黑鹰坠落 美军研发新一代垂直起降战机

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【大纪元2019年12月21日讯】(英文《大纪元时报》记者Simon Veazey报导/高杉编译)当美军特种部队的直升机残骸斜靠在奥萨马·本·拉登(Osama Bin Laden)巴基斯坦秘密住所墙上的模糊图像被公布于世时,军事技术极客们仔细地研究了这些看起来很古怪的残骸碎片中所透露出的新的直升机隐形技术的蛛丝马迹。

美军海豹突击队执行击毙本·拉登任务过程中使用的两架直升机,已经被正式确认为是魔改版美军黑鹰直升机(Black Hawks),其中一架在执行任务时坠毁。

但是,2011年的那次任务,与其说是对下一代直升机技术的一瞥,不如说是对黑鹰直升机及其拥有40年研发改进历史的最后一次欢呼。

现在那些负责推翻俄罗斯、中共战略优势的军方战略家们并不想要一架只是被改进了的隐形黑鹰直升机。他们想要的是能飞出两倍的速度和三倍的距离的下一代战斗直升机。

简而言之,他们需要的是一架全新的战机,甚至是一架看起来已经不太像直升机的的战机。

美国军方未来垂直起降项目团队副主任詹姆斯·汤姆森(James Thomson)对此解释说:换句话讲,他们需要从零开始重新设计。

汤姆森对《大纪元时报》表示:“我们基于20世纪70年代的技术开发了UH-60黑鹰直升机系统(我们也可以称之为阿帕奇系统Apache)。”“上世纪80年代末,我们首次对黑鹰进行了改进… … 今天的黑鹰直升机已经变得完全不同。”

“但你也只能改到这个程度了,这款战机只能改进这么多了,想得到更多,就真的需要关注下一代技术了。”他说。

美军现代化第三优先要务

就在突袭本·拉登的任务完成两年后,美国军方和航空业界开始研制可能替代黑鹰直升机的样机,其中一架在2017年首飞,现在正在为其首次自动驾驶飞行做准备。

但在过去几年里,随着高科技防空能力改变了现代战场,一些军事分析人士甚至大胆提出,自朝鲜战争和越南战争以来一直是陆战主要武器的直升机,未来可能会走上“老兵不死,只会逐渐凋零”的道路。

2017年,川普(特朗普)政府的国家安全战略要求军队改组,以面对与俄罗斯和中共新一轮的“大国竞争”的新时代。

在过去的15年里,中共悄悄地将其年度军费开支增加了两倍,达到大约2000亿美元,并明确地将发展重点放在了利用人工智能(AI)、云计算以及远程和超音速导弹等最新技术,以打击美国军队。

此外,俄罗斯也在军事技术方面,尤其是防空技术方面取得了进步,其目的是要让美国措手不及。

美国战略家们需要回答的众多问题之一就是:在日益复杂的战机追踪技术和击落飞机手段所主导的未来战场上,直升机(或是它们的现代同类机型)将会占据什么位置?

2018年,美国军方做出了裁决,明确表示完全支持战场上的被称为“垂直起降”(Vertical lift)的需求,使其成为六个主要现代化项目中的第三优先要务。

美国军方未来垂直起降战机(Future Vertical Lift – FVL)项目的两个主要部分之一就是黑鹰的替代品,它将建立在样机示范项目的基础之上。

另一个项目是打造未来攻击型侦察机(Future Attack Reconnaissance Aircraft – FARA),这将需要一些隐形能力。

首先要踹开防空网

取代黑鹰直升机的项目被称为“未来远程攻击机”(Future Long-Range Assault Aircraft – FLRAA),其目标是在2030年之前将新型战机投入战场。FLRAA 的首字母缩写发音为“ Flara”。

根据要求,这种新型飞机除了要能够飞行1725海里(约为3195公里)之外,还需要展示低速度飞行时的敏捷性和速度上的巨大提升。

汤姆森对《大纪元时报》透露说:“我们要求的速度是每小时250到280节(约为463到519公里)。这是目前直升机的飞行速度的两倍以上。”“这将是一个相当显着的提升。”

他说:“已有的其中一架示范样机的性能,实际上已经超过了我们的目标。”他指的是V-280“勇士”(v280 Valor)第三代倾转旋翼机,这是由两家制造商合作研发的一架概念机。这两家制造商于6年前开始研发这种飞机,并以280节(约为519公里)的目标命名。

“令我们感到非常开心的是,在性能方面的要求有了一个大幅提升,而且是可以被实现的。”汤姆森说。

就像美国军方现代化计划中的所有其它项目一样,“未来远程攻击机”(FLRAA)和更广泛的垂直起降战机项目都像是庞大军事机器中的齿轮一样的组成部分,它必须首先能够钻破俄罗斯和中共近年来不断秀出的由新装备组成的防空安全网。

一旦击破防空安全网,能够运载至少12名士兵的新一代战机,将会随之展开进一步行动。

汤姆森说:“一旦我们突破并瓦解了那个防空系统,设想一下,一个可以以280节(约为519公里)甚至更高速度飞过那里的垂直起降机群,将能够运送相当于一个营的全副武装的官兵,并真正地好好利用我们踹开的那个豁口。”

他还表示说:“另一方面,这对我们的空中医疗运输能力来说,将会是多么巨大的提升。”

杰克•沃特林(Jack Watling)是总部位于伦敦的国防和安全智囊团英国皇家联合军种研究所(Royal United Services Institute – RUSI)的地面作战(Ground Warfare)问题研究员。

沃特林对《大纪元时报》表示 :“美国军方正在开发一种被称为‘多领域作战’(Multi-Domain Operations)的新作战概念。”“这是对他们所谓的‘反介入和区域阻隔’(Anti-access Area Denial)概念的回应,这种阻隔封锁主要会威胁到战机,但同时也会威胁到航运,还可能打击陆地基地。其追求的结果就是,使你的后勤处于危险之中,使你的空中支援也无法实施。”

远距离快速兵力投送

美国及其盟国需要能够压制或摧毁那些实施区域阻隔的因素的能力,然后快速采取行动。

沃特林说:“军方说,要做到这一点,你需要的是战术航空兵,它可以搭载步兵,并尽可能快速地将他们投送过去。这就是为什么他们选择了倾转旋翼式战机,而不是去改进现在的黑鹰直升机。”

他还说:“这可能在太平洋地区更有意义,因为那里有频繁的岛屿间跳跃,所以这个投送能力变得非常重要。”

但是,虽然沃特林了解这个理论,但他对它在实践中的作用仍持怀疑态度。“我认为,你无法摧毁那些威胁战机安全的防空系统,尤其是只使用直升机的话。”

“你可能会有能力在有限的时间内对那些可能威胁到某些战机的远程系统进行打击或压制,但坦率地说,战区内有太多的对战机来说是致命的系统。”沃特林表示,在演习中,直升机“经常被打得粉碎”。

他说:“在这种情况下,你可以采用这种战术的情况很少,尤其是在欧洲的背景下。”

用于“干脏活”的无人驾驶飞机

不过,汤姆森并不这么认为。他说,他不能详细说明军方究竟是如何绕过这些防空陷阱,但他坚信新式垂直起降战机将在两个方面发挥决定性作用。

“很多这类信息已经涉及到了机密。但我可以告诉你的是,我们坚信,未来的垂直起降装备将在低空领域起到决定性的作用。”他说,“我们相信,先进的提高战机生存能力的设备,包括机内和机外的(我们正在做的很大一部分工作都与‘空中发射效应’有关),以及战术、速度和高度的结合,使得垂直起降平台可以在这些安全通道内机动。”

汤姆森没有说明这些“空中发射效应”(Air-launched effects)是指的是什么。不过,一些分析人士猜测,其中可能包括可从飞机上发射的无人机。

美国军方表示,他们打算引进更多的无人驾驶飞机执行各种不同的任务。它们还可能进行电子战:干扰、欺骗和诱骗敌方传感器。

汤姆森对此评论说:“我们将把这些未命名的无人机系统派出去,干一些危险的‘脏活儿’。”

他还强调,直升机还能够利用地形来避免被发现。一些分析人士说,直升飞机已经在利用他们所谓的“城市峡谷”。

汤姆森对此表示:“我知道我们喜欢画(危险区的)圈圈,但现实是,这还跟当地地形有关,”“我们有能力同危险区保持距离,使自己处于相对安全区内,然后利用我们的‘空中发射效应’来击破和瓦解这些危险区,并允许我们对这个安全通道加以利用。”

他指出,那些批评人士很可能都是不了解现代化战略的机密内容,以及未来垂直起降战机(Future Vertical Lift – FVL)项目会如何应用等等这些内容。“我们已经并将继续进行‘高精度建模’(High-fidelity modeling)工作。” 他同时表示,自己无法进一步对之进行阐述。

是飞机还是直升机?

贝尔(Bell)和波音-西科斯基(Boeing-Sikorsky)两家制造商参与了这个样机示范项目,人们普遍认为它们将成为这个创纪录的项目的主要竞争者。

但是一些已经研发出来的样机产品看起来都不像是传统的直升机。

以前的传统直升机的设计遇到了自然速度障碍,通常被限制在时速150节(约为278公里)左右,这就是所谓的“后行桨叶失速”(Retreating blade stall)。

当直升机悬停在空中时,头顶主旋翼在左右侧——桨叶旋转时在机身左右呈向前和向后运动——以相同的速度划破空气,并提供相同的升力。

然而,一旦直升机开始以高速前进,随着空气开始流过飞机时,情况就会发生变化。在向前旋转的一侧,叶片冲向已经向着它流动的空气中,这增加了叶片的空速,从而获得升力。

但在旋翼向后旋转的另一侧,则发生相反的情况。在那一侧,桨叶片旋转的方向与空气流过飞机的方向相同。

其结果是,当直升机飞得越快,升力就变得越来越不平衡。当然,这可以通过调整桨叶的角度来补偿,但是也只能调整到一定程度而已。如果飞得太快,后行(后退)旋转的桨叶片就无法再提供升力了,即所谓的后行桨叶失速。

(同时,如果旋翼的旋转叶片转动过快,将使得桨叶尖部的速度超过音速,这将导致其他新的问题产生。)

贝尔的V-280“勇气”飞机避开了这个问题,通过升空后前倾转动它的两个螺旋桨,使其竖直面向前方,从而有效地将直升机转变成一架螺旋桨飞机。

V-280“勇气”飞机的首席工程师保罗·威尔逊(Paul Wilson)对介绍说,这种倾转旋翼机的设计是实现该项目目标的最佳方式,

他说,“倾转旋翼机的最大好处就是你会有一个机翼,机翼飞行在速度和航程方面非常高效。因此,我们能够满足他们提出的目前的平台所不具备的需求。

“在速度和航程方面,倾转旋翼机能够达到所有预期的目标,在载荷和在低速环境中的灵活性方面,也具备了垂直起降平台的所有能力。

“在所谓的垂直升降模式中,V-280“勇士”飞机的螺旋桨系统指向上方,使其成为直升飞机。在这种环境下,无论是飞行方式还是驾驶员的操控方式,它的表现都非常像直升机。

“然后,当你开始倾斜螺旋桨塔时,你就进入了一种混合控制状态,通过电传操纵系统的控制,飞行员能够做到无缝控制。”

威尔逊说,一旦两个螺旋桨向前完全倾斜到竖直,飞机基本上就会像涡轮螺旋桨飞机一样飞行。

V-280“勇士”飞机已经积累了150小时的飞行时间,实际空速达到300节(约合556公里)。

V-280“勇士”飞机是V-22倾转旋翼机在2007年被纳入美国海军陆战队时被外界获悉的。

威尔逊说:“我们有机会从我们的传统项目中吸取经验教训,并将这些经验与新的技术进步等因素结合起来,以降低制造和维护平台的成本。”

目前这架飞机已经达到了设计要求,但是他们仍在对各方面进行改进。

威尔逊透露说:“我们将进行一次自动驾驶飞行演示,机上将只有一名安全飞行员。我们将展示我们可以建成遥控自动驾驶飞行平台。”

对于完全成熟的“未来远程攻击机”(Future Long-Range Assault Aircraft – FLRAA)项目,美国军方已经要求“要有可人工遥控监督的自动驾驶飞行,并有可能实现完全自动驾驶飞行”。

历经多年保密与研发,两大美国军机巨头波音与塞考斯基(Sikorsky)也推出了联手打造的SB>1 “挑战王”(Defiant)、也被称为“傲视者”的超级直升机原型机。它使用了朝相反的方向旋转的两个旋翼,代替了传统直升机顶部的一个旋翼,消除了升力不平衡的问题。

顶部的双旋翼也平衡了通常由直立尾桨来消除的机身旋转问题,不再需要特别去稳定飞机自身。机尾一个后旋翼面向前方放置,以推动飞机前进飞行。

SB>1 “挑战王”在三月份进行了首次飞行。据《防务快讯》报导,它在第四次试飞中达到了20节(约为37公里)的速度,预计在2020年3月底达到230节(约为426公里)的最低速度。

波音西科斯基公司(Boeing-Sikorsky)和洛克希德马丁公司(Lockheed Martin)都没有回应采访请求。

明年3月,美国军方将授予最后两个竞标设计的合同,然后在2023年选出优胜者。新战机将在2030年投入战场。

汤姆森说:“这不像军队部署新式步枪,这需要一些时间。”

记者:西蒙 · 维奇(Simon Veazey)。可以在推特上关注西蒙:@SPVeazey @ spveazey

原文 Black Hawk Down: Army Puts Faith in Next Generation Aircraft ‘Leap’ 刊登于英文《大纪元时报》。

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