如果问苏联有什么优点?一时半刻还找不到。如果从军事角度讲,他们还真有一个优点。官方极少为西方装备起小名。(北约/美)总是愿意给对手的军事装备起一些贬低性的名称。不管之前你叫什么,进入我的档案你必须按我的命名方式。比如什么鱼窝、铁匠之类的。而苏联这方面就非常好,不管你是什么名称,我直译就好了。这样不容易混淆,使得所有人都能轻易辨别。
AH-56 “夏延”直升机绝对是梦幻机型,即便是今天。它的外形设计也不落后。如果加上它的纸面数据,简直是无敌一样的存在。
洛克希德 AH-56 夏延(Lockheed AH-56 Cheyenne)是洛克希德公司为美国陆军研制的一款攻击直升机。该机源于美国陆军的“先进空中火力支援系统”(AAFSS)计划,旨在成为该军种的第一款专用攻击直升机。洛克希德公司在设计夏延时采用了四叶刚性旋翼系统,并将该机配置为复合直升机,配备了低安装的机翼以及由通用电气 T64 涡轮轴发动机驱动的尾部推进螺旋桨。夏延将具备高速飞行能力,以便为美国陆军的运输直升机(如贝尔 UH-1 易洛魁/依洛魁)提供武装护航。1966 年,陆军向洛克希德公司授予了制造 10 架 AH-56 原型机的合同,但作为替代方案,陆军还订购了更简单的贝尔 AH-1G 眼镜蛇,作为用于越南战争战斗的临时攻击直升机。AH-56 的首飞于 1967 年 9 月 21 日进行。
艺术家的概念图描绘了洛克希德 AH-56 夏延直升机。尽管这是一个失败的项目,但正如詹姆斯·C·古德尔(James C. Goodall)在其著作《洛克希德·马丁臭鼬工厂 75 年》(75 years of the Lockheed Martin Skunk Works)中所解释的那样,夏延本可以成为一款“伟大的直升机”。
1968 年 1 月,基于飞行测试取得的进展,陆军向洛克希德公司授予了量产合同。然而,影响性能的致命坠机事故和技术问题导致这款新直升机的研制进度落后于计划,最终导致量产合同于 1969 年 5 月 19 日被取消。随后,夏延的研制工作继续进行,并寄希望于该机最终能投入服役。随着美国在越南战争中的参与度降低,陆军于 1972 年 8 月 9 日取消了夏延计划。此时,AH-1 眼镜蛇已被陆军广泛部署在南越,并装备了“陶”式(TOW)反坦克导弹。
由于与美国空军在夏延直升机战斗角色上的争议,以及围绕军事采购计划的政治气候,导致陆军修改了其攻击直升机的需求,转而选择了一种被认为不那么复杂、生存能力更强的常规双发直升机。随后,陆军于 1972 年 8 月 17 日宣布了一项新的“先进攻击直升机”(AAH)计划,该计划促成了休斯 AH-64 阿帕奇攻击直升机的诞生。
尽管这是一个失败的项目,但正如詹姆斯·C·古德尔在其著作《洛克希德·马丁臭鼬工厂 75 年》中所说,夏延本可以成为一款“伟大的直升机”。它价格昂贵且在技术上充满挑战,在当时可能过于先进。正如一位飞行员所言,它在飞行中的表现有时是“惊人的”,但有一些小问题却从未得到彻底解决。
发展历史
在 AH-56 研制之前,所有武装直升机都是由原本设计为不带武器的现有直升机改装而来的。1962 年,时任美国国防部长罗伯特·麦克纳马拉(Robert McNamara)成立了豪兹委员会(Howze Board),以审查陆军航空兵部队的需求。该委员会建议组建一个由 90 架武装直升机支持的空中机动师。
豪兹委员会提出建议的同时,陆军正准备向越南部署其首批武装护航直升机;当时有 15 架 UH-1A 易洛魁(Iroquois)直升机进行了改装,加装了用于安装机关枪、榴弹发射器和火箭弹巢的系统。然而,这些改装随后导致武装直升机的灵活性和速度均不如其原始配置。
另一方面,虽然 UH-1 能够跟上早期的运输直升机,但双发波音-维托尔(Boeing-Vertol)CH-47 支奴干(Chinook)直升机的到来改变了一切。支奴干可以轻松超越 UH-1,这使得在争夺区域内、纯粹速度最为关键的时候,UH-1 的武装护航型号显得有些无能为力。
UH-1 慢跑者(Huey)及其作为护航机的武装型号
体型庞大的 CH-47 支奴干可以轻松超越 UH-1。在争夺区域内,当纯粹的速度变得最为关键时,这使得 UH-1 的武装护航型号显得无能为力
因此,美国陆军开始制定计划,旨在打造一款全新的专用护航直升机。该机不仅要能像战斗机一样用武器压制前方区域,还要能在低空环境中生存。
作为背景信息,当时的攻击战斗机已被证明能够提供足够的压制能力,但这也有其局限性。由于这些战机隶属于美国空军(这与二战时期不同),美国陆军不得不受限于空军的局限性。当时的喷气式飞机仍然依赖高耗油的发动机,这限制了它们的徘徊滞空时间。这些飞机本质上是为了追求速度而制造的,这最终导致其中许多飞机只能在目标或特定目标区域上空进行单次俯冲攻击。同时,它们的瞄准能力和弹药更倾向于消灭大范围的目标区域,而不是在有限区域内摧毁目标以向地面友军提供近距离空中支援。
由于大量战斗机必须在地面等待援助呼叫,它们在起飞以及飞往目标的过程中浪费了宝贵的几分钟。相反,如果有一款能力出众、至少配备了武器且专门执行此类任务的直升机,它就可以在战斗区外待命,以便在需要的那一刻立即投入行动。
北美航空 F-100D 超级军刀(Super Sabre)“漂亮便士”号(Pretty Penny)。像 F-100 这样的飞机在越南经常被用作攻击机。当时,喷气式飞机仍然依赖高耗油的发动机,这限制了它们的徘徊滞空时间。这些飞机本质上是为了追求速度而制造的,最终导致其中许多飞机只能在目标或特定目标区域上空进行单次俯冲攻击。
1962 年 6 月,贝尔直升机公司(Bell Helicopter)向陆军官员展示了一款新型直升机设计,希望能获得进一步研发的资金。这款名为 D-255“易洛魁武士”(Iroquois Warrior)的方案被设想为一款基于 UH-1B 直升机机身及动力部件定制的专用攻击直升机。它在鼻部安装了球形炮塔,腹部配备了武器吊舱,并拥有一对用于挂载火箭弹或 SS.11 反坦克导弹的短翼。
1962 年 12 月,美国陆军战斗发展司令部(CDC)为一款商用现货(COTS)临时直升机拟定了“定性材料需求”(QMR)。该需求规定巡航速度为 140 节(160 英里/小时;260 公里/小时),载荷能力为 1,500 磅(680 公斤)。这被视为陆军官员在预测到 D-255 潜力的同时,试图获取一款过渡型直升机以填补护航角色的努力,直到陆军能够最终确定其专用武装直升机的需求。然而,陆军部长并未批准这一过渡方案,而是指示陆军寻找一种更先进的系统,从而对现有的直升机设计带来颠覆性的提升。
装备了 SS.11 反坦克导弹的 UH-1B 直升机
贝尔 D-255“易洛魁武士”原型机方案
在陆军部长的指导下,战斗发展司令部(CDC)为旋翼机确立了“定性材料发展目标”(QMDO)。该目标要求飞机巡航速度达到 195 节(224 英里/小时;361 公里/小时),最高速度达到 220 节(250 英里/小时;410 公里/小时),并且能够在 95 °F(35 °C)的温度下、在 6,000 英尺(1,800 米)的高度实现无地效(OGE)悬停。对速度的要求主要是参考了该直升机所需护航的飞机的速度。
国防研究与工程局局长(DDRE)随后有条件地批准了这一发展目标的变更,并等待对拟定计划的审查。同时,他也指示陆军去确定是否有其他直升机能够提供优于 UH-1B 的临时性能表现。因此,陆军物资司令部(AMC)开展了一项研究,以确定该发展目标是否可行,并为“火力支援空中系统”(FAS)设立了项目办公室。
AMC 建议将竞争范围缩小至复合直升机(compound helicopter),因为在当时,该结构被认为是唯一能够通过开发来满足既定目标的直升机构型。1964 年 3 月,陆军部长向 DDRE 提出建议,称对现有飞机的改装根本无法达到 FAS 计划所要求的性能。因此,陆军将继续使用武装版 UH-1B 直升机,直到 FAS 的研制工作能够向前推进。
贝尔 D-262 直升机原型方案
1964 年 26 月 3 日,陆军参谋长将 FAS 计划更名为“先进空中火力支援系统”(AAFSS)。AAFSS 的要求规定了一款体型巨大、武装精良且功能完备的高速复合直升机设计——即一种拥有小翼和前向推进系统的旋翼机,它融合了旋翼机和固定翼飞机的特点。
AAFSS 必须具备远距离航程,使其在战斗区域内拥有更长的续航时间,并能在陌生战场上进行自主部署。此外,它还要配备先进的战术航电系统,以便在夜间或恶劣天气下作战。同时,该机还必须易于维护且能快速投入战斗任务。AAFSS 预计将在直升机支援角色中发挥作用——在战斗区域为运兵直升机提供护航和支持。
AAFSS 的发展目标文件(QMDO)随后于 1964 年 4 月获得批准。1964 年 8 月 1 日,运输研究与工程司令部向 148 家潜在承包商发出了招标书(RFP)。
贝尔(Bell)提交了 D-262 方案(D-255 的改进型),但仍属于传统直升机设计。
西科斯基(Sikorsky)提交了 S-66 方案,该机配备了“旋翼推进器”(Rotorprop),既能充当尾桨,又能在速度提升时旋转 90° 作为推进螺旋桨。
洛克希德(Lockheed)提交了 CL-840 设计,这是一款采用刚性旋翼的复合直升机,其尾端装有推进螺旋桨和常规尾桨。
西科斯基 S-66 先进空中火力支援系统设计方案
美国陆军随后于 1965 年 2 月 19 日宣布洛克希德和西科斯基为“项目定义阶段”合同的获胜者。与此同时,为了在 AAFSS 投入战场前能有可用于越南作战的过渡型飞机,陆军继续寻求替代方案,从而促成了贝尔 AH-1 眼镜蛇(Cobra)武装直升机的研制,该机随后成为了越南战争期间及战后陆军攻击直升机机队的中流砥柱。
洛克希德和西科斯基随后根据各自的设计提交了具体方案,并结合发展目标和基于需求文件草案修订的招标书(RFP),确定了三种配置。评估委员会对两家公司的方案进行了研究,并于 1965 年 10 月 6 日将推荐意见提交给选型授权委员会。
1965 年 11 月 3 日,陆军宣布洛克希德公司赢得 AAFSS 计划。尽管西科斯基在直升机设计方面的经验远比洛克希德丰富(洛克希德此前从未制造过量产型直升机),但陆军认为,与西科斯基的“旋翼推进器”(Rotorprop)直升机设计相比,洛克希德的设计造价更低、交付更快,且技术风险更低。CL-840 方案被评估为成本更低、风险更小。
在越南战场上大获成功的贝尔 AH-1 眼镜蛇
1965 年 12 月 17 日,陆军发布了最终需求文件。该文件增加了 14 项此前在洛克希德方案中未曾涉及的要求,其中包括加装航空火箭弹武器子系统。这些调整主要强调了携带反装甲导弹的能力,此时 AAFSS 也被视为一款“坦克歼击”直升机。
这种反装甲导弹后来以“BGM-71 TOW”(陶式)反坦克导弹的形式面世——该名称是“管射、光学追踪、线导”(Tube-launched, Optically tracked, Wire-guided)的缩写。这种导弹通过导线接收来自光学瞄准单元的目标方向修正。这在当时并非新技术,但早期的线导武器需要射手通过追踪导弹尾部点燃的示踪火光,手动控制导弹的飞行。而“陶”式导弹配备了全新的光学瞄准镜;射手唯一需要做的就是将目标保持在十字准星内,瞄准镜就会自动向导弹发送方向修正指令。
装备了“陶”式(TOW)反坦克导弹发射装置的 UH-1 慢跑者
飞行中的洛克希德 AH-56A 夏延原型机
1966 年 3 月 23 日,陆军向洛克希德公司授予了一份价值 12,750,000 美元的工程与研制合同,用于制造 10 架原型机,并正式赋予其 AH-56A 的编号。初始作战能力计划于 1972 年实现,而乐观的目标则是设在 1970 年底。
美国陆军显然希望通过研制 AH-56 实现一次技术上的巨大飞跃,因而设定了极其宏大的目标。据称,陆军要求该直升机的最高速度达到 220 节(407.44 公里/小时),能够在 6,000 英尺(1,828.8 米)的高度悬停,并且转场航程可达 2,100 海里(3,889.2 公里)。夏延直升机一个略被外界忽视的特点是其具备远程自主飞行的能力,包括从加利福尼亚到夏威夷长达 2,200 英里(3,540.5 公里)的飞行航程。
洛克希德随后开始在加利福尼亚州范奈斯(Van Nuys)的工厂建造原型机。1967 年 5 月 3 日,洛克希德为 AH-56A 举行了首次下线仪式。该直升机被陆军命名为“夏延”(Cheyenne),遵循了用美洲原住民部落名称命名直升机的传统。
AH-56 的首飞于 1967 年 9 月 21 日进行,由洛克希德试飞员唐纳德·R·塞格纳(Donald R. Segner)担任主驾驶,陆军中校埃米尔·E·“杰克”·克鲁弗(Emil E. "Jack" Kluever,军方项目主管,也可以称呼为项目主任)在前方座椅担任观察员。这次飞行持续了 26 分钟,总体上非常成功,证明了该设计良好、响应迅速且可靠。
塞格纳随后于 12 月 12 日进行了公开飞行展示。此时,AH-56 的时速已经接近 200 英里(321.8 公里),而其展现出的其他性能显然使它与以往飞过的任何直升机都截然不同。国防部长随后于 1968 年 1 月 8 日批准了预生产资金,以支持最初 375 架直升机(此前为 600 架)的生产订单。10 架夏延原型机的建造工作于 1969 年全部完成。
洛克希德试飞员唐纳德·R·塞格纳与 AH-56 夏延原型机
设计特点
洛克希德将夏延设计为一款复合直升机,它将直升机与固定翼飞机的特性相结合,以提升飞行性能,尤其是速度。其设计融入了刚性主旋翼、低安装机翼以及推进螺旋桨等特点。主旋翼采用了刚性桨毂方案,并拥有四片桨叶——由复合金属结构制成,内部使用了钛合金、不锈钢和铝合金的蜂窝状结构。刚性旋翼赋予了飞机极高的机动能力。
洛克希德此前已在简单的测试中对刚性旋翼系统进行了试验:1959 年的“CL-475”原型机促成了体积更大的四座型“XH-51A”的诞生,从而充分验证了这一概念。洛克希德还在地面测试塔上为 AH-56A 演示了该旋翼系统。
该机的尾部拥有一个全展长的水平尾翼,外加一个长型的腹部尾鳍(无背鳍)——尾鳍末端装有一个半收放式的尾轮。尾部后方设有一个三叶变距推进螺旋桨,水平尾翼左侧末端还装有一个四叶尾桨。夏延由一台通用电气 T64 涡轮轴发动机驱动(该发动机原本是为西科斯基 S-65 / 海种马重型直升机研制的),用于驱动旋翼系统和推进螺旋桨。发动机安装在驾驶舱后方,通过主旋翼支柱两侧的小型进气道进气,并配有单个朝后的排气系统。在直升机机身两侧还平嵌有一套辅助进气道。飞行员可以根据操作条件选择使用哪一套进气道。
AH-56A 夏延直升机的三视图设计图
该机的电缆剪由安装在机背(驾驶舱后方)和机腹的两部分组成。前向推力由直升机后部的推进螺旋桨提供。在高速飞行时,机翼提供的升力与推进螺旋桨提供的推力相结合,减轻了旋翼的气动载荷。在此类速度下,旋翼仅产生高达 20% 的升力,机翼卸载了旋翼的负荷,这可以通过改变旋翼的总距控制来进行调节。旋翼的倾斜是通过一个利用进动原理的陀螺仪装置来控制的。
在垂直飞行和悬停期间,夏延的所有动力都被传输到主旋翼和反扭矩尾桨上;而在前飞期间,除大约 700 马力外的所有动力都会被传输到推进螺旋桨上。在前飞中,短翼和主旋翼共同产生升力。该旋翼系统为逆时针方向旋转。反扭矩系统和推进系统均由同一套传动链和变速箱驱动。推进系统的桨距由机组人员通过位于总距杆上的旋转手柄进行控制(两个驾驶舱均不需要飞行员手动干预)。
在“洁净”配置下,AH-56A 被认为能够在海平面达到超过 275 英里/小时(442.5 公里/小时)的速度。夏延曾被记录到达到超过 200 节(230 英里/小时;370 公里/小时)的飞行速度,但作为一款复合直升机,它没有资格参与直升机类别的速度纪录认证。同时,通过加入推进螺旋桨,这意味着与标准直升机不同,夏延可以快速加速和减速,而无需将机头向上抬起或向下俯冲。相反,夏延也可以在悬停时将机头向上抬起或向下俯冲,而不会向前或向后移动。
AH-56A 夏延的尾部,展示了推进螺旋桨。在“简洁”配置下,AH-56A 被认为能够在海平面达到超过 275 英里/小时(442.5 公里/小时)的速度
AH-56 类似蜻蜓的机头和座舱盖外观
从外观上看,AH-56A 经常被比作一只蜻蜓,因为其机身线条流线且棱角分明,并配有外形酷似昆虫眼睛的纵列双座舱盖。座舱盖的外界视野极其出色,为机组人员提供了充足的空间,视线仅受到舱盖玻璃上细长框架的轻微遮挡。
机身下方装有低安装的短翼,通过翼根整流罩与机身相连。整流罩内收纳了可收放的主起落架(各为单轮),车轮可收回至整流罩内。整流罩内还包含燃油箱,其中左侧整流罩还存放着用于地面辅助动力单元(APU)的涡轮发动机。整流罩还为机组人员和地面人员提供了通行通道。
夏延拥有一个纵列双座驾驶舱,配备了先进的导航设备和火控系统。射手坐在前排,配有座椅、火控装置和瞄准系统。飞行员也拥有一个头盔显示瞄准系统来操作武器。射手位置另一个不同寻常的特点是,整个座椅、瞄准系统和火控装置都可以旋转,以保持射手与所控制的武器炮塔面对相同的方向。
在夏延面世半个多世纪后看去,这个射手工作站非常像电影《星球大战》(1977年)太空交战场景中“千年隼”号(Millennium Falcon)飞船上出现的场景——而那部电影是在夏延出现之后才问世的!武器瞄准装置让射手能够通过潜望镜直接观察炮塔的视线。原则上,射手可以操作一个炮塔,而飞行员操作另一个炮塔——尽管在实际操作中,这可能会很笨拙且通常不切实际。
AH-56A 夏延的驾驶舱,采用纵列双座布局,射手在前,飞行员在后
AH-56A 夏延驾驶舱的独特设计:其射手工作站可以旋转,类似于 1977 年电影《星球大战》太空交战场景中的“千年隼”号飞船。
这架直升机的战术航电系统在当时无与伦比。夏延成为了首批在驾驶舱内配备CRT 视频显示器的直升机之一。不过在当时,这被证明是一个巨大的技术挑战,因为那时候还没有人确切知道该如何完美地利用这种显示屏,毕竟在此之前从未有过先例。
夏延的火控系统配备了多普勒雷达和激光测距仪,这两项配置在当时都具有划时代的意义。其航电系统的许多其他元素同样极具革命性:
- AH-56 采用了自动飞行控制系统和多套雷达系统,它们全部连接到一个先进的数字化“中央计算机综合体”(CCC)。这使得飞机能够在低空安全作战。
- 这些设备的核心是由诺顿公司(Norden)制造的AN/APQ-118 夏延地形跟随雷达,它可用于手动地形跟随(MTF)和自动地形跟随(ATF)模式。
根据 1971 年发表在《美国直升机学会期刊》上的一篇关于夏延雷达系统的研究,AH-56 的计算网络集成了当时最顶尖的航电系统,包括:
- 前视雷达(即地形跟随雷达,TFR)
- 自动飞行控制系统(AFCS)
- 垂直情景显示器(VSD)
- 计划位置显示器(PPD)
这些系统的结合,使其实现了“在仪表飞行(IFR)和夜间条件下,安全地进行低空突防飞行”。自动飞行控制系统甚至允许飞机在距离地面仅15 英尺(4.5 米)的高度进行高速飞行。
此外,该机还具备其他传感器能力,包括红外和电子支援系统,以及数据链系统。这些功能可以帮助这架独特的直升机承担先进侦察机和一线火力支援引导车的角色。
夏延直升机的射手控制台,展示了其旋转座椅和控制工作站
AH-56A 夏延的控制系统与航电系统概念图
展示 AH-56A 夏延武器挂载能力的图表
上述航电系统为安装在机鼻和机腹中部的武器炮塔提供了强有力的支持:
- 机鼻炮塔:可围绕飞机中心线进行 $\pm 100^\circ$ 的旋转。它可以安装一具40 毫米(1.57 英寸)榴弹发射器,或者一挺通用电气(GE)的7.62 毫米(0.308 英寸)六管加特林机枪(Minigun)
- 机腹炮塔:配备了一门30 毫米(1.18 英寸)自动机关炮,具备$360^\circ$ 全方位旋转能力。这极大地扩展了直升机的打击潜力,并提升了其整体战术灵活性。为了防止机腹炮塔意外瞄准并射击直升机的任何自身部件,设计上专门安装了机械限位装置。
作为辅助,在两个武器炮塔之间还安装了一个潜望镜瞄准系统炮塔。该瞄准系统拥有 1.5 倍、5.25 倍和 12 倍的光学放大功能,同时该炮塔内还集成了激光测距装置和“陶”式(TOW)导弹控制系统。
在武器挂载点方面,沿直升机下方分布有六个外部挂架(每侧机翼下方两个,机身两侧整流罩下方各一个):
- 两个内侧翼下挂架:可携带三枚BGM-71 TOW(陶式)反坦克导弹
- 翼下四个挂架:可挂载 2.75 英寸(70 毫米)的火箭弹,采用 7 管或 19 管火箭发射巢。
- 机身整流罩下方的两个挂架:专门用于挂载外部副油箱。如有需要,翼下挂架也可以配置为携带额外的副油箱。
此外,夏延还拥有三个抗弹自封式内部燃油箱,容量分别为 300 加仑、78 加仑和 60 加仑。
机载武器详解
BGM-71 “陶”式反坦克导弹
BGM-71 TOW(“管射、光学追踪、线导”)是一款美国研制的反坦克导弹。它取代了体积小得多的 SS.10 和 ENTAC 等早期导弹,提供了两倍的有效射程、更强大的战斗部,以及大幅改进的半自动指令至瞄准线(SACLOS)制导系统,同时还可以配备用于夜间作战的红外相机。基础版“陶”式导弹的射程为 3,000 米,而大多数衍生型号的射程可达 3,750 米。该导弹的最大飞行速度为 278-320 米/秒。
BGM-71 TOW 反坦克导弹
FFAR 航空火箭弹
Mk 4 折叠翼航空火箭弹(Folding-Fin Aerial Rocket,简称 FFAR),也被称为“威力鼠”(Mighty Mouse),是一款由美国军用飞机使用的无制导火箭弹。其直径为 2.75 英寸(70 毫米)。它最初被设计为截击机用于击落敌方轰炸机的空对空武器,但后来主要被用作空对地武器。该火箭弹的射程约为 7 公里。
折叠翼航空火箭弹(FFAR)
M129 榴弹发射器
M129 是一款 40 毫米口径的自动榴弹发射器,被广泛用作美国武装部队各类直升机上的武器。该发射器由早期的 M75 型号发展而来,能够使用 40×53 毫米的高速榴弹以及 40×46 毫米的低速榴弹。M129 减少了后坐力效应,改进了安装支架,并将射速提高到了 400 发/分钟(相比之下,M75 仅为 225 发/分钟),其炮口初速为 850 英尺/秒(260 米/秒)。M129 的有效射程为 2,045 码(1,870 米)。在夏延直升机上,M129 被安置在 XM51 武器系统支架上,该支架安装于机鼻炮塔,配备一具 M129 40 毫米榴弹发射器,备弹量为 300 发。
M129 榴弹发射器
XM140 自动机关炮
XM140 30 毫米机关炮是一款由外部驱动、弹链供弹的美国直升机自动机关炮。XM140 和 XM552 的研制始于 1962 年,当时是作为满足眼镜蛇(Cobra)攻击直升机对高穿透力武器需求的一个备选项。在夏延直升机上,XM140 被安装在机腹炮塔的 XM52 支架上,配备 2,010 发弹药,最高射速可达 450 发/分钟。该机关炮具有极高的灵活性,在 1,000 米距离内具有很高的精准度。
安装在 AH-56A 夏延直升机机腹 XM52 支架上的 XM140 30 毫米自动机关炮
XM196 加特林机枪
XM196 是 M134 加特林机枪的一个衍生型号,增加了一个排弹链轮,专门为洛克希德 AH-56 夏延直升机的 XM53 武器子系统而研制。M134“迷你炮”(Minigun)本身是一款美国研制的六管机枪,能以极高射速(每分钟 2,000 至 6,000 发)发射北约标准 7.62x51 毫米步枪弹。该机枪采用了加特林式的旋转枪管设计,并依靠外部动力驱动(通常是电动机)。
它之所以被称为“迷你(Mini)”,是因为与通用电气生产的 20 毫米 M61“火神”(Vulcan)等更大口径的设计相比,M134 使用的是步枪弹药,而不是自动机关炮的炮弹。迷你炮在本质上是一款六管、气冷、电驱动的旋转机枪。电力驱动使枪机在机匣内部旋转,并带动旋转击针组件和旋转弹膛。
AH-56A 直升机上的 XM53 武器子系统。
迷你炮的多管设计除了有助于防止枪管过热外,还具有其他功能。多根枪管允许其承受更大的容量来实现极高的射速,因为发射、抽壳和装填的过程在所有枪管中同时进行。也就是说,当一根枪管正在射击时,另外两根枪管处于不同的抽壳阶段,而其余三根枪管则正在装填子弹。迷你炮由多根配备闭锁枪机的枪管组成,这些枪管排列在一个圆形支架内。枪管由外部电源(通常是电力、气动或液压)驱动旋转。
迷你炮的重量为 85 磅(39 公斤),轻型版本为 41 磅(19 公斤)。其总长为 801.6 毫米(31.56 英寸),枪管长度为 558.8 毫米(22.00 英寸)。其射速是可调的,在 2,000–6,000 发/分钟之间,而子弹初速为 2,800 英尺/秒(853 米/秒)。迷你炮的最大射程为 3,280 英尺(1,000 米;1,090 码)。在夏延直升机上,配备该机枪的 XM53 系统被安装在机鼻炮塔中。
服役与测试历史
1967 年 9 月,第二架 AH-56 原型机(序列号 66-8827)实现了首飞,这也标志着夏延直升机飞行测试工作的正式开启。在初始飞行测试期间,研发人员发现该机在受到地效影响的低空飞行时,存在旋翼不稳定的问题。随着飞行包线的逐步扩大,更多的不稳定现象及其他小故障也接踵而至,但随后都很快得到了解决。
1967 年 12 月 12 日,洛克希德公司与美国陆军在范奈斯机场举行了一场持续 13 分钟的面向公众的“首飞”公开演示。此次空中演示的观察员包括美国军方和政府的高级官员、主要承包商洛克希德-加利福尼亚公司的代表,以及参与建造这款技术先进的旋翼机的大约 800 家分包商。
在飞行过程中,夏延直升机展示了由推进螺旋桨带来的几项全新能力:
- 该直升机可以在无需将机头向上抬起或向下俯冲的情况下,直接进行减速或加速。
- 在悬停时,它能够将机头向下俯冲或向上抬起,而不会导致直升机向前或向后加速。
夏延还在 30 节(35 英里/小时;56 公里/小时)的侧风中演示了静止悬停。在飞行结束时,它依靠两个前起落架着陆,向观众“鞠躬”致意,并在滑行至停机位时平稳地完成了着陆过程。
截至 1968 年 3 月,AH-56 在前飞中已达到 170 节(200 英里/小时;310 公里/小时)的飞行速度,侧飞速度达到 25 节(29 英里/小时;46 公里/小时),后飞速度达到 20 节(23 英里/小时;37 公里/小时)。
然而,该项目在 1969 年 3 月 12 日遭遇了重大挫折。当时 3 号原型机(序列号 66-8828)在测试中发生主旋翼失控,旋翼击中了直升机的尾部和机身导致坠机,造成试飞员戴维·A·贝尔(David A. Beil)当场牺牲。坠机事故发生在一项飞行测试中,当时飞行员正在通过操纵控制装置来引发旋翼的“0.5P 振荡”(或称半 P 跳动,half-P hop);0.5P 是指主旋翼每旋转两圈发生一次的振动(其中 P 代表旋翼的旋转速度)。
事故调查指出,控制系统上的安全机构在这次飞行中似乎被停用了。调查结论认为,由飞行员引发的振荡产生了共振振动,超出了旋翼系统的补偿能力。在完成调查后,洛克希德对旋翼和控制系统进行了修改,以防止同类事故再次发生。
测试中的 AH-56 夏延。在飞行过程中,夏延展示了由推进螺旋桨带来的几项全新能力;该直升机可以在无需将机头向上抬起或向下俯冲的情况下进行减速或加速,并且在悬停时能够将机头向下或向上倾斜,而不会导致直升机向前或向后加速。
1969 年 4 月 10 日,美国陆军向洛克希德公司发出了整改通知,列举了 11 项技术问题以及不令人满意的计划进展。其中主要问题是“半 P 跳动”振动问题,以及直升机的总重超出了计划要求。
作为回应,洛克希德提出了“改进型飞行控制系统”(ICS)以减少旋翼振荡,并采取措施消除超重问题,同时在直升机生产中解决其他小瑕疵。然而,陆军认为洛克希德针对现有问题的解决方案将会推迟项目进度并增加后续成本。鉴于洛克希德无法按期满足生产日程,陆军于1969 年 5 月 19 日取消了 AH-56 的量产合同,但仍保留了研制合同,以期这些问题能够得到最终解决。
在 AH-56 遭遇禁飞后,测试工作于 1969 年 7 月恢复。许多观察家认为,陆军在当时取消量产订单的举动有些过于操之过急。与此同时,夏延计划也面临着成本超支的问题。与之形成对比的是,美国陆军在一款不那么先进且野心较小的直升机——贝尔 AH-1G “休伊眼镜蛇”(Huey Cobra)上获得了极佳的反馈,该机自 1967 年 10 月起就已经在南越战场上投入战斗。
AH-56 夏延预计将用于取代自 1967 年 10 月起就在南越战场投入战斗的 AH-1G “休伊眼镜蛇”。
1969 年 9 月,第 10 架夏延原型机(序列号 66-8835)在 NASA 阿姆斯研究中心(Ames Research Center)接受了风洞测试,旨在研究“半 P 跳动”(half-P hop)和气动阻力问题。然而,工程师们当时并未意识到,用于在风洞中固定飞机的刚性支架,无法像真实飞行那样允许直升机机身相对于旋翼进行运动。
这种设计导致旋翼的俯仰运动失去了自然阻尼,加之直升机缺乏感官反馈,使情况进一步恶化。在一次旨在模拟“半 P 跳动”振动的内部高速测试中,旋翼的振荡迅速激化至失控状态并偏切击中了尾梁,导致整架直升机在风洞中解体。
此后,洛克希德公司致力于修改 AH-56 的设计以解决振动及其他缺陷。作为 3 月坠机事故后的预防措施,第 9 架夏延(序列号 66-8834)为飞行员加装了弹射座椅。这具向下弹射的座椅被安置在前排的射手位置。该原型机随后将被用于执行所有剩余的包线扩展飞行测试。
大约在 1970 年,第 9 架原型机还接受了传动系统和驱动链的升级,并采用了后翻式舱盖来取代原本的侧滑式舱盖。新型传动系统使通用电气 T64-GE-16 涡轮轴发动机的输出功率成功从 3,435 马力提升至 3,925 马力(2,561 至 2,927 千瓦),且整个驱动系统都经过了强化以承受更大的动力。新的舱盖设计随后也成功消除了座舱盖的振动问题。
在第九架原型机上,夏延最终使用了 T64-GE-76 发动机,其输出功率提高到了 3,010 千瓦(4,300 轴马力)。凭借 T64 发动机的强劲动力,夏延预计将能够轻松地在“高温与高原”(hot & high)环境下满载弹药执行战斗任务。在研制过程中,根据越南战场的反馈经验,洛克希德还为发动机引入了防尘/防沙过滤器;在沙尘环境下,主进气道将会关闭,空气将通过发动机舱下方的过滤器流入。
第 7 架 AH-56 夏延原型机,现陈列于阿拉巴马州鲁克尔堡(Ft. Rucker)的美国陆军航空博物馆
第 6 架夏延原型机(序列号 66-8831)开始在亚利桑那州的尤马试验场(Yuma Proving Ground)进行武器测试,成功演示了射手和飞行员分别对直升机两侧的不同目标进行精确打击的能力。接近 1970 年底时,陆军为“陶”式(TOW)导弹制导系统和夜视系统的研发提供了资金。
从 1971 年 11 月 30 日至 12 月 23 日,第 6 架和第 9 架原型机同样在尤马试验场进行了测试与评估,以确定直升机的稳定性和控制系统是否合格。测试中暴露出了一些缺陷,包括侧向方向稳定性不足、机动过程中的非指令性运动、高振动以及侧飞时方向控制不佳。
在尤马测试之后,第 9 架原型机换装了升级后的 T64-GE-716 发动机,可产生 4,275 轴马力(3,188 千瓦)的动力,并安装了计划用于量产版车型的 ICS(改进型飞行控制系统)。通过这些改进,夏延直升机已经超越了其原本的性能指标。然而,在某些特定条件下,其稳定性和操控性仍未达到让试飞员完全满意的程度。
洛克希德随后研究了防止陀螺仪装置产生不稳定反馈的方法。其解决方案是将陀螺仪从旋翼桨头上方移到传动装置下方,并通过柔性联轴器与旋翼相连。飞行员的操纵杆先连接到液压伺服电机,再通过弹簧连接到陀螺仪。该系统成功阻止了旋翼的振动能量传回飞行控制系统。这套系统被称为“先进机械控制系统”(AMCS),并于 1972 年安装在第 7 架夏延直升机上,从而显著改善了旋翼的操控性和稳定性。
一架在直升机停机坪上空悬停的 AH-56
AH-56 夏延发射火箭弹
1971 年,美国陆军和空军之间关于近距离空中支援(CAS)任务的政治争端愈演愈烈。空军坚称,夏延直升机执行近距离空中支援任务将侵犯 1948 年《基韦斯特协议》所规定的空军对陆军支援的专属任务范围。国防部(DOD)随后开展的一项研究得出结论,空军的 A-X 计划、海军陆战队的鹞式(Harrier)战机以及陆军的夏延直升机存在显著差异,因此并不构成能力的重复建设。
1971 年 10 月 22 日,参议院军事委员会战术空军小组委员会举行听证会,对近距离空中支援任务和未决的项目进行评估。对陆军计划最不利的证词来自空军战术空军司令部司令威廉·W·莫米尔(William W. Momyer)将军,他引用了近期在老挝进行的“蓝山719行动”(Operasi Lam Son 719)中直升机的伤亡统计数据。
陆军随后于 1972 年 1 月在马克斯(Marks)将军的领导下成立了一个特别工作组,以重新评估对攻击直升机的需求。马克斯工作组的目标是制定一份“更新且站得住脚”的物资需求文件。该工作组对 AH-56 进行了飞行评估,并引入了两款替代型直升机作为对比:贝尔 309“国王眼镜蛇”(King Cobra)和西科斯基 S-67“黑鹰”(Blackhawk)。对这三款直升机的分析表明,贝尔和西科斯基制造的直升机均无法完全满足陆军的要求。
1972 年初,陆军还为参议院军事委员会举行了一场武器演示,以展示夏延的强大火力并争取对攻击直升机研发的支持。不幸的是,在演示中发射的第一枚“陶”式(TOW)导弹发生故障并坠入地面;随后发射的第二枚导弹则成功击中了目标。在此之前,该机已成功发射了 130 枚“陶”式导弹且无一失败,但第一枚导弹的失误在当时倒霉地与外界对夏延直升机整体性能的负面印象联系在了一起。
1972 年 4 月,参议院发表了关于近距离空中支援的报告。该报告建议为空军的 A-X 计划(即后来的 A-10 雷电 II 攻击机)提供资金,并为海军陆战队有限采购鹞式战机。报告中从未提及夏延的名字,仅向陆军提出了一个简单的建议:只要能提高生存能力,就可以继续采购攻击直升机。
在老挝“蓝山719行动”中受损遭弃的直升机
计划终结与后续影响
1972 年 8 月 9 日,陆军部长正式取消了夏延计划。直升机体型过于庞大以及夜间/全天候作战能力不足,成为了陆军取消该项目的主要原因。当陆军取消 AH-56 计划时,随着精度更高、速度更快、重量更轻且具备更佳夜间/全天候作战能力的新型数字化系统的问世,夏延所采用的模拟和机械化武器系统正迅速变得落后过时。
夏延还被认为缺乏足够的作战系统(例如微光电视或红外成像系统)使其能够在夜间作战。这意味着如果继续推进,该项目将需要对已被证明存在诸多问题的夏延研制计划进行更大幅度的重新设计。此外,夏延的单机成本已大幅上升,且如果换装新的航电系统,成本还可能进一步飙升。最初预计每架夏延仅会花费纳税人 50 万美元,而到了项目末期,预计单机成本已膨胀至 500 万美元。
1972 年 8 月 17 日,美国陆军启动了“先进攻击直升机”(AAH)计划。AAH 计划旨在根据越南战场的实战经验寻找一款新型攻击直升机,其要求的最高速度较低(145 节;167 英里/小时;269 公里/小时),并采用双发动机配置以提高战场生存能力。洛克希德曾顺应这一需求推出了 CL-1700 方案——这是夏延的一款改装版本,换装了双发动机并取消了尾部的推进螺旋桨,但未能中标。AAH 计划最终催生了AH-64“阿帕奇”(Apache)攻击直升机,该机于 20 世纪 80 年代中期开始服役。
在计划取消后,陆军对装备了 AMCS(先进机械控制系统)飞行控制系统的第 7 架夏延进行了评估。测试表明,AMCS 消除了一直困扰该机的绝大部分控制问题,不仅增强了稳定性、改善了操控性能,还减轻了飞行员的操作负担。在配备 AMCS 后,夏延在平飞中达到了 215 节(247 英里/小时;398 公里/小时)的速度,在俯冲中更达到了 245 节(282 英里/小时;454 公里/小时)的高速,同时在高速飞行中展现出了极佳的机动性。第 7 架原型机也是最后一架进行飞行的夏延直升机。
洛克希德原本寄希望于通过夏延直升机及其刚性旋翼技术在直升机市场立足,但这一个野心勃勃的项目最终未能取得成功。此后,该公司便终止了其他直升机的研发工作。洛克希德曾提出过一个名为 CL-1026 的民用版夏延方案,设想作为一款拥有 30 个座位的民用直升机,但该设计最终停留在纸面上,从未付诸实现。
装备全套武器的 AH-56 夏延
AH-56 夏延展示其可携带的各种弹药
回望其研制历程,如果当时能够克服技术难题且不受到政治因素的干预,夏延无疑将成为一款令人生畏的武器系统。在某些方面,这架直升机甚至比现役的 AH-64D “长弓阿帕奇”(Longbow Apache)还要先进——虽然阿帕奇具备了一些夏延曾经拥有的能力,但在高原和高空环境下的作战效率却不及这位前辈。夏延身上的许多设计特点,最终都在后来的其他飞机上得以重现。
当休斯 AH-64 阿帕奇于 1986 年开始服役时,头盔联动的瞄准显示系统已经成为标准配置,尽管其性能比夏延当年的系统要强大得多。阿帕奇还集成了数字化传感器系统和座舱技术,而这些技术在 AH-56 时代还因过于超前而无法成熟应用。
至于夏延那独特的旋转式射手座椅和瞄准系统,阿帕奇则选择了更具吸引力的替代方案:仅让传感器系统和机炮炮塔进行旋转,并将视频画面直接投射在飞行员眼前及座舱屏幕上。这在很大程度上得益于 20 世纪 70 年代所取得的技术进步。
“夏延是一架不可思议的直升机,”曾在亚利桑那州尤马试验场驾驶过 AH-56A 的理查德·伯奇(Richard Berch)评价道,“它本可以改变军用航空的范式,而它的客运版本原本也有望颠覆短途商业航空的概念。”
美国陆军航空博物馆馆长鲍勃·米切尔(Bob Mitchell)同样认为夏延是一款卓越的武装直升机。他指出:“在武装直升机的作战中——尤其是在进行俯冲射击时,一个关键因素是你的速度会呈指数级增长,导致你只有区区几秒钟的时间去机动、开火然后转向撤离。但在夏延上,飞行员可以进行俯冲,随后通过反转推进螺旋桨的推力来使直升机剧烈减速,这让他能够好整以暇地锁定目标、开火并从容转向。因此,夏延是一架极其优秀的武装直升机。”
如今,夏延这种高速复合直升机的构型在一定程度上已经获得了新生。例如西科斯基的 S-97“袭击者”(Raider),其衍生型号有望成为陆军的下一代侦察直升机。而另一款基于西科斯基 X-2 技术的 SB-1“无畏”(Defiant)直升机,曾作为满足美国陆军“未来垂直起降”(Future Vertical Lift)计划核心需求的方案,也与 AH-56 有着诸多的共通之处。甚至连波音公司近期也曾设想对阿帕奇进行重大升级,计划为其加装推进螺旋桨和短翼——这一配置与夏延的标志性设计惊人地相似。
纵观这一切,也许夏延计划最大的问题仅仅在于它在当年显得过于过于雄心勃勃了。
保存在美国陆军航空博物馆里的两架仅存的夏延直升机
艺术构想图:AH-56 夏延正在为地面部队提供空中支援。如果技术难题能被攻克且不受政治干预,夏延本将成为一个强大的武器系统。在某些方面,它甚至比现役的 AH-64D 长弓阿帕奇还要先进。
如今作为美国陆军中流砥柱的 AH-64D 长弓阿帕奇
技术规格参数
机组人员:2 人(飞行员在后,射手/副驾驶在前)
机身长度:54 英尺 8 英寸(16.66 米)
机身高度:13 英尺 8.5 英寸(4.178 米)
空重:12,215 磅(5,541 公斤)
总重:18,300 磅(8,301 公斤)
最大起飞重量:25,880 磅(11,739 公斤)
动力系统:1 × 通用电气 T64-GE-16 涡轮轴发动机,功率 3,925 轴马力(2,927 千瓦)
主旋翼直径:51 英尺 3 英寸(15.62 米)
主旋翼旋转面积:2,063.2 平方英尺(191.68 平方米)
桨叶翼型:翼根:NACA (4.6)3012 mod;翼尖:NACA (0.6)3006 mod
旋翼系统:4 叶刚性主旋翼,4 叶尾桨
推进螺旋桨:3 叶恒速推进螺旋桨
飞行性能
最大速度:212 节(244 英里/小时,393 公里/小时)
巡航速度:195 节(224 英里/小时,361 公里/小时)
航程:1,063 海里(1,223 英里,1,969 公里)
实用升限:20,000 英尺(6,100 米)
爬升率:3,000 英尺/分钟(15 米/秒)
武器装备
机炮/榴弹:
1 × 机鼻炮塔:可安装一具 M129 40 毫米(1.575 英寸)自动榴弹发射器 或 一挺 XM196 7.62 毫米(0.300 英寸)北约标准口径迷你机枪
1 × 机腹炮塔:安装一门 XM140 30 毫米(1.181 英寸)自动机关炮
外挂点:6 个挂载点,可混合携带以下武器:
火箭弹:2.75 英寸(70 毫米)FFAR 航空火箭弹
导弹:BGM-71 TOW “陶”式反坦克导弹
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