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GKN航宇公司制造的RAH,似曾相识燕归来

据《防务数据》网站3 月17日报道,一项试图显示GKN航宇公司快速制造生产工装的项目计划证明非常成功,它使RAH-66"科曼奇"直升机的关键零件获得巨大改进。作为向西科斯基飞机公司演示的一部分,GKN公司和西科斯基飞机公司的工程师们选择了"科曼奇"的动力传输支持连接件。这种型面复杂的连接件用来把直升机主旋翼系统连接于飞机,通常采用钛合金制造。GKN公司采用先进的树脂传递模塑工艺制造了4个这种连接件。由快速原型工装制造的该零件质量给人们留下了深刻印象。西科斯基飞机公司订购了第5件来试验它的结构性能。这种复合材料零件在所进行的俯仰、横滚、推力和扭转试验中,其性能为额定性能的140%,可同钛合金设计零件性能相媲美。预计,这种复合材料零件的成本比其钛合金零件低,而重量为53磅,比85磅的钛合金零件减重30%。这些减重非常重要,因为重量与飞机性能、有效载荷和经济承受力有密切关系。由于GKN公司制造的该连接件取得了成功,GKN和西科斯基飞机公司现正在探索使用GKN公司的复合材料替代"科曼奇"其他钛合金零件的可能性。

“科曼奇”让美国陆军基层维护工程人员在项目设计之初就参与到整个的设计制造工作中,团队在初始设计时做出的许多决定都是出于可维护性考虑的结果。该机在野战直升机起降点的再次出动检查和加油装弹时间缩短到12.5分钟。重力加油口、20毫米弹药弹链电动装弹、以及人体腰部高度的导弹发射轨,确保其高出动率。直升机无需单独的测试设备,在设计时已经集成了数字诊断功能,包括自动机炮校准都可以在机载计算机上实现。电子设备在各级都是多重冗余的(传感器、总线、处理器、模块和显示器),保证其在战场环境的生存率。维护只需要12件随机工具,复合材料可使用冷固化粘合剂快速修复。其结果是相对于现有机队,“科曼奇”维护工作量减少了40%。

[英国《防务新闻》2007年5月10日报道]西科斯基飞机公司已选定4家子承包商,向其为美海军研制的CH-53K重型直升机设计和制造主要的机体部分。此次组建的西科斯基机身制造小组是通过为期12个月的激烈竞争,细致评估选拔出来的。参与设计、制造的4家公司分别是:极光飞行科学公司、EDO公司、GKN航宇公司和Spirit航空系统公司。本次对外承包项目主要工作包括:驾驶舱和机舱(Spirit公司负责)、后过渡段、尾翼塔座和短翼、主旋翼塔座(Aurora公司负责)。西科斯基公司将在机体完成制造后负责整体集成和试验工作。设计工作将在各子承包商场所与西科斯基公司重型直升机开发中心之间的合作环境下进行。将广泛选用复合材料和钛合金以提供卓越的抗疲劳性能和抗腐蚀性,并降低重量。新的制造工艺,如共固化、自动部件制造、超高速切削以及确定性装配(determinant assembly)将被采用以确保结构的经济可承受性。按照"系统开发与演示"合同,西科斯基公司负责选择和管理分系统供应商。最近外包的项目其它分系统包括:发动机、电传操纵飞控系统和电源系统。预期在未来几个月将外包的其它主要分系统包括:辅助动力系统、起落架系统、液压系统、燃油系统和驱动系统。SDD合同旨在最终为美海军陆战队现役的CH-53E"超级种马"直升机提供156架替换用机CH-53K。CH-53K直升机将担负与前者相同的任务使命,只是其在高温高原环境条件下将拥有更大的有效载荷(载重24516千克飞行203千米)。CH-53K的最大起飞重量将从CH-53E的32915千克增加至38454千克。CH-53K的其它改进包括:联合互操作玻璃驾驶舱、电传操纵飞行控制系统、第四代桨叶、低维护弹性旋翼头、起飞重量提高、升级的发动机系统、货物锁定系统等。

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“科曼奇”的红外抑制系统

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单从外形上看,我们能发现这种直升机上很多的“科曼奇”元素,多棱角的外形,无明显的发动机排气口,干净简洁的桨毂,显示了其继承的“科曼奇”技术。

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由于“LHX”需要低雷达反射面积,“科曼奇”选择了一种不寻常的机身设计。想要降低雷达反射面积,弹药只能内置;可收放起落架来保持隐身和维持高速;可维护性需要在机身表面开维护口盖来简化维护工作。传统硬壳半硬壳结构(这个结构是受鸡蛋启发,完整的鸡蛋不容易被捏碎,就是因为鸡蛋壳整体受力)机身,由于是蒙皮(这里的蒙皮就相当于鸡蛋壳)受力,当表面开口时,会造成整体结构受力不均。而“科曼奇”以一个箱形梁为内部主结构,外部蒙皮并不为主结构卸载。这种创新设计被称为“机身嵌套机身”(Fuselage within a fuselage),这样就能把舱门和维护口盖放置在最佳位置,同时满足改善雷达信号特征和便于维护内部设备的要求。箱形梁机构其实很早以前就有,只是如果使用铝制材料,会使整个结构超重。而“科曼奇”大量采用以先进复合材料,降低了生产成本和飞机重量。同时带来了一个意想不到的好处就是,机身的弹道耐受性显著提高,毕竟现役的单兵武器很难一下把机身主要结构——箱型梁打断。

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“科曼奇”最后一次试飞

众多猜测版本之一

全部打开维护仓口的“科曼奇”

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越南战争被誉为“直升机”的战争,在美国大兵需要的时候,直升机基本都能出现在附近。但是由于直升机特殊的外形,伴随直升机的是其无处不在的噪声。直升机的噪声主要来自:旋翼和尾桨。旋翼的噪音由桨叶旋转过程中桨叶周期性压缩空气所引起的旋转噪声和高速前飞时桨尖由激波引起的脉冲噪声组成,尾桨噪音与旋翼噪声相似,但是由于尾桨转速高,噪声生理感觉更强。“科曼奇”采用5片桨叶来降低单个桨叶承受的负荷和力矩,并改善旋翼声学特征。而“科曼奇”桨叶采用的变截面的翼型结构,可以在减低噪音的基础上保证其升力的产生。桨尖处也采用了下反设计,下反桨尖可降低旋翼噪声,桨尖部位采用的翼型桨尖后掠式,该翼型具备更大的最大升力系数,并且具有更大的阻力发散马赫数,因此能够使得直升机具备更高前飞速度。旋翼叶片采用全复合材料制造,而且能经受受23毫米炮弹的射击。

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左为“海豚”的主减速器,右为“科曼奇”的主减速器

为了减少尾桨产生的噪音,“科曼奇”的解决方案是直径1.37米的涵道式尾桨。为了保证设计的成功,西科斯基公司还制造了一个涵道风扇安装在S-76直升机上进行试飞。这种设计还能保证士兵不被尾桨打中,而常规的开放式尾桨的设计却有可能发生这种情况。

“科曼奇”的传动系统也取得了重大技术进步成果,传统直升机主减速器是行星齿轮组进行减速增矩,比如“海豚”直升机的五行星齿轮减速器,通过五个独立齿轮向旋翼传递高扭矩。而“科曼奇”采用了更简单的“拆分扭矩”概念设计,每台发动机都可单独驱动主减速器,最后用四个齿轮啮合最终环形齿轮传递旋翼的高扭矩,所以无需使用复杂的行星齿轮组减速。这使齿轮数量减少了50%,轴承数量减少了40%,重量降低了12%。

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位于尾梁内的尾气混合管路

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据猜测,当时美军使用的就是MH-60“沉默鹰”(Silent Hawk)隐身直升机。这是目前“黑鹰”家族中最神秘的一个型号,该型机采用了隐身和低噪音优化设计,美军从未公开过关于该型机的任何细节。

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“科曼奇”在“寂静鹰”上的“复活”,也许一首古诗能够总结:无可奈何花落去,似曾相识燕归来。

硬壳半硬壳结构,西科斯基总设计师和“科曼奇”箱式结构

比起西科斯基装备在“阿帕奇”上的第一代红外抑制系统“黑洞”而言,“科曼奇”采用的红外抑制系统更加高效。“科曼奇”采用独特的发动机排气系统来减少红外信号特征,用管道把高温废气引入尾梁,与低温环境空气混合后再排出。该系统的红外信号只有陆军规定水平的一半,所以“科曼奇”无需装备红外干扰设备。

“科曼奇”桨叶

外文报道的“沉默鹰”

2011年5月1日凌晨,美军三栖特种部队海豹突击队六队,秘密潜入巴基斯坦首都伊斯兰堡附近的阿伯塔巴德市一处混凝土结构的大院,将美国头号通缉犯本·拉登击毙,并掳获大量重要文件和硬盘资料。40分钟的行动中,海豹队员没有任何伤亡。

传统直升机在桨毂上使用了挥舞铰、摆振铰和变距铰这三个金属轴承,重量大维护工作繁重。20世纪60年代,西科斯基在CH-53D上首次使用了自润滑弹性轴承取代了这些传统轴承,并进一步在“黑鹰”直升机上改进发展。在此基础上,西科斯基发展出了无轴承式桨毂,即使用一个复合材料的柔性梁取代传统的金属轴承的挥舞铰、摆振铰和变距铰。西科斯基公司在“黑鹰”尾桨上首次验证了无轴承式桨毂,把两片碳纤维柔性梁分别与两片桨叶连接,然后铰接一起组成四桨叶尾桨。无轴承式桨毂除了能极大的减重以外,也能够保证“科曼奇”比传统的直升机在飞行姿态控制上具备更高的灵活性。

直到2002年,“科曼奇”的计划一直持续有序的推进着。但2002年4月15日纽约时报的报道让“科曼奇”项目出现了一丝坏兆头,:“今天国防部长拉姆斯菲尔德与三军部长们开了会,他们要削减重要武器项目以资助新的‘转型技术’,如空间监视系统和无人驾驶武器。官员们表示从2004预算年度开始可能会砍掉一大批项目,包括空军的下一代战术飞机和陆军的两个项目:‘科曼奇’直升机和‘十字军’火炮系统。”2004年2月23日,美国国防部宣布了一条震惊陆军“科曼奇”团队和波音-西科斯基公司消息,“科曼奇”项目将被终止,他们在此前刚刚取消了陆军的“十字军”机动火炮系统。陆军网站表示,基于在阿富汗和伊拉克的作战经验,以及为了让陆军更好地适应平叛作战和非常规战争,他们做出了上述决定。从1985年美国陆军启动“LHX”项目,其研发过程最终耗时超过18年。该项目的研制和试飞在总体上是成功的,没有发生重大飞行试验事故,直升机达到并超过了所有既定指标。关于项目取消有很多种说法,主流说法是预算问题。但是大多数分析人士觉得,“科曼奇”还是“死”在自身的各种高性能上。比如隐身性能和防“核生化”功能,在2002年以后的反恐战争中,美军的作战对象都是一群拿着步枪和火箭弹的游击队,根本不具备一只现代军队的样子。“科曼奇”引以为荣的“发现敌人而不被发现”能力,对于这种作战对象来说,无异于在水泥操场上穿着限量版的气垫篮球鞋打球。所以,它被取消了。

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