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美评估3款联合通用运输概念机 满足全球机动目标
中国网 china.com.cn  时间: 2009-09-21  发表评论>>

引言

如前两期中所述,国防部关于21世纪的重型运输的构想是联合通用运输(Joint Common Lift,JCL)旋翼机。有望成为最大的用户的陆军已将这种构想继续推行,并推出未来运输旋翼机(Future Transport Rotorcraft,FTR)的双重概念。

然而,最近陆军宣布,显示他们不再作出对他们的概念有任何深远意义近期开发。丝毫不顾阿富汗对具有垂直起降性能的联合重型运输的实际需求,陆军(也包括其他军种)正将越来越多的资金投向无人系统。

任何东西都没有“转型”(这个拉姆斯菲尔德当政的国防部所强调的词)重要,然而,比重型运输旋翼机概念更值得考虑的是,满足JCL任务的性能目标。这些概念包括贝尔-波音公司的“四倾旋翼机”(Quad Tilt Rotor,QTR),波音公司的先进战区运输机(Advanced Theater Transport ,ATT),和西科斯基公司的CH-53E的增强版。其他一些概念,诸如复合直升机、固定旋翼设计方案,也得到评估。

趋使FTR产生的设计之一就是投送陆军未来战斗系统(Future Combat Systems,FCS)系列车的需要——中型地面部队带有陆军希望增加到70吨重的M1A2“艾布拉姆斯”坦克,而FCS系列车被限制在16~20吨,并能塞进航程和运输能力都有限的C-130的机舱内。通过开发小型化的传感器和武器系统,FCS系列车与网络融合在一起,美国军队能迅疾地抵达战区,而只带着一支引人注目地更小规模的后勤辎重队。波音与科学应用国际公司(Science Applications International Corporation ,SAIC)在2002年3月获得一笔1.54亿美元的陆军/国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)合同,作为这些车辆的牵头系统集成单位,引导概念和技术开发(Concept and Technology Development)。FTR能够垂直投送FCS系列车,或至少能在短道无准备地表着陆,这将使得未来冲突发生革命性变化。陆军副参谋长最近说,为了满足陆军在96小时向世界上任何一个地方机动一个旅的目标,这种垂直包封的需求是紧急的。并不总是有足够大的跑道和机场可供常规固定翼运输机着陆。

对JCL/FTR来说,尽管通常的目标不太需要,但下列参数必须考虑:有效载荷10~20吨(高空/热气候条件下),航程600 – 2100海哩(约966~3380公里,译者注),速度达到175 – 300节(约324~556公里/小时,译者注)。显然,这些条件非常广泛,尚不包括许多重要的驱动因素,诸如成本(开发、生产、以及使用和维护)。当前反复权衡的每个概念都具有其他概念所没有的优胜的地方。

为了努力通过文章介绍这些概念,《垂直飞行》(Vertiflite)特地登载了一系列回顾性稿件,就过去这些相似性项目历史上所作的工作进行回顾。该系列的最后一部分将聚焦在重型运输直升机上——过去、当前和未来。并打破我们避免公司撰写的文章的传统,我们已涵盖了直接来自公司本身的最新信息。每个所宣传的概念都有感人致深的性能,我们希望这有助于更深入对话,就如何最大程度满足美国和盟国武装部队对JCL需求。这三种经过反复考虑的主要概念从以下概述:

贝尔-波音的 QTR

贝尔-波音的四倾转旋翼机(Quad Tilt Rotor)概念寻求V-22的扩大再投资,并使用V-22的推进和支持系统:引擎、旋翼系统、驱动链、传送装置、流体力学、电子学以及发电机,同时也使用大部门翼形结构。QTR的机身尺寸同C-130“大力神”运输机相似,可以运输广泛的各类载荷:如一辆FCS车,或八辆463L“帕拉丁”,或90名乘客,或70副担架,或一架如阿帕奇尺寸一样的直升机,或一台155mm榴弹炮,或是三辆捍马。

QTR将可以从机场和港口设施直接投送货物到地面机动部队和海上的舰船,只需要半英亩(约2000平方米,译者注)的地方就可以降落。QTR将使得从海岸基地一次运输 30,000 磅(约13.6吨)的外在载荷或 40,000 磅(约18吨)内在载荷成为现实手段。因带有V-22两倍的推进系统,QTR能够携带超过 100,000 磅(约45.4吨)货物悬停,最大重量可到 140,000 磅(约63.5吨)。内在的容积将是V-22的6~8倍。最大的不加油航程是2,000海哩(约3218公里),并能以280节(约519公里/小时)速度巡航。然而,为了实现JCL的功能——装载20吨的FCS车在高海拔热气候条件下实现垂直起飞,并把它投送到1000公里以外,同时还要有20分钟的燃油储备,这必须提高旋翼升力,增加传动系统和发动机功率。

波音公司的先进战区运输机(ATT)

波音公司的ATT倾斜机翼概念是为JCL/FTR任务设计的,具有80,000磅(约36.3吨)载荷能力,并能从750英尺(约228米)简陋条件的机场上起飞。这将使得该款运输机可以一次运输两辆名义上20吨的FCS车,或一辆25吨的“布雷德利”战车,或是其他近似规模的载荷。

虽然不具备悬停、垂直起飞和降落性能,特别是短距起飞和降落,但ATT有能力以高速(350节,合648公里/小时)投送大量的武器、燃料、补给品合其他货物,并有不加油大航程能力,直接抵达战区。尽管它不是一架旋翼机,但它也是联合通用旋翼机/未来运输旋翼机(Joint Common Lift/Future Transport Rotorcraft,JCL/FTR)任务的强有力竞争者;尽管不具备垂直运输能力,它也能实现许多通常预想垂直运输飞行器任务。

西科斯基公司的增强型CH-53E延寿计划

2000年10月在美国直升机协会主办的国际动力旋翼机交流会上,西科斯基的吉姆·嘉曼提及他们的JCL概念——CH-53X“未来种马”,宣称“重型运输旋翼机可以承受的解决方案”。该机使用KC-130/V-22发动机,一个现代化的驾驶员座舱(V-22或UH-1Y的),改良的主旋翼桨叶和桨毂,并提高了外部货物处理能力。该机可视为对原有的CH-53E平台投资渠道,以最小的投资获得当前能够使用的动力传动系统,这是一笔可以降低25%的使用与维护成本的投资,通过改进旋翼桨毂的装配、旋翼桨叶和发动机提高可靠性实现。另外,可以在高海拔/白天热环境下装上14吨的货物以200海哩(合321公里)的半径,甚至三倍于CH-53E。作战半径加倍要通过使用先进的发动机技术达到——比如开发的联合涡轮先进化油器(Joint Turbine Advanced Gas Generator, JTAGG)项目,就是为特地目的设计的引擎。在该期嘉曼先生撰写的文章中,同样的性能得到提倡,同时一个更保守的名字产生:增强型服役寿命延长计划(Service Life Extension Program ,SLEP)CH-53E

嘉曼先生的文章伴随着历史上对H-53、波音的XCH-62重型运输直升机以及俄国的重型运输直升机的多次讨论,从历史上的图表我们能见到,垂直运输在JCL保持20,000-40,000磅载荷航程下,并且渴望的高度要达到同单纯的直升机保持一致,而且要完成渴望的JCL速度和航程,这显然是不可能的。通时也应注意到这些外形对标准海平面条件来说是否适合。陆军的高海拔/热气候需求显然削减了任一款重型运输飞机的负重垂直起飞能力(例如:玛拉·蒂斯塞科的文章《Mi-26能执行JTR任务吗?》,《垂直飞行》杂志2000年夏季刊)。最后,应道注意到这些最大载荷都是由典型的外部载荷实现的,因为有限的机舱容积放不下这么多东西。对JCL概念来说更大更高的性能解决方案应能够运送FCS载荷,例如,具有内在的以特定速度或能提供的其他优势。

文章来源: 中国网 责任编辑: 罗琪
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