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采用共轴技术,美军未来直升机浮出水面

作者:jnscsh   时间:2021-07-18 08:44:56   浏览次数:

近日,美国“航空周刊”网站刊登文章《AVX研发共轴式直升机项目(AVXPresses Case For Coaxial-Rotor JMRDemonstrator共轴式直升机),介绍了AVX直升机公司、贝尔直升机公司、波音公司和西科斯基公司为美军陆军“联合多用途”(JMR)直升机和未来垂直起飞(FVL)项目研发新一代旋转翼直升机的有关情况,以及AVX第三代“联合多用途”直升机的部分技术参数。现将文章主要内容编译如下:

AVX直升机公司直面贝尔直升机公司、波音公司和西科斯基公司的竞争,开创了小公司成功设计新一代旋转翼原型机的时代。

沃思堡公司参与了美军陆军的“联合多用途”(JMR)直升机项目,选择AVX飞机公司负责研发2种高速旋转翼飞机,原型机计划在2017年首飞。项目资金非常充裕,“联合多用途”直升机项目作为“未来垂直起飞”(FVL)中型直升机项目的前身,将在2030年代中期换代西科斯基公司的UH-60“黑鹰”通用直升机和波音公司的AH-64“阿帕奇”攻击直升机。

西科斯基公司和波音公司合作研发“联合多用途”直升机和“未来垂直起飞”(PVL)中型直升机项目,在西科斯基X2高速共轴直升机基础上研发复合式直升机(compound-helicopter)。贝尔公司的候选方案是倾转旋翼机,EADS北美公司在欧洲直升机公司X-3复合型直升机基础上提交了投标方案。

AVX直升机设计整合了共轴直升机、内外函喷气发动机和小翼等多项直升机领域的最新技术。

皮亚斯基飞机公司也在X-49A“快速鹰”(SpeedHawk)基础上,推出了一种有翼复合直升机,该样机将采用矢量推力导管推进器。

AVX直升机公司由贝尔公司的员工跳槽后成立,他们借鉴并改进了贝尔OH-58D“奇奥瓦勇士”武装侦察直升机的设计理念,最先推出了共轴螺旋桨/导管风扇概念,成功击败贝尔、波音和西科斯基等竞争对手,最终赢得了美国陆军的“联合多用途”直升机和“未来垂直起飞”(FVL)概念研发合同。

AVX公司总裁兼首席工程师特洛伊·加菲(Troy Gaffey)曾任贝尔公司的总工程师,他表示共轴旋转翼飞机具有较高的盘旋能力,通过尾翼降低了功率损耗,内外函喷气发动机提供强劲的推力,将螺旋桨解放出来只提供升力,同样极大地减小了功率损耗。其中,2/3动力传递到导管风扇,1/3动力传递到螺旋桨,能够满足美国陆军230节的时速要求。

由于不用倾转旋翼提供推力,剪切力和震动都减小了50%,同时由于降低了飞机爬升所需动力,发动机输出功率更多地分配到保持水平速度,飞机结构设计的核心是空气动力效率,导管风扇本身比开放式推进器更轻更小,因此可以获得更快的巡航速度。

在最大时速状态下,卡莫夫式共轴反转螺旋桨只提供60%的爬升力,另外40%的动力来自前小翼、尾部输气管和尾翼。在230节时速状态下,螺旋桨和机身各分担50%的爬升力。机体桨毂中心和桅杆整流罩降低螺旋桨使拖拽力下降1/3。

螺旋桨直径56英尺,提供强大的升举能力,保障直升机挂载更多的外部载荷。飞机重27000磅,机组人员4名,可运载12名士兵,运载能力与“支奴干”直升机相似。相比之下,UH-60M重22000磅,有效载荷13000磅。黑鹰直升机重9000磅。时速230节、载荷4300磅时,需要3100轴马力引擎,但是如果要满足时速至少230节的设计目标,必须达到4600轴马力,虽然在盘旋状态下需要额外的动力,但是“黑鹰”的主要任务是运载重负载。

所有复合式直升机都面临同样的问题,要想达到230节的时速(约425公里每小时),使用大引擎造价和燃油成本较高,还要面对巨大的升力冗余,不带风扇直升机的时速在170节左右。

由于贝尔公司已经成功研发了V-22鱼鹰式倾转旋翼机和原型机XV-15,AVX公司不会再研发类似的倾转旋翼机,下一步将对同轴螺旋桨/导管风扇概念样机进行试验,随后有可能进行量产。

(人民网)

俄轻型榴弹炮米-8直升机可吊运

超轻型榴弹炮来了,有多轻?不仅能用卡车牵引,还能用直升机挂载。

据外媒报道,俄罗斯陆军总司令奇尔金上将已经决定为伞降突击旅和山地特种部队采购152毫米口径的超轻型榴弹炮。新型火炮射程不低于15公里,重量必须相当轻,保证既能使用卡车牵引,又能使用载重量5-7吨的米-8型直升机挂载。

根据计划,首批新型火炮应当在2014年2月7日索契冬奥会开幕前装备到保护赛会安全的山地旅。目前,俄陆军正在制定新型榴弹炮连编制表,确定之后将会下发火炮研制订单。

美国和北约其他国家陆军早已使用像M-777一样仅重3.5吨的空中机动榴弹炮,该炮最大射程24公里,如果使用配备火箭发动机和稳定器的增程弹,最大射程可达30公里。

俄罗斯仍在使用老旧而笨重的122毫米D-30榴弹炮,在威力上远低于更小更轻的美国M-777。况且俄国内现在不产122毫米火箭增程弹,更谈不上制导炮弹。

据悉,按照俄陆军总司令奇尔金的要求,伏尔加格勒市“土卫六”中央设计局和彼尔姆市莫托维利哈工厂正在研发这种新型榴弹炮。“土卫六”中央设计局表示,新型火炮设计草图早在2008年就已制定,这种152毫米空中机动榴弹炮仅重4.5吨,完全符合陆军要求,使用米-8直升机吊运没有任何问题。如能得到军方订单,企业能在4年内掌握生产技术,向部队供应新型火炮。

俄独立军事专家采卢科认为,如果新型152毫米空中机动榴弹炮及其弹药过于沉重,米-8直升机无法挂载,可以使用米-26直升机运送。

(据《解放军报》)

苏丹“山寨”中国92式战车推向国际市场

据俄罗斯军工信使网近日报道,苏丹军事工业公司已于日前完成了“沙里夫-2”型轮式步兵战车的研制工作。该公司介绍称,这种新型战车除了用于满足苏丹国内需要外,还将被推向国际市场。

《国际防务评论》分析称,“沙里夫-2”型步战车其实是以中国北方工业公司的WMZ-551(也被称为92式)型6×6轮式战车为基础研制。

“沙里夫-2”型步战车装备有一座单人炮塔,配备一门30毫米机关炮(备弹500发)和一挺7.62毫米并列机枪。在中国此前研制的一系列轮式和履带式战车上均安装有这种炮塔。由于配备了电驱装置,该炮塔可360度旋转,而机关炮和机枪在垂直方向上的仰俯角度为-5度至+75度。

在“沙里夫-2”的车体前部安装有6部烟雾弹发射器(两侧各设置3部)。在其后部则安装有一部中国北方工业公司生产的“红箭-73D”型反坦克导弹发射装置——这一配置显著提升了“沙里夫-2”的火力打击能力。

“红箭-73D”型反坦克导弹采用导线传输指令的半自动制导方式,配备串联式聚能战斗部。据悉,“红箭-73D”最大射程3000米,命中概率为90%,对倾角为68度的常规装甲的穿甲厚度为280毫米。

每个“沙里夫-2”班组由10人组成,其中车组人员3名,载员7名。该战车车体两侧设置有射击孔,可使士兵在车内对外射击。

基础型“沙里夫-2”战车的全重约为15吨,加装炮塔后的重量为16.02吨,其车体可抵御12.7毫米枪弹的打击,最大行驶速度为100千米/行驶,持续行驶距离为800千米。

美军F-35配新型钻地弹战斗力更强

近日,美国F-35战斗机开展了数次挂弹和外挂吊舱实验。舰载型F-35C完成首次挂载外部武器及挂载AIM-9X“响尾蛇”导弹飞行试验;垂直起降型F-35B战斗机也在进行外挂武器试验。

众所周知,美军现有的专门用于对地下掩体和坚固工事进行精确打击的专用钻地弹个头大、重量重,只能由战斗轰炸机或战略轰炸机外挂携带。而这些飞机要么隐身性能较差,要么飞行速度较慢,不利于战场突防轰炸,更适于在美军完全掌握制空权的情况下出击,这在很大程度上限制了钻地弹的战场使用。因此,美国希望研制一种重量较轻(重量2000磅级别),可由隐身战斗机F-35内置武器舱携带的新型钻地弹武器。

2012年7月,美国空军授予美国洛克希德·马丁公司和欧洲导弹公司(MBDA)各一份合同,为F-35战斗机研制可由内置武器舱携带的HVPW先进攻坚弹。美国空军希望在2014年,全面展开HVPW先进攻坚弹武器的技术验证和试验。

按照美军的要求,HVPW先进攻坚弹具有以下技术特点:

第一,采用全新火箭推进技术,提高先进攻坚弹侵彻能力。据介绍,负责先进攻坚弹系统研制的洛克希德·马丁公司打算在HVPW先进攻坚弹的弹体中后段,安装一台小直径、采用固体燃料的小型火箭发动机。先进攻坚弹采用大后掠角梯形弹翼,采用X型布置,弹体中部为狭长弹翼,尾翼设置舵面,控制炸弹在飞行中的姿态。当炸弹从飞机上投放后,先正常飞行,在炸弹接近地面(即接近飞行末段)时,通过舵面调整使炸弹轴向方向与地面角度尽量接近垂直。研究表明,在其他条件完全相同的情况下,炸弹轴向方向与地面的夹角越接近垂直,穿透深度就越深,钻地弹的侵彻效果就越理想。此时,火箭发动机开机点火工作,提供推力,使得炸弹的末速度相比自由落体状态增加一倍以上,然后以很高的速度钻入地面。科研实验表明,钻地弹的穿深与钻地弹的末速度在一定区间和条件内近似成正比,据估算,HVPW先进攻坚弹要达到设计的侵彻性能,其飞行末段速度至少要超过1200米/秒,即达到与弹道导弹弹头相当的速度。

第二,采用修形的新型侵彻弹头,增加侵彻性能。从外形上看,HVPW先进攻坚弹的弹头为细长较尖的圆锥体,因为尖圆锥体弹头的侵彻效果比卵圆形弹头要好。但采用尖圆锥体弹头也有一个问题,就是其弹头的抗压强度不如同等材质的卵圆形弹头。在钻地侵彻过程中,弹头会面临混凝土和沙土的强烈挤压,如果弹头的强度不够,在挤压中破碎,就会导致弹头内炸药在弹头穿透掩体保护层之前就被提前引爆。为了保证先进攻坚弹的弹头能够有效穿透混凝土或沙土层而不变形碎裂、保持完整性,就必须采用性能更好、密度更高的弹头材料,目前美国采用高性能钢或合金材料制造钻地弹弹头,其密度相当于传统钻地弹弹头材料的两倍。采用新材料后,HVPW先进攻坚弹在采用修形弹头时,侵彻效果将满足设计要求。

第三,根据目前已经公布的消息来看,HVPW先进攻坚弹将采用GPS和毫米波射频导引头复合制导,其中GPS负责中段制导和修正,毫米波负责末段制导。毫米波制导兼有微波制导和红外制导的优点,既有良好的探测制导精度,又不像红外波段那样容易受现有干扰手段的影响,同时,毫米波天线的旁瓣可以做得很低,功率损失小,探测作用距离较远,同时还具有低可探测性和很好的方向性,使敌方的雷达预警系统难于截获。最后,像HVPW先进攻坚弹这样末段速度高达马赫数4的高速武器,在高速飞行过程中弹体上会形成一层等离子体,等离子体对目前现有的一些制导手段有很大的干扰,而毫米波制导系统等离子体影响较小,从而能保证较好的精度。

除复合导引头外,HVPW先进攻坚弹还要加装一个迎角感知传感器,专门用来感知和控制弹体飞行过程中迎角大小,使得弹体控制系统随时调整飞行姿态,保证先进攻坚弹以最佳的飞行姿态和入射角度侵彻地面。

(据《世界报》)

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