陆战队经费预算常年“捉襟见肘”，在武装直升机升级改进方面更是没有话语权，这就导致了这些提案中对于眼镜蛇的任何大改都被拒绝了【笔者注：旋翼系统的变化不光光是改变一副旋翼就够了，对应的动力传动系统和操纵系统都需要改进，所以换装旋翼是一项大工程】，一直到美国海军陆战队“H-1升级计划”正式上线，对应的经费到位，超级眼镜蛇直升机旋翼系统大改工程才终于化为现实，由此，贝尔直升机专家不由得感慨：“钱到位了，故事才能继续下去。”
▲蝰蛇武装直升机旋翼系统及其联动部件结构示意图，旋翼系统的改动可谓“牵一发而动全身”
改进后的四叶旋翼系统
“H-1升级计划”听名字就知道，这不仅仅是针对贝尔AH-1系列武装直升机的升级改进计划，同时也是针对UH-1休伊系列直升机的改进计划，所以该计划的最终成果就包含了AH-1Z 蝰蛇武装直升机和UH-1Y毒液通用多任务直升机。
▲四叶旋翼型休伊直升机UH-1Y的登场对美国海军陆战队也是意义重大
AH-1Z与UH-1Y直升机都采用了无铰接（Hingeless）、无轴承（Bearingless）式的四叶主旋翼系统，每片将也都是直接连接在桨毂支臂的轭套（Yoke）上，由玻璃纤维支撑的轭套本身的弹性变形来实现挥舞、摆振与变距运动，从而省略了传统全铰接式旋翼所需要的各种铰链与轴承机构，减少了75%的零部件数量，重量减轻了15%，使用寿命大大提升，维护成本显著降低。
▲蝰蛇武装直升机在进行实弹测试
其桨毂的结构基本上沿用了贝尔Model 412的构造（布局基本一致，只是把轭套的材制从钛合金才成了玻璃纤维）。值得一提的是，蝰蛇武装直升机的旋翼桨毂系统并非采用了常见的单一四支臂式轭套布局四叶旋翼系统，而是以一种上下交叠的两组双支臂式轭套系统代替，这样一来，旋翼的挥舞角度可以更大（意味着可以实现难度更大的机动动作），另外一个好处就是双支臂式轭套系统的加工和维修难度远远小于四支臂式轭套系统，对于控制生产和维护成本意义重大（毕竟美国海军陆战队在武装直升机方面的经费预算一向都并非“很充足”，所以“能省则省”）。
▲如果你对眼镜蛇系列直升机旋翼系统设计方式感兴趣的话，上图能给你提供不少信息（图示为AH-1W 4BW型旋翼结构示意）
新的旋翼桨叶由翼梁、前后缘保护带、蒙皮和蜂窝状填充料构成，主要材质是玻璃纤维/8552环氧树脂复合材料，其中前后缘保护带则由不锈钢制成，靠外2/3部分有镀镍保护，桨尖部分则由电铸成型的镍质保护层来防护，整体桨叶的设计寿命高达10000小时。
▲某型直升机旋翼复合材料桨叶结构设计示意图
为了便于舰载操作，蝰蛇武装直升机的主旋翼叶片引入了半自动折叠机构，从而能够实现桨叶折叠，减少停放库存空间。这套折叠机构的可靠性还是相当好的，能够允许地勤人员在最大45节（超过80千米/时）风速的海况下进行主旋翼桨叶的折叠收起或者展开作业。
▲旋翼被折叠起来的AH-1Z直升机模型
旋翼系统的改进带来了什么好处？
如果没有足够大的好处的话，美国海军陆战队也不必要在预算如此紧张情况下坚持推进“H-1升级计划”，贝尔公司的直升机专家也没必要一门心思想着更换旋翼系统了，那么从2叶旋翼到4叶旋翼，蝰蛇武装直升机的旋翼系统到底获得了哪些方面的提升呢？
① 更强的操纵性和机动性
无铰接、无轴承式旋翼系统可以说是现代直升机界最先进的旋翼类型之一，由于消除了铰链和轴承机构，完全通过弹性部件来实现旋翼的操纵，因而旋翼系统的操纵响应灵敏度变得高了许多，此外也降低了旋翼产生的振动水平，使得AH-1Z成为了一种更稳定的武器发射平台。
当然，对于美国海军陆战队而言，四叶旋翼系统的改进最重要的是解决了贝尔传统2叶跷跷板式旋翼系统无法进行零G机动的问题。AH-1W超级眼镜蛇在接近零G操作范围是都会有潜在的失控趋势，这对超级眼镜蛇的机动性限制很大，AH-1W的操纵极限基本无法低于0.5G，这使其比一些运输型直升机都差，如何承担起美国海军陆战队主力武装直升机的荣耀？
相对来说，AH-1Z蝰蛇武装直升机不仅能够毫无压力完成零G机动，甚至负G机动都不在话下，极大拓宽了美国海军陆战队攻击直升机机队战术部署和操作包线（按照贝尔的说法，AH-1Z相比AH-1W，其实用任务包线拓展了超过80%）
②更强的负载能力
尽管新型主旋翼的直径仍然和AH-1T海眼镜蛇或者AH-1W超级眼镜蛇一致，都是14.63米，但是其数量却从2片增加到了4片，桨叶弦长从83.8公分缩短到了63.5厘米，展弦比得到提升，此外，新型旋翼桨叶还采用了新设计的高升阻比翼型，整体气动效率高出许多，再加上输出功率提升了将近34%的主传动系统，AH-1Z的有效负载相比超级眼镜蛇几乎提高了两倍以上。
③更强的生存能力
新型桨毂和桨叶都能够承受23毫米炮弹直接命中而保持正常运转。
④更低的全寿命周期成本
新型旋翼的无铰式结构大幅减少了零部件数量，这就意味着美国海军陆战队可以大幅减少零备件的存货数量，连带也减少了维护成本和后勤需求，使得AH-1Z的全寿命周期成本得到了大幅的降低和更好的控制。
▲勤务人员在维护蝰蛇直升机旋翼系统
2000年12月8日，20世纪即将结束，21世纪即将到来。贝尔公司配备了四叶旋翼系统的AH-1Z型蝰蛇武装直升机在贝尔的试验基地完成了首次飞行，新型旋翼系统在飞行测试中所展现出的优秀的操纵品质、机动性能给在场的美国海军陆战队官员留下了深刻的印象，从而也奠定了该机成为21世纪美国海军陆战队新一代主力武装直升机的基础。
曾经的武装直升机“临时工”，终于也有了与阿帕奇一争高下的能力。
