国外军用直升机装备现状及发展趋势

国外军用直升机装备现状及发展趋势

1世界各国分析世界上拥有的所有类型的军事直升机的数量仍保持在10000架左右。美国一直是世界上拥有最多军事飞机的国家，拥有几乎一半的总份额。俄罗斯大约有3560架左右;英国有650余架;法国大约有800架左右;德国有约740架;意大利大约为560架;日本大约850架军用直升机。在世界各国中,每万名军人拥有军用直升机数量居前五位的国家依次是美国(39.9)、英国(36.9)、德国(31.4)、日本(30.8)和俄罗斯(17.9)。与我国比邻的日本和韩国,每万名军人拥有的军用直升机数量则分别是我国的20倍和5倍(2006年统计数据)。为满足新军事变革和军队转型的需要,以及适应现代战争战场环境,在未来网络信息化战争中占据有利地位,国外军用直升机装备及其技术的发展将呈现以下趋势。2趋势2.1空兵产业:发展模块化航空旅综观世界各国特别是美、俄两大军事强国的新军事变革,其核心就是:利用现代化高技术军事装备,打造机动灵活、快速反应、具备网络信息化作战能力的部队。具体特征就是部队建制模块化,军事装备标准化。反映在军用直升机装备方面,就是军用直升机装备的标准化。例如,为适应新军事变革的需要,美国陆军航空兵正在实施重大转型,对建制进行全面调整,设立模块化的、多功能的航空旅。航空旅内建立连级规模的模块化建制单位,每个采用标准编制的连的规模一定,装备的军用直升机采用标准配置。如美国陆军航空兵未来的重型航空旅中,每个旅将装备攻击直升机288架,通用运输直升机228架,重型运输直升机和医疗救护直升机各72架,总计660架。同时,为了在保证作战应用有效性的前提下,便于管理和指挥,有利于构建战场信息网络,减轻后勤保障、补给和维护压力,保证在役直升机的战备完好率,配备的军用直升机型号种类将大幅度减少。美国陆军航空兵计划在未来几十年内,把其主战机种从目前的12种减少到只有AH-64、CH-47、UH-60和新型侦察直升机UH-72这4种。而俄罗斯陆军航空兵希望最终实现由卡-50、米-28、卡-52武装直升机和卡-60多用途直升机组成主战直升机机群,以大幅度提高陆军航空兵的作战能力。这充分表明:新军事变革正在推动军用直升机装备朝标准化配置方向发展。2.2研制新的研制项目长期以来,世界各国一直在对现役的军用直升机进行现代化升级改造,以此提高其技术水平和性能,提升其作战效能,延伸军用直升机装备的生命周期,同时,减少新机的采购、培训等各种相关费用,从而确保在役军用直升机装备的先进性和战备完好率。美国的AH-1、CH-47和UH-60,俄罗斯的米-8和米-24,法国的SA321,英国的“海王”等,便是典型的机型。例如,为了满足武器装备发展的要求,美国陆军航空兵计划利用撤消“科曼奇”项目所节余的146亿美元,以及该项目所取得的技术成就,实施3大改进项目和3大新机研制项目。3大改进项目包括:继续将AH-64A改造成AH-64D并将以前改造的AH-64D升级为“长弓阿帕奇”第三批次;将UH-60升级为UH-60M;将CH-47D升级为CH-47F,并使其服役至2030年,整个生命周期超过50年。可以断言,这种持续的现代化升级改造延伸军用直升机装备生命周期的途径,仍将是世界各国军用直升机装备未来发展的重要方向。2.3国外无人直升机的发展无人直升机具有作战零伤亡优势,能够有效保障作战人员的生命,降低战争成本,特别是现代信息化战争中,无人直升机将成为一种理想的空中信息网络节点,因此,它已引起世界各国各兵种的高度重视。20世纪90年代以来,国外无人直升机的发展势头十分强劲,除研制无人直升机的国家数量大幅增加外,研制的和在研的无人直升机型号也大幅攀升。据不完全统计,全世界现有的各类无人旋翼飞行器型号已超过100种。例如,美国陆军正在研制RQ-8B“火力侦察兵”无人直升机,并进行了一系列相关试验。美国陆军打算将这种无人直升机作为Ⅳ级无人机系统使用。此外,英国、法国、德国和俄罗斯等国也在大力开展无人直升机的研制。可以预料,一旦这些无人直升机研制成功,必将成为世界各国一种全新的军事装备。2.4复合式直升机常规构型直升机由于自身固有的空气动力特点限制,飞行速度一直难以突破360km/h,这不仅极大限制了其应用,也不利于其在现代严重威胁环境中生存。因此,在发展新一代军用直升机装备的过程中,国外一直在努力探索新构型、新概念旋翼飞行器,其中最重要的有复合式直升机和组合式直升机2大类。复合式直升机是新构型直升机中最简单的,只需在常规直升机上加装固定的升力机翼和辅助推进装置即可。这种直升机在前飞时,由于机翼和辅助推进装置产生的升力和推进力可减小旋翼上的载荷,从而可以降低旋翼转速,推迟后行桨叶的失速和减轻前行桨叶上的压缩效应。这种复合式直升机的速度可提高到445km/h,实用升限达6000m,而且航程也有所增大,其典型机种是美国研制的AH-56“夏安”武装直升机。新概念旋翼机最成功的例子是倾转旋翼机,能作高速远距飞行,巡航速度可达600km/h。现在不仅已有几种军民用设计方案,如四旋翼倾转旋翼机,而且美国研制的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机已经进入部队服役,并被派到伊拉克参加实战。随着世界各国对军用直升机技术性能和任务能力的要求越来越高,可以预料,各种新构型、新概念旋翼飞行器未来必将成为各国军用直升机装备中重要的组成部分。3复合材料直升机在重大产业用纺织品中的应用将成为发展方向对军用直升机而言,大力提高生存性和作战效能,是其追求的最高目标,军用直升机技术未来的发展也将围绕这个核心目标。概括起来,国外军用直升机技术发展呈现出以下趋势:3.1设计与制造技术数字化/一体化数字化、信息化、互联网、数值分析、数控等各个领域技术的迅猛发展和直升机制造业国际合作的不断深入,大大推动了数字化、信息化技术在新型直升机型号设计方面的一体化进程。通过建立工程化的直升机数字样机,实现直升机研制过程从模拟量协调向数字量协调的转变,实现了直升机设计、制造和信息的无缝集成,大大提高了型号研制效率。如RAH-66、V-22、AH-64D、EH101和NH90等先进军用直升机,都采用了设计/制造/试验一体化技术,并取得了巨大的效益。3.2大力开发新型旋翼系统先进旋翼系统的研究主要集中在旋翼动力学、旋翼气动优化设计、先进翼型和平面形状研究、先进桨毂系统和高性能尾桨系统的技术开发方面,包括采用矢量推力技术设计的尾部结构,旨在提高军用直升机的机动能力和敏捷性,从而提高其生存性和任务能力。3.3复合材料与智能材料应用更广泛先进复合材料将获得更广泛的使用,从而大大提高直升机零部件的使用寿命,降低维护工作负荷、使用成本和结构重量。如欧直“虎”直升机机体的复合材料占结构重量的80%以上;NH90采用全复合材料机身,整个复合材料中机身一次浇铸而成,使空机重量大为降低。随着复合材料技术的不断发展,还将会出现集复合材料桨叶、复合材料桨毂和无轴承旋翼于一体的全复合材料旋翼系统,全复合材料直升机将成为可能。目前,国外在智能旋翼方面的研究主要有桨叶主动襟翼/后缘挥舞控制、桨叶主动扭转、智能桨尖控制等。最新研究包括:采用形状记忆合金驱动桨叶后缘襟翼、自适应桨叶(自动改变桨叶的弯度和扭转);在直升机翼梁中引入形状记忆合金驱动装置,使桨叶根部至桨尖的扭矩明显下降,从而改善悬停效率,提高前飞速度,在旋翼上铺设智能材料纤维,通电加载时使旋翼产生主动扭转;在旋翼上装上控制旋翼后缘的小舵面及舵面补偿片的智能驱动器,驱动器在电加载时可改变舵面位置并减小振动等。3.4航空电子系统向网络化、智能化方向发展近年来各种新型军用直升机大量移植固定翼飞机上已经采用的先进航电系统,使军用直升机航电系统进入模块化、数字化、集成化和综合化发展阶段。针对未来网络化信息战作战环境,一些主要国家如美国已将军用直升机特别是无人直升机作为信息网络节点纳入未来作战系统体系建设中,正在进行全面的开发和广泛的作战评估,可以预料,未来军用直升机航电系统将从目前的数字化、集成化、综合化向网络化和智能化方向发展。3.5光传操纵系统将逐步成熟并获得应用当前正在研制的军用直升机普遍采用电传操纵系统,如NH90、V-22“鱼鹰”、“虎”式直升机等。但电传操纵系统存在可靠性低、成本高、易受雷击和电磁脉冲干扰等缺点,而光传操纵系统具有抗电磁干扰、抗电磁脉冲辐射和防雷电优点,且光纤本身不辐射能量、电隔离性好、频带宽、容量大、传输速率高,采用光缆可减轻控制系统的重量、缩小体积,从而大大改进军用直升机的稳定性和可操纵性并使自动驾驶仪系统具有更大的灵活性,同时也能减轻飞行员的工作负担。目前一些国家正在大力开发这项技术,预计光传操纵系统在未来10年时间内将逐步成熟并将投入实际应用。3.6生存性设计技术提高生存性仍将是军用直升机当前及未来发展的关键。军用直升机生存性技术主要包括以下几个方面:1)隐身技术:主要是防目视、音响、红外和雷达探测技术。通过各种技术措施,全面提高军用直升机的隐身性能。2)降低易损性技术:主要是多余度设计、破损安全设计以及装甲保护设计技术。3)耐坠毁设计技术:主要是机体耐坠毁设计、起落架耐坠毁设计、座椅耐坠毁设计以及耐坠毁燃油系统设计技术。4)自防御措施:主要是提高军用直升机的自我保护能力,其中包括电子、雷达干扰措施和高效诱骗技术。5)逃生技术:当军用直升机被击中而不能继续飞行时,必须为飞行员提供有效的逃生途径,确保飞行员安全逃离直升机并等待救援。3.7动力装置技术现代军用直升机动力装置正朝着改善维护性、提高可靠性、降低使用成本、提升直升机性能的方向发展。发动机结构尺寸小、重量轻、功率大、燃油消耗少,实现了模块化结构、数字化控制和状态实时监控;传动系统不仅传输功率大,并且具有抗弹击和干运转能力,因此大大提高了动力装置的可靠性;发动机进气道除/防冰技术日趋成熟,有效扩展了军用直升机应用范围;发动机红外抑制技术广泛采用,全面提高了军用直升机生存性;模块化设计减少了发动机零部件数量,便于更换和维护;数字化控制和状态实时监控实现了视情维护,降低了使用成本,提高了直升机的安全性;更大的功重比促进了直升机全机性能的提高,提升了直升机的机动能力。3.8新构型技术开展新构型研究,主要目的就是利用各种技术手段突破常规构型直升机的速度限制,提高飞行性能,改善操纵品质,以满足未来对高速、远航程军用直升机装备的需求。在新构型探索领域,美国一直走在世界的前沿。如西科斯基公司在进行X2升力(旋翼)—推力(推进螺旋桨)组合式直升机的技术验证;皮亚塞基公司在开展H-60升力(旋翼—机翼)—推力(涵道螺旋桨)组合式直升机的研究;而格罗内兄弟航空公司,根据与美国国防部高级研究计划局达成的协议,正在对在C-130大型运输机上加装利用桨尖喷气驱动桨叶的旋翼系统,使其成为一种机翼—旋翼组合式构型的技术可行性进行论证;波音公司则一直在进行一种鸭式旋翼/机翼概念验证机—X-50A“蜻蜓”的研究;美国NASA和西科斯基公司正在开展可变直径旋翼研究,以便将这种旋翼应用于倾转旋翼机,使其飞行速度可达925km/h。此外,以色列正在开发一种4座的、称为“城市鹰”的、可垂直起降的飞行汽车。一旦这些新构型得到验证,技术获得突破,必将深刻影响到世界军用直升机的技术发展方向和应用前景。4我国直升机工业的发展方向通过以上分析可以看出:新军事变革和现代战争需求是推动世界军用直升机型号及技术不断发展的原动力,而新概念和新技术(包括材料、工艺等)是促进世界军用直升机更快、更好发展的基础和保障,标准化、无人化是国外军用直升机装备发展的两大新趋势,数字化、网络化和信息化是世界军用直升机技术发展的最新方向。为顺应世界军用直升机装备与技术发展潮流,有力推动我国军用直升机装备和技术的快速发展,满足我国国防军事装备现代化建设需要,适应未来战争环境,我国直升机工业必须立足现在,积极谋划,坚持以人为本和科学发展观,紧紧围绕我国国家安全、国民经济和社会发展、科技进步战略任务的需求,