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台灣集结号手机版官网大厅 飞行员报告:试飞贝尔AH-1Z“眼镜王蛇”

日期: 2020-01-09 12:34:57    人气: 501

集结号手机版官网大厅 飞行员报告:试飞贝尔AH-1Z“眼镜王蛇”

集结号手机版官网大厅,贝尔把ah-1改进为最新型ah-1z“眼镜王蛇”后,这种已经服役几十年的武装直升机能比得上最先进的竞争对手吗?本文将会给出答案。

关于ah-1z的介绍可以看这里:http://www.afwing.com/aircraft/bell-ah1-cobra_13.html?13

美国海军陆战队是一支非常独特的部队,需要在全球海陆前沿部署,与其他军种相比严重依赖其轻型的通用和攻击直升机机队。在对直升机队完好率和性能要求逐渐提高的同时,陆战队的贝尔uh-1n“休伊”和ah-1w“超级眼镜蛇”直升机却在逐渐老化。而且,这两种直升机的发动机和旋翼系统在炎热、高原和重载时会出现动力不足的情况,不仅威胁飞行安全,也影响直升机的生存能力。

美国海军陆战队的uh-1n突击运输直升机和ah-1w攻击直升机,识别特征是跷跷板式两叶旋翼

美国海军陆战队在提高其直升机部队的作战能力上有两个选择,一是采购新直升机,如ah-64“阿帕奇”和uh-60“黑鹰”,二是升级现有直升机,研究表明后者将在未来20-30年节约30亿美元。根据已制定的h-1系列升级计划,贝尔直升机公司将为海军陆战队翻新升级100架uh-1y“扬基休伊”(扬基指代“y”字母)和180架ah-1z“祖鲁眼镜蛇”(祖鲁指代“z”字母)(后期还是全新制造了一部分)。

新一代的ah-z和uh-1y,换装了4叶旋翼

通用动力系统

uh-y和ah-1z两种直升机飞机采用相同的动力系统——两台通用电气t700涡轮轴发动机以及全新设计的四叶旋翼和尾桨。对于“休伊”来说,原1800轴马力的普惠加拿大t400“双发包”发动机(基本上是两台pt6涡轴发动机共用一台减速箱)会被两台1800轴马力的t700-401c取代,功率提高一倍,彻底解决了动力不足的问题。对于“超级眼镜蛇”来说,原先1700轴马力的t700-401则会继续保留,到寿后也会被换成-401c。

t700系列涡轴发动机为多种美国直升机提供了动力

上述改进大幅提高了这两种直升机的最大起飞重量、载荷、速度、航程和机动性,同时还降低了振动水平。例如uh-1y的高温高原无地效悬停载重从uh-1n的1590千克提高到了2730千克,可载8名海军陆战队员进入战区而不是以前的4名,速度也从107节(198公里/时)提高到了150节(278公里/时)。

贝尔表示新旋翼系统使“超级眼镜蛇”的有效载荷提高了一倍以上,并使实用性飞行包线扩展了80%。现在,“祖鲁眼镜蛇”的短翼上可挂载16枚“地狱火”反坦克导弹和两枚“响尾蛇”空空导弹,该机的防弹和可维护性能也得到了改善,操作成本也降低了。

ah-1z的挂载能力已经能和ah-64相比

由于翼展不足。ah-1w只能挂载8枚“地狱火”

为了降低机组的工作负荷,这两种直升机都配备了诺斯罗普·格鲁曼公司研制的综合航电系统。该系统的核心是两部任务计算机,具有玻璃座舱的显示和控制、通信、导航和武器管理系统。每位飞行员座舱的仪表布置几乎相同,他们都配备有泰利斯topowl头盔显示器,能显示全天候昼夜飞行所需的导航、目标指示和武器瞄准信息。

佩戴topowl头盔显示器的ah-1z飞行员

两种直升机都配备了装甲乘员座位,uh-1z上的所有座椅都是耐坠座椅,两种直升机的起落架和机身耐坠性能已增加到垂直20g和横向10g,燃油系统也是耐坠和防弹设计的。直升机的发电机、液压泵和发动机等关键系统都采用了冗余设计,变速箱和发动机在流光润滑油后还能坚持运行足够长的时间以便安全降落。

这个升级项目的一大特色就是让两种直升机之间尽可能保持通用性。除发动机、传动系统和旋翼尾桨外,uh-1y和ah-1z的航电设备、电气系统、液压和操作系统、甚至是尾梁都能通用。贝尔表示已经实现了85%的通用性,能使备件储存的品种降低77%。贝尔声称这两种直升机有如下优点:降低了维护和操作成本、更高效的机组和维护人员培训、更易部署、完好率更高。

除发动机、传动系统和旋翼尾桨外,uh-1y和ah-1z的航电设备、电气系统、液压和操作系统、甚至是尾梁都能通用

两种直升机为上舰做了全面优化,半自动折叠旋翼大大降低了机库和甲板的占用面积。虽然“眼镜蛇”才是美国海军陆战队的主要攻击直升机,但“休伊”也能挂载武器执行进攻和防御任务,这些武器包括70毫米火箭弹和机枪。

半自动折叠旋翼大大降低了机库和甲板的占用面积

ah-1z于2000年12月首飞,uh-1y随后在2001年首飞。三架“祖鲁”和两架“扬基”参加了定型试飞,之后贝尔开始在德克萨斯州阿马里洛工厂制造uh-1y和ah-1z。

美国海军陆战队邀请《飞行国际》杂志来体验一下ah-1z,于是笔者成为第一位试飞该机的非美国公民。在这次飞行前,美国海军陆战队试飞员维克·阿格布莱特少校先带我熟悉了下直升机。

本文作者peter gray(右)是英国《飞行国际》杂志的直升机试飞员

零件更少

贝尔说新型全复合材料主旋翼头的零件数量比之前的四叶铰接系统减少了75%。在设计上,贝尔没有采用传统的4臂主旋翼毂星型件,而是交叉堆叠了两个玻璃纤维增强材料双臂星型件,不仅能实现更大的挥舞角度,还降低了制造的复杂性。4叶尾桨安装在尾梁推进侧,由两片交叉堆叠的跷跷板式桨叶、钛合金星型件和弹性轴承组成。旋翼和尾桨叶片的前缘都有耐磨条,旋翼叶片和尾桨毂的设计寿命为10000小时。

新型全复合材料主旋翼头采用了交叉堆叠了两个玻璃纤维增强材料双臂星型件

可以看到旋翼高度不一致

尾桨也是交叉堆叠结构

“祖鲁”的机鼻安装了洛克希德·马丁公司的aaq-30“鹰眼”目标瞄准系统(tss),该系统集成了第三代前视红外传感器、低照度彩色摄像机和人眼安全激光测距仪,使用五轴万向节稳定。凭借其大口径光学技术,ah-1z目标发现距离是ah-1w的三倍。更大探测距离能提高直升机的生存能力,并允许“祖鲁”机组在被敌人发现前就进行识别和攻击。

aaq-30“鹰眼”转塔

扩展的武器系统

ah-1z的目标瞄准系统下方是20毫米炮塔,前后座舱都可以控制。炮塔有三种操纵模式,其中包括随动于头盔显示器。周期变距操纵杆和目标瞄准系统的任务控制杆上都有这门三管机炮的射击扳机。

ah-1z的短翼比ah-1w大得多,上面的6个挂架可挂多种武器,包括激光制导“地狱火”反坦克导弹和“响尾蛇”空空导弹。ah-1z的机身内有两个油箱,总容积1560升,短翼还可挂载副油箱,可采用压力或重力加油方式。

这种副油箱uh-1y也可以挂

这两种直升机的发动机都分开布置,彼此隔离,一台出故障或中弹不会波及另一台。新的悬停红外抑制系统能迅速把冷空气和发动机废气混合,降低红外特征,废气向外侧排出以防止烘烤尾梁。在自卫套件方面,两种直升机配备了诺斯罗普·格鲁门公司的apr-39(v)2雷达告警接收机、艾利安特技术系统公司aar-47(v)2激光和导弹预警系统和bae系统公司的ale-47干扰弹投放器。

ah-1z和uh-1y采用了相同的新型悬停红外抑制系统

安装在发动机上方的汉胜辅助动力装置(apu)可以依靠飞机电池启动。除为发动机启动提供压缩空气外,apu还能驱动200a28v直流发电机向所有系统供电,其中也包括炮塔,这样就能在不启动发动机的情况下完成全套系统检查。如果apu没有成功启动发动机,还可以用一套“伙伴”系统用另一架直升机提供的压缩空气启动发动机。

我们飞行当天,海平面气温10度,帕塔克森特河海军航空站的密度高度为-305米,风速10节(5.14米/秒)。ah-1z的起飞重量是7090千克,其中包括燃油1270千克、两名乘员180千克,以及测试设备60千克,这个数字比8410千克的最大起飞重量少了1320千克。贝尔说最大起飞重量还可以至少增加450千克。我们的空重数据是5580千克,接近官方公布的5545千克,不过这架直升机是一架仪表测试机。

爬进狭窄的前座舱很容易,阿格布莱特让我熟悉一下座舱环境。我曾飞过ah-1w“超级眼镜蛇”,在那架直升机上我注意到前后座舱存在巨大差异。而在ah-1z上,ah-1w前后座舱的杂乱仪表被升级成两个并列的200×150毫米(8×6英寸)彩色多功能液晶显示器(mfd),并且在下方中央控制台上还有一个105x105毫米双功能液晶显示器(dfd)及数据输入键盘。

ah-1z前后座舱的布置基本相同

之前我在航电实验室里详细了解了多功能显示器、双功能显示器、输入键盘以及目标瞄准系统。我操纵传感器向实验室窗外看去,能用瞄准系统实时锁定住移动目标,然后用4个视场进行观察:宽、中、窄和缩放。

“鹰眼”目标瞄准系统生成的红外图像

其中一台多功能显示器一般被用作飞行显示器,并排显示仪表飞行所需的水平和垂直状态画面。这个信息也同时显示在头盔显示器上,所以机组在飞行中甚至不必看多功能显示器。飞行显示器还能显示某些关键部件的状态(如传动系统)。第二台多功能显示器可根据机组的需要显示其他页面,其中包括:

所有关键系统,如发动机、液压系统和电气系统的状态;

系统过载或发生故障时的警告、注意和建议。机组在遇到故障时也可在飞行显示器和头盔显示器上调出这个页面;

语音和数据链通讯的信息;

由嵌入式全球定位/惯性导航系统驱动的数字移动地图,可显示包括本机位置和周遭威胁在内的战场信息;

电子战显示,显示雷达、激光和导弹威胁警告,并能设置对抗手段;

武器显示,以图形方式显示直升机的弹药并能进行选择;

目标显示,显示来自目标瞄准系统的视频,可以是红外图像或彩色电视图像,并能同时显示目标瞄准信息。

显示套件

双功能液晶显示器是位于仪表盘下方的一个较小的液晶显示器,用于在多功能显示器出故障时显示备用飞行信息,可显示直升机的姿态、高度、航向和导航信息,如果不用的话也可从座舱中拆掉。

尽管座舱里能调整的东西只有脚踏板,我还是坐得很舒服。和ah-1w一样,“祖鲁”的周期变距杆握把在底部也有一个手托。周期变距杆比较粗短,长150毫米,安装在靠近座舱壁的右侧控制台上。ah-1w前座舱周期变距杆没有配平释放或配平微调功能,令我高兴的是ah-1z在这方面做了改进。“祖鲁”和“扬基”坚持了飞行员手不离开周期变距杆和总距杆就能完成几乎任何工作的设计理念,而且得到了头盔显示器的进一步增强,后者还提高了机组的感知和控制能力。乘员在操纵直升机的同时能完成切换无线电频率、选择和发射武器、管理自动飞行控制系统(afcs)等操作。

ah-1z的周期变距杆

ah-1z的总距杆,上面有转把油门,右边是双功能液晶显示器

ah-1z座舱两侧和后方视野良好,但由于座椅不能上下调整,所以机鼻上方的前向视野较差,在飞行中尤为如此。当我我以大角度进近飞向着陆区场,不得不把机鼻偏向一侧才能看到着陆场。

阿格布莱特启动了apu,进行了一系列系统检查后启动了第一台发动机。与“威士忌眼镜蛇”(威士忌指代“w”字母,也就是ah-1w)不同,“祖鲁”的前后座舱都可以启动发动机。发动机起动程序与贝尔212相似,使用传统转把油门。启动第二台发动机时阿格布莱特释放了旋翼刹车,t700发动机一如既往不紧不慢地启动。该机的发动机控制并没有完全自动化和数字化,但也差不离了。

轻松悬停

我小心翼翼地拉起做第一次悬停,这很容易,操作很顺利。飞行显示器显示的所需功率和可用功率的数据非常直观,我们手中有充足的动力。阿格布莱特说以最大起飞重量起飞或高原起飞也同样轻松。我用粗短的周期变距杆轻松完成了常见贴地机动,悬停、侧飞、倒飞、原地转弯。变距杆上的配平释放和配平微调功能使该机的操纵比ah-1w容易。我们这架测试机只飞了347小时,存在一些飞行包线限制,因此无法做逼近极限的飞行。我以22-25节(41-46公里/时)的速度侧飞时,仍需做大量的脚踏板和油门杆控制动作。在10节(5.14米/秒)阵风中,自动飞控系统能使直升机进行稳定悬停。我用周期变距杆上的配平微调苦力帽能使直升机以恒定机鼻指向姿态做恒定速度的侧飞或者倒飞,这在跟踪一个移动目标时特别有用。我发现在10节阵风中相对风向做90度、180度和270度的悬停和着陆都不存在任何问题。

我们转入前飞,拉平并做了一些高空动作。我把油门设置在最大连续功率以获得100%的扭矩,扭矩表清晰易读。在300米压力和密度高度,我们的速度稳定在了162节(300公里/时),比厂家公布的速度快了7节(13公里/时)。由于是试飞用机,我们的直升机存在速度限制,阿格布莱特说最大不可超越速度(vne)是200节(370公里/时),不过超出10%也不会出现任何操控问题。

直升机在162节速度下的振动水平良好,做大坡度转弯也是如此。然后我们向两侧都做了60度坡度的转弯,速度保持在147节(272公里/时),振动水平轻微增加,但并不明显。由于飞行包线限制,我们无法做单发测试,不过从能持续2.5分钟的1723轴马力单发应急功率看,单发突然失效后并不会出现严重的旋翼降转。在我要求下,阿格布莱特在高功率状态下把总距杆迅速压低,然后再快速拉起,我在此过程中观察着旋翼转速(nr)的变化。这两次连续总距变化只导致旋翼转数出现了±3%的变化,完全在容许范围内。我注意到当总距杆被快速压低时机鼻有些下垂。

试飞中的ah-1z

在160节(296公里/时)的水平直线巡航中,我请阿格布莱特快速推机鼻来演示“祖鲁”的-0.5负过载限制。我感觉到了失重,身体好像要从座椅中飘出来,随后被五点式安全带牢牢固定在了原地。

我把自动飞控系统和稳定控制增强系统(scas)关闭后驾驶直升机做“裸奔”飞行,在这种情况下往往会发生飞行员过度操纵的情况,所以我放松手臂,尽量让飞机自己去飞行,它做得很好。我能完成转弯、爬升和下降动作,没有遇到任何问题,但我的注意力一直保持高度紧张。此时,周期变距杆的配平微调和配平释放功能仍然有效,使操纵能容易些。我有足够信心操纵“裸奔”直升机远程飞行返回基地。回到了机场后,我做了一次进近,在“裸奔”状态下做悬停和着陆也没有任何问题。

阿格布莱特演示了自动飞控系统的航向、高度、姿态和速度保持功能,尽管这不是一种可编程自动驾驶仪,但的确能让飞行员在指定参数后放手让直升机自动飞行。系统是单通道的,没有备份,飞行员必须时刻了解直升机的姿态、预期姿态、航向、高度和速度,以防系统失效。

回到机场,阿格布莱特直接做了一个自旋降落,由于“祖鲁”的旋翼转速限制很宽松,所以他甚至没有用总距杆来遏制旋翼转速。下降率为11.4米/秒。我曾驾驶其他几种攻击直升机做自旋降落,结果它们都像坠落的钢琴。不过自旋降落对于主要低空飞行的攻击直升机来说不是很重要,因为其飞行高度大大低于自旋降落最低高度。

直升机自旋降落示意图

在机场上空,我尝试在关闭自动飞控系统和稳定控制增强系统后做一个陡峭进近。操纵很容易,但是由于机鼻上方视野不良,我不得不侧着机身才能看见预定着陆点。ah-1z夜间降落在军舰直升机甲板应该不成问题。我一直下降到降落点上方30米处开始上升。虽然我没把油门拉到1690轴马力/30分钟的输出功率,直升机上升的垂直速度也令我印象深刻。虽然向下视野受限,我还是设法飞到并悬停在预定着陆点上方。这架飞机还没得到坡地降落的许可,但从几乎是刚性的旋翼系统来看,直升机应该能降落在严重倾斜的地形上并稳稳停在那里。

我们以低于树梢高度的快速灵活机动结束了飞行,阿格布莱特完成了两次90节(167公里/时)速度下的90-90度坡度角变化的s形机动,并邀请我也这么做。新旋翼和强大发动机带来的机动性非常出色,操控清晰而精确。

我相信这直升机已经纠正了之前型号的缺点,“眼镜蛇”飞行员们能从性能提升中受益,座舱操作也容易许多。“祖鲁眼镜蛇”是一种更有效的作战机器,生存能力得到了增强。

随着这两种直升机进入美国海军陆战队服役,贝尔公司也在积极开拓出口市场。无论是升级还是全新制造的,“祖鲁眼镜蛇”对市场上的其他攻击直升机形成了有力威胁。

原著:peter gray

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