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有人质疑,为什么提到飞行器时,人们第一反应很少会是直升机。这其实并不奇怪,因为人们通常并不会乘坐直升机出行。但也的确有一些特殊的人群,由于某些经历,一提起飞行器,首先想到的可能就是直升机。比如,成千上万曾在自然灾害中得到直升机救援的人,他们一说到飞行器自然马上想到的就是直升机和他们的获救经历。自直升机发明以来,很多灾难性事件,如印尼海啸、美国的“卡特里娜”飓风、巴基斯坦的地震等自然灾害,救援直升机飞临的画面在人们头脑中留下了深刻印象,且有这种印象的人还在持续增多。
历史学家估算,自1945年11月29日,直升机首次实施海上救援任务以来,直升机在全球范围内救援的人数超过了300万。当天,来自东北方向的强风暴袭击了长岛海峡,一场救援行动就在康涅狄格州海岸展开。使用直升机展开救援是因为当时并没有其他救援方法。两名绝望的船员在驳船上漂浮,眼见正被强风吹向潘菲尔德暗礁的岩石。实施救援的直升机是西科斯基公司的R-5机型,当时的飞行员是吉米·瓦伊纳——伊戈尔·西科斯基的外甥。西科斯基公司于1939年9月成立,当时成立仅仅6年。瓦伊纳是这家新兴公司的主要飞行员,曾试飞过首架研制成功的直升机,他有着超乎常人的勇气和出色的飞行技巧,而且最重要的是瓦伊纳对自己舅舅研制的直升机非常有信心。
救援行动在极端恶劣的天气条件下成功实施,这让身陷绝境的人们把救援直升机视作天使。在潘菲尔德暗礁首次实施救援后,直升机在全球范围内共展开了数万次救援行动,伊戈尔·西科斯基的梦想变成了现实。
很多军人因经常乘直升机往返于世界各个战区,头脑中首先想到的也会是直升机。另外还有一些人会第一时间想到直升机,比如乘直升机从事海上石油钻探的工作人员,执行直升机医疗后送任务的机务人员,进行边境巡逻、执法飞行,或其他很多只有利用直升机独特的飞行特点才能完成任务的人员,还有一些设计和生产直升机的专业人士,提供训练、维修保障、修理勤务以及与直升机基础设施有关的工作人员。
如果再来猜一猜人们目前下意识地想到或说出的直升机具体会是哪种,那答案可能就是“黑鹰”,或者可能是在美国海军、空军或海岸警卫队服役的某种“黑鹰”改进型。早期可能是“休伊”直升机,因为当时在越南战争中媒体曾对UH-1的军事行动进行过大量报道。
1978年,“黑鹰”直升机投入使用后,媒体对“黑鹰”在战场上和全球人道主义救援方面的表现都进行了史无前例的关注和报道。由于某些情况下只有使用直升机才能对受困民众实施救援,且营救过程中飞行任务难度大,因此,“黑鹰”直升机和其所营救的民众频频在电视和杂志上亮相。
2005年,“卡特里娜”飓风袭击美国,美军各军种的“黑鹰”改进型号立即出动,参加了救援行动。直升机从遭受飓风巨大破坏的路易斯安那州成功营救出了35000多人。美国陆军UH-60L“黑鹰”直升机同海岸警卫队的“樫鹰”、海军的“海鹰”以及空军的“铺路鹰”一同参加了救援行动。
美国海军很多“海鹰”机型与陆军和空军的相应机型都参加了“卡特里娜”救援行动。佐治亚州穆迪空军基地第38救援中队的美国空军“铺路鹰”直升机在“卡特里娜”救援行动中多次执行任务,在遭遇自然灾害时,美国军用直升机根据要求提供援助,抢险救灾。2005年1月,印尼和其他一些国家遭海啸袭击,直升机承担了人道主义救援任务。在众多类似的灾难性事件中,直升机都表现突出。在当地没有机场的情况下,为幸存者运输食物和医药的任务自然就由直升机来承担。
“黑鹰”直升机从研制生产以来,历经35年的发展,它开始于美国陆军启动的新型通用直升机研制项目,主要任务是向战场运送兵力。该项目的主要目标是与上一代直升机相比,能够更安全、快速地运送11人一班的全副武装士兵,而且要能在极端恶劣的天气、温度和任何海拔条件下完成任务。中东地区的温度和海拔条件确立了典型的沙漠作战行动的基本性能要求。
新型通用直升机研制项目启动以来所生产的“黑鹰”及其改进型号已超过3000架,且很有可能会在其寿命期内再进行同等数量的追加生产,这些直升机一直服役到了21世纪。目前,世界范围内有超过40家民间组织和军事机构正在使用“黑鹰”或其改进机型执行各种专项任务。
“黑鹰”直升机因其独有的特质,尤其是飞行性能,赢得了该时期世界级通用直升机的地位。美国陆军“黑鹰”项目所研制出的直升机技术先进,满足了陆军各项要求。该项目的研发基本上未超出政府规定的预算,且符合预期的生产日程安排。这次成功主要有3个关键因素。首先是在设计/研发阶段,陆军做到了避免在技术要求上做出大的改动:其次是”黑鹰”设计方案所采用的技术较为先进且经过验证:第三是陆军在“黑鹰”项目上采取了先试飞再购买的采购策略,致使两家极具实力的直升机公司为取得最终的生产权相互之间展开竞争。在“黑鹰”原型机项目中,激烈的竞争促成了创新的设计方案,也使问题得到了及时解决,同时产生了极低的报价。实力强大的竞争对手促使西科斯基公司在原型机阶段就研制出了一套较好的“黑鹰”直升机系统。毫无疑问,美国军方,特别是美国陆军,是该项目的最大受益者,这主要归功于陆军的采购策略以及西科斯基飞机公司的不懈努力。
“黑鹰”的起源
“黑鹰”项目是怎样开始的?为何需要该项目?这大概要从20世纪50年代的朝鲜战争说起,但其性能要求是在20世纪60年代的越南战争中形成、确定的。美国陆军根据以往很多直升机机型的战斗经验和在不同气候条件下的表现,确定了UH-60“黑鹰”直升机的技术要求。
朝鲜战争期间,美国陆军率先使用了采用活塞式发动机的H-19通用直升机,极大地提升了战场机动性。兵力运输和再补给也首次摆脱了地面车辆因地形限制所造成的速度慢或经常无法行驶、运输的局面,伤员后送也不再受地形限制,可用直升机快速运送到安全医疗点进行救治。直升机当时正在取代卡车,一如过去卡车取代马匹一样。
直升机早期所取得的成功促进了现代陆军战术空中机动概念的确立。1962年,汉密尔顿·豪兹将军曾发表过这样的观点:”空中机动战术是具有革命性的,在军事史上绝对不会再有任何一次重大战役可以离开垂直起飞的飞行器所发挥的显著的、决定性作用……陆军航空兵正在永久性地改变着地面战争的艺术和科学。” 从那以后,美国陆军的每一次军事行动,从地面战斗中所使用的战术和设备来看,都印证了豪兹将军的预言。在越南战争中,地面兵力的部署完全由直升机负责,因此,越南战争又被称为“第一次直升机战争”。战争初期,服役的作战直升机(包括UH-34)所使用的发动机都采用较老的活塞发动机技术)。这些直升机后为采用涡轮发动机的UH-1“休伊”所取代。
但是,由于既非为任务需求所设计,且功率不足无法在恶劣环境下作战,这些直升机很快暴露出两大主要缺陷,既不能在高温和高海拔条件下运载全部有效载荷,又无法提供令人满意的战斗生存力。由于东南亚的环境条件所致,美国陆军的UH-1“休伊”无法在该地区持续运输11人步兵班,严重影响了空中突击任务的计划制定和成功实施。
因此,陆军为其下一代直升机和直升机专用的涡轮发动机确定了两个基本要求,即能够在高海拔和高温条件下,特别是1220米、35摄氏度的条件下,运输11人一班的兵力,并具备在战斗环境下的生存力。越南战争的任务表明,即便在低强度环境下也需要更大的对地面火力的弹击损伤(弹伤)承受力。另外,对机务人员和乘客坠毁防护进行重大改进也非常重要。“黑鹰”直升机在基础设计中就致力于降低直升机的易损性,并尽可能减少机组人员和机舱乘员因直升机事故而引发的伤亡,这在美国陆军还是首例。
20世纪60年代末,美国陆军作战发展司令部进一步确定了取代UH-1的新型兵力运输直升机的技术条件。同时,美国陆军开始着手发展新型涡轮发动机,由通用电气公司生产的T700-GE-700系列发动机获得了巨大成功。所设计的直升机和发动机在性能、生存力和可靠性方面都有重大改进。
在早期概念构想阶段,美国陆军将这款新型直升机命名为UTTAS.即通用战术运输机系统(utility tactical transportaircraft system)的英文首字母缩写。整个设计、研发和陆军评估阶段一直采用的都是"UTTAS"的名字,但进入生产阶段后,根据陆军使用印第安部族名称为直升机命名的传统将其更名为“黑鹰”。
自“休伊”直升机设计投产以来,旋翼机技术经过20年的发展已经可以在直升机尺寸不做较大增加的情况下大幅度提升其性能。“黑鹰”直升机与“休伊”的长度、宽度大致相同,但高度略低。
从另一个角度来讲.UH-60A“黑鹰”和T700发动机的巨大成功也是值得一提的显著成就。这是首个从设计技术要求、进程到鉴定和生产完全都由美国陆军负责的新型直升机和新型发动机。前美国陆军航空系统指挥部(AVSCOM)仅凭任务需求和一张白纸,尝试部署一套全新武器系统,并获得了双重成功。其飞行标准部对发动机和直升机进行技术方面的管理。在查利.C克劳福德强有力的领导下,由弗农·爱德华具体负责T700发动机的相关工作,罗伯特·沃尔夫负责UTTAS直升机的有关事宜。首批交付时,两个项目都达到了预定的进程目标。首架生产型UH-60A“黑鹰“在美国陆军发出UTTAS原型机招标书后的第6年零9个月交付。几个月之后,驻守于坎贝尔堡的101空中突降(突击)师成了首个使用UH-60A“黑鹰”直升机的部队。
美国陆军的UTTAS采购计划基于“先飞后买”的原则之上。陆军的核心策略就是在该项目的每一个步骤上都施加竞争压力,对性能和开支进行严格掌控。这种做法非常有效,通过资助两家具有竞争实力的公司研制直升机原型机,促使两家公司在为期8个月的评估过程中展开较量,然后选定其中能为陆军带来最大价值和最低风险的方案投产。当时参与竞争的贝尔直升机公司、波音·伏托尔公司以及西科斯基飞机公司这些承包商的竞争目的就是赢得项目的独家生产权。当时估计要满足陆军使用要求的话,采购的直升机数量届时将超过1000架,这对三家竞争这一重要项目的公司来说都是极具诱惑力的。在原型机项目中赢得一席之地对于最终赢得该项目的生产权绝对非常重要。而西科斯基飞机公司在当时业务状况极度萧条的情况下,能否赢得该项目可谓生死攸关。
UTTAS项目启动
美国陆军于1972年1月正式启动UTTAS项目,向直升机行业发布了所谓的初步工程设计阶段(BED)的招标书(RFP)。由于贝尔公司过去一直都是“休伊”直升机的供应商,生产过数千架该型直升机,因此在开始阶段大多数业内观察人士认为贝尔公司一定能够在该项目中获得领先地位,并认为排名第二的应该是波音·伏托尔公司,因为该公司当时正为陆军生产CH-47“支奴干”运输直升机。尽管波音公司重点研制的是纵列式双旋翼直升机,但它对单旋翼直升机的关注与对“刚性旋翼”技术方面的关注也是一样广为人知的。而另一方面,西科斯基公司在此前的15年间从没为陆军生产过直升机,且当时又刚刚丢掉了两个新型直升机的竞争大单。第一单是1965年称作“先进空中火力支援系统” (AAFSS)的攻击直升机,最后是洛克希德公司中标:第二单可谓更大的重创是在1970年.UTTAS的招标书发布6个月前,“重型运输直升机”项目的生产权被授予了波音公司。两个重大项目的失标使得UTTAS项目的中标变得更为紧迫,同时也促使西科斯基公司制定了最终取胜的竞标战略。
当时西科斯基公司屡屡失利,业界观察人士基本都认为该公司不大可能再去竞标新的陆军直升机项目,更不可能力克众多强劲的竞争对手最后中标。事实上,即便在陆军内部也对西科斯基公司的实力表示怀疑。美国陆军航空系统司令部的陆军合同签订办公室在莫里斯·D.施奈德领导下开始分成三组,与三家公司就所提交的竞标书进行谈判,但办公室的资深人士均未被分配到负责处理西科斯基公司竞标书的小组中。对陆军的人来说该组的工作显得毫无意义,根本不会有结果。因此,当西科斯基公司提交竞标书时,小组工作人员尚未配备到位。恰好当时一名陆军的飞行员,亚瑟·J.奥里瑞上尉刚从越南战场驾驶“休伊眼镜蛇”直升机执行飞行任务返回,遂被安排负责与西科斯基公司的谈判工作。事后看这一安排无论对奥里瑞上尉本人还是对陆军来说都是幸运的。 尽管早期在西科斯基公司内部也存在争议,认为花大力气竞争UTTAS并非明智之举,但出于几个原因管理层逐渐变得乐观起来。1971年西科斯基公司启动了由美国海军部分支持的,与UTTAS项目无关的新型旋翼桨叶和桨毂的研发工作,并在海军陆战队的一架CH-53D直升机上进行了测试,试飞结果令人鼓舞。飞行数据显示,在空气动力学和材料方面的重大新研技术完全可以应用到UTTAS项目上,且不会导致大的风险。与此同时,设计研究也表明这一新型旋翼技术和尾桨桨叶的全新设计理念将有助于打造出能够满足陆军所有关键要求的UTTAS构型。1971年年中,就在陆军发布其招标书的前5个月,西科斯基公司最后做出决定,竞争UTTAS项目。为了整理制定出一份能够取胜的方案,西科斯基公司倾注了前所未有的决心和最大程度的关注。在这一过程中,西科斯基公司得到了联合飞机集团公司(后更名为联合技术集团公司).尤其是集团新任执行总裁哈里·J.格雷的大力支持。
除了日益增强的竞争技术优势,西科斯基公司15年来持续下滑的趋势也是其参与竞争并争取中标的一个重要原因。公司的未来前景取决于在UTTAS原型机项目中首先赢得一席之地,继而获得该项目生产权,最终使西科斯基公司重新成为陆军直升机供应商,并树立其行业领军地位。
排除万难赢得标的
1972年8月,投标方案提交给美国陆军7个月后,得知“休伊”直升机的后继机型并未交给贝尔公司生产,业内观察人士感到非常震惊。更令他们感到震惊的是UTTAS原型机项目的生产合同竟由西科斯基公司与波音公司共同获得,西科斯基公司负责YUH-60A.波音公司负责YUH-61A。这意味着这一重要项目的生产合同最终将只在这两家公司之间展开竞争。但最终花落谁家还要等到52个月后方可得知,这要根据直升机实际飞行时所能达到的飞行品质来决定,而非标书的承诺。随之而来的结果可能就是出台新的直升机行业规程。
西科斯基公司能够赢得UTTAS研发合同的最主要原因可能是因为该公司几乎满足了陆军所有的技术要求。西科斯基公司在UTTAS设计方案中只对陆军的技术要求进行了5处小改动,而且全部为陆军所接受。另一个原因可能是因为西科斯基公司在大规模飞行测试中所展示的新技术程度。每一项为UTTAS所提出的新技术,包括钛合金旋翼桨叶、弹性桨毂、无轴承复合材料尾桨和斜置尾桨,全部都在比UTTAS尺寸更大的直升机上进行了飞行测试。这一策略避免了因验证尺寸过小造成不利的比例效应的技术风险。
陆军非常满意西科斯基公司在控制风险方面所做出的努力,这可能是受两年前洛克希德公司的YAH-56A“空中火力支援系统”项目终止的影响。该项目因一项新型旋翼技术未能通过验收而被终止,部分原因就是因为新技术在小尺寸直升机上试飞时很成功,但却无法应用于尺寸大出很多的新型直升机。
随着招标书的起草,美国陆军的要求逐渐明朗,西科斯基公司的UTTAS设计方案逐步成形并最终敲定。陆军提出的影响西科斯基公司设计方案的一些关键要求,主要与飞行性能和空中运输有关。这些要求对于UTTAS设计方案的影响非常大,尤其是将UTTAS装载到空军C-130运输机上可以说是陆军所有要求当中最难实现的,最后也得到了满足。但为了满足这一要求,西科斯基公司的UTTAS结构设计得非常紧凑,结果严重损害了直升机的关键性能,并反过来在飞行研发阶段对该项目产生了不利影响。美国陆军资源选择和评估委员会根据陆军要求对西科斯基公司的UTTAS性能所做的评估以及新旋翼技术和新生存能力的设计革新,都是西科斯基公司“黑鹰”设计的根基。
早期的挫折
合同签订26个月之后,西科斯基公司YUH-60A进行了首飞,比合同规定的日期提前2个月,比波音·伏托尔公司的YUH-61A首飞早了6周。场内有限飞行的初步结果非常鼓舞人心,这一重要成果使西科斯基公司团队的士气空前高涨。
但好景不长。首飞后几天,当原型机进行场外飞行时,飞行人员的报告非常令人沮丧。西科斯基公司的试飞员报告称,遭遇了超出预期水平的严重振动,且发现以较高速度飞行时发动机功率严重不足,根本不可能以目前的功率达到预期的最大航速。更糟糕的是飞行员还报告说,机身较高的抬头姿态造成着陆困难,尤其是快速停车减速机动时遮挡了正前方的飞行视界。几次飞行后,又出现一个严重问题,在某些飞行状态下,驾驶舱中能感觉到直升机尾部振动非常强烈。
接下来的一年半时间里,西科斯基公司的工作内容和重点都放在了解决这些问题上,公司上下要齐心协力设计和生产三架原型机上的所有新硬件,费用开支方面所受的影响也非常大。公司很快明白解决这些问题必须做出超出常规的设计。但进行大的重新设计并不能保证成功,尤其是在故障原因还不十分清楚的情况下。早期飞行测试阶段绝对是UTTAS团队、甚至整个公司,以及陆军UTTAS项目办公室士气最低落的时期。但万幸的是还有时间解决问题。当时离预定原型机交付给陆军进行评估的日期尚有15个月。
这15个月的时间被利用得非常充分,效果十分显著,每个月都会让人感到更加乐观。飞行测试阶段出现的问题逐个被搞清楚,解决方案也随之证实适当。原定进行飞行研发的15个月时间全部用于生产新硬件,使其适于安全飞行和设计更改试验。主要问题都解决了,三架原型机全部按新标准进行改装,满足了陆军的技术要求。
尽管早期的这些问题非常严重且始料未及,但却并不是因西科斯基公司设计中所采用的任何新技术所造成的,而是与原型机的某些几何特征有关。
最后的选择
1976年3月,陆军接收了6架UTTAS原型机-3架波音公司的YUH-61A和3架西科斯基公司的YUH-60A.并开始进行政府竞标测试(GCT)。这一实力相当的测试耗时8个月,在美国的7个军事基地展开,两家公司的原型机累计飞行700小时,进行了包括操作、性能和气候条件等几方面的测试。 陆军飞行机组成员按照实际作战中可能遭遇的恶劣气象条件对直升机性能进行评定。测试当中,对所有部件失灵情况、维修行动和任务中断情况都进行了记录。陆军竞标评估结束后,两种竞争原型机是否符合陆军设计技术规范就已基本清楚了。唯一一项由于一些显而易见的原因而未制定标准的重要要求是摔机生存性,但随着几次事件的发生,这方面的要求也得到了部分验证。
西科斯基公司的一架原型机摔机着陆时,险些造成西科斯基公司竞标的终结。该机为西科斯基公司设计的3架原型机当中的一架(序列号为21650).当时机上士兵和机务人员共14人。事故发生时该机正在肯塔基州坎贝尔堡茂密的林区进行夜间操作测试。在执行模拟任务途中直升机旋翼每转一次的振动持续加重,陆军飞行机务人员决定进行紧急着陆。由于夜间且多雾,飞行员错把一片茂密松林的树冠部分当成了适于安全着陆的麦田。令机务人员震惊的是,他们竟然正好将YUH-60A停到了一片大树林中。
在着陆过程中,直升机旋翼桨叶砍倒了40多棵松树,直升机下降过程中和最终停落在地面上时又接连多次切断了这些树。幸运的是没有造成大的机身损毁和燃料泄漏,摔机后也未起火,只有一名士兵在黑夜跳出机舱时撞到了刚刚被砍倒的树桩而轻微擦伤。
这次摔机着陆本来可能是一场灾难,结果反而凸显了陆军抗坠毁性要求的重要性,以及YUH-60A原型机结构的牢固性。摔机着陆两天后,清理完了现场砍击的树桩并只更换了旋翼桨叶,陆军飞行员就将西科斯基公司原型机飞出林区,返回基地,继续进行竞标测试。
1976年底,为期8个月的测试结束后,陆军准备做出最后选择,这一选择将决定其作战能力,同时也将决定两家公司未来几十年的命运。1976年12月23日,签订UTTAS原型机合同的52个月之后,西科斯基公司得到通报,获知其中标,赢得了该项目生产权。
陆军方面声明该决定主要基于YLH-60A成熟的设计,使其感到生产风险较低。陆军还进一步强调了该机满足其技术要求的程度。此次中标给西科斯基公司带来了重大转折,同时也是陆军空中机动能力新纪元的开始。
在20世纪最后20多年里,“黑鹰”型号一直保持着旋翼机技术的领先地位,这使其获取了世界通用直升机市场的巨大份额。21世纪初,可应用于该型直升机的新一代技术出现了,这些技术使该型机的任务能力和与未来数字化战场的兼容性得到了提高。其中,“M”型将研制出其独有的改进型号系列,这将有利于进一步采用新技术。进入21世纪,“黑鹰”的各种型号继续为陆军航空兵服役,“黑鹰”的作战部署可超过50年。
历史学家估算,自1945年11月29日,直升机首次实施海上救援任务以来,直升机在全球范围内救援的人数超过了300万。当天,来自东北方向的强风暴袭击了长岛海峡,一场救援行动就在康涅狄格州海岸展开。使用直升机展开救援是因为当时并没有其他救援方法。两名绝望的船员在驳船上漂浮,眼见正被强风吹向潘菲尔德暗礁的岩石。实施救援的直升机是西科斯基公司的R-5机型,当时的飞行员是吉米·瓦伊纳——伊戈尔·西科斯基的外甥。西科斯基公司于1939年9月成立,当时成立仅仅6年。瓦伊纳是这家新兴公司的主要飞行员,曾试飞过首架研制成功的直升机,他有着超乎常人的勇气和出色的飞行技巧,而且最重要的是瓦伊纳对自己舅舅研制的直升机非常有信心。
救援行动在极端恶劣的天气条件下成功实施,这让身陷绝境的人们把救援直升机视作天使。在潘菲尔德暗礁首次实施救援后,直升机在全球范围内共展开了数万次救援行动,伊戈尔·西科斯基的梦想变成了现实。
很多军人因经常乘直升机往返于世界各个战区,头脑中首先想到的也会是直升机。另外还有一些人会第一时间想到直升机,比如乘直升机从事海上石油钻探的工作人员,执行直升机医疗后送任务的机务人员,进行边境巡逻、执法飞行,或其他很多只有利用直升机独特的飞行特点才能完成任务的人员,还有一些设计和生产直升机的专业人士,提供训练、维修保障、修理勤务以及与直升机基础设施有关的工作人员。
如果再来猜一猜人们目前下意识地想到或说出的直升机具体会是哪种,那答案可能就是“黑鹰”,或者可能是在美国海军、空军或海岸警卫队服役的某种“黑鹰”改进型。早期可能是“休伊”直升机,因为当时在越南战争中媒体曾对UH-1的军事行动进行过大量报道。
1978年,“黑鹰”直升机投入使用后,媒体对“黑鹰”在战场上和全球人道主义救援方面的表现都进行了史无前例的关注和报道。由于某些情况下只有使用直升机才能对受困民众实施救援,且营救过程中飞行任务难度大,因此,“黑鹰”直升机和其所营救的民众频频在电视和杂志上亮相。
2005年,“卡特里娜”飓风袭击美国,美军各军种的“黑鹰”改进型号立即出动,参加了救援行动。直升机从遭受飓风巨大破坏的路易斯安那州成功营救出了35000多人。美国陆军UH-60L“黑鹰”直升机同海岸警卫队的“樫鹰”、海军的“海鹰”以及空军的“铺路鹰”一同参加了救援行动。
美国海军很多“海鹰”机型与陆军和空军的相应机型都参加了“卡特里娜”救援行动。佐治亚州穆迪空军基地第38救援中队的美国空军“铺路鹰”直升机在“卡特里娜”救援行动中多次执行任务,在遭遇自然灾害时,美国军用直升机根据要求提供援助,抢险救灾。2005年1月,印尼和其他一些国家遭海啸袭击,直升机承担了人道主义救援任务。在众多类似的灾难性事件中,直升机都表现突出。在当地没有机场的情况下,为幸存者运输食物和医药的任务自然就由直升机来承担。
“黑鹰”直升机从研制生产以来,历经35年的发展,它开始于美国陆军启动的新型通用直升机研制项目,主要任务是向战场运送兵力。该项目的主要目标是与上一代直升机相比,能够更安全、快速地运送11人一班的全副武装士兵,而且要能在极端恶劣的天气、温度和任何海拔条件下完成任务。中东地区的温度和海拔条件确立了典型的沙漠作战行动的基本性能要求。
新型通用直升机研制项目启动以来所生产的“黑鹰”及其改进型号已超过3000架,且很有可能会在其寿命期内再进行同等数量的追加生产,这些直升机一直服役到了21世纪。目前,世界范围内有超过40家民间组织和军事机构正在使用“黑鹰”或其改进机型执行各种专项任务。
“黑鹰”直升机因其独有的特质,尤其是飞行性能,赢得了该时期世界级通用直升机的地位。美国陆军“黑鹰”项目所研制出的直升机技术先进,满足了陆军各项要求。该项目的研发基本上未超出政府规定的预算,且符合预期的生产日程安排。这次成功主要有3个关键因素。首先是在设计/研发阶段,陆军做到了避免在技术要求上做出大的改动:其次是”黑鹰”设计方案所采用的技术较为先进且经过验证:第三是陆军在“黑鹰”项目上采取了先试飞再购买的采购策略,致使两家极具实力的直升机公司为取得最终的生产权相互之间展开竞争。在“黑鹰”原型机项目中,激烈的竞争促成了创新的设计方案,也使问题得到了及时解决,同时产生了极低的报价。实力强大的竞争对手促使西科斯基公司在原型机阶段就研制出了一套较好的“黑鹰”直升机系统。毫无疑问,美国军方,特别是美国陆军,是该项目的最大受益者,这主要归功于陆军的采购策略以及西科斯基飞机公司的不懈努力。
“黑鹰”的起源
“黑鹰”项目是怎样开始的?为何需要该项目?这大概要从20世纪50年代的朝鲜战争说起,但其性能要求是在20世纪60年代的越南战争中形成、确定的。美国陆军根据以往很多直升机机型的战斗经验和在不同气候条件下的表现,确定了UH-60“黑鹰”直升机的技术要求。
朝鲜战争期间,美国陆军率先使用了采用活塞式发动机的H-19通用直升机,极大地提升了战场机动性。兵力运输和再补给也首次摆脱了地面车辆因地形限制所造成的速度慢或经常无法行驶、运输的局面,伤员后送也不再受地形限制,可用直升机快速运送到安全医疗点进行救治。直升机当时正在取代卡车,一如过去卡车取代马匹一样。
直升机早期所取得的成功促进了现代陆军战术空中机动概念的确立。1962年,汉密尔顿·豪兹将军曾发表过这样的观点:”空中机动战术是具有革命性的,在军事史上绝对不会再有任何一次重大战役可以离开垂直起飞的飞行器所发挥的显著的、决定性作用……陆军航空兵正在永久性地改变着地面战争的艺术和科学。” 从那以后,美国陆军的每一次军事行动,从地面战斗中所使用的战术和设备来看,都印证了豪兹将军的预言。在越南战争中,地面兵力的部署完全由直升机负责,因此,越南战争又被称为“第一次直升机战争”。战争初期,服役的作战直升机(包括UH-34)所使用的发动机都采用较老的活塞发动机技术)。这些直升机后为采用涡轮发动机的UH-1“休伊”所取代。
但是,由于既非为任务需求所设计,且功率不足无法在恶劣环境下作战,这些直升机很快暴露出两大主要缺陷,既不能在高温和高海拔条件下运载全部有效载荷,又无法提供令人满意的战斗生存力。由于东南亚的环境条件所致,美国陆军的UH-1“休伊”无法在该地区持续运输11人步兵班,严重影响了空中突击任务的计划制定和成功实施。
因此,陆军为其下一代直升机和直升机专用的涡轮发动机确定了两个基本要求,即能够在高海拔和高温条件下,特别是1220米、35摄氏度的条件下,运输11人一班的兵力,并具备在战斗环境下的生存力。越南战争的任务表明,即便在低强度环境下也需要更大的对地面火力的弹击损伤(弹伤)承受力。另外,对机务人员和乘客坠毁防护进行重大改进也非常重要。“黑鹰”直升机在基础设计中就致力于降低直升机的易损性,并尽可能减少机组人员和机舱乘员因直升机事故而引发的伤亡,这在美国陆军还是首例。
20世纪60年代末,美国陆军作战发展司令部进一步确定了取代UH-1的新型兵力运输直升机的技术条件。同时,美国陆军开始着手发展新型涡轮发动机,由通用电气公司生产的T700-GE-700系列发动机获得了巨大成功。所设计的直升机和发动机在性能、生存力和可靠性方面都有重大改进。
在早期概念构想阶段,美国陆军将这款新型直升机命名为UTTAS.即通用战术运输机系统(utility tactical transportaircraft system)的英文首字母缩写。整个设计、研发和陆军评估阶段一直采用的都是"UTTAS"的名字,但进入生产阶段后,根据陆军使用印第安部族名称为直升机命名的传统将其更名为“黑鹰”。
自“休伊”直升机设计投产以来,旋翼机技术经过20年的发展已经可以在直升机尺寸不做较大增加的情况下大幅度提升其性能。“黑鹰”直升机与“休伊”的长度、宽度大致相同,但高度略低。
从另一个角度来讲.UH-60A“黑鹰”和T700发动机的巨大成功也是值得一提的显著成就。这是首个从设计技术要求、进程到鉴定和生产完全都由美国陆军负责的新型直升机和新型发动机。前美国陆军航空系统指挥部(AVSCOM)仅凭任务需求和一张白纸,尝试部署一套全新武器系统,并获得了双重成功。其飞行标准部对发动机和直升机进行技术方面的管理。在查利.C克劳福德强有力的领导下,由弗农·爱德华具体负责T700发动机的相关工作,罗伯特·沃尔夫负责UTTAS直升机的有关事宜。首批交付时,两个项目都达到了预定的进程目标。首架生产型UH-60A“黑鹰“在美国陆军发出UTTAS原型机招标书后的第6年零9个月交付。几个月之后,驻守于坎贝尔堡的101空中突降(突击)师成了首个使用UH-60A“黑鹰”直升机的部队。
美国陆军的UTTAS采购计划基于“先飞后买”的原则之上。陆军的核心策略就是在该项目的每一个步骤上都施加竞争压力,对性能和开支进行严格掌控。这种做法非常有效,通过资助两家具有竞争实力的公司研制直升机原型机,促使两家公司在为期8个月的评估过程中展开较量,然后选定其中能为陆军带来最大价值和最低风险的方案投产。当时参与竞争的贝尔直升机公司、波音·伏托尔公司以及西科斯基飞机公司这些承包商的竞争目的就是赢得项目的独家生产权。当时估计要满足陆军使用要求的话,采购的直升机数量届时将超过1000架,这对三家竞争这一重要项目的公司来说都是极具诱惑力的。在原型机项目中赢得一席之地对于最终赢得该项目的生产权绝对非常重要。而西科斯基飞机公司在当时业务状况极度萧条的情况下,能否赢得该项目可谓生死攸关。
UTTAS项目启动
美国陆军于1972年1月正式启动UTTAS项目,向直升机行业发布了所谓的初步工程设计阶段(BED)的招标书(RFP)。由于贝尔公司过去一直都是“休伊”直升机的供应商,生产过数千架该型直升机,因此在开始阶段大多数业内观察人士认为贝尔公司一定能够在该项目中获得领先地位,并认为排名第二的应该是波音·伏托尔公司,因为该公司当时正为陆军生产CH-47“支奴干”运输直升机。尽管波音公司重点研制的是纵列式双旋翼直升机,但它对单旋翼直升机的关注与对“刚性旋翼”技术方面的关注也是一样广为人知的。而另一方面,西科斯基公司在此前的15年间从没为陆军生产过直升机,且当时又刚刚丢掉了两个新型直升机的竞争大单。第一单是1965年称作“先进空中火力支援系统” (AAFSS)的攻击直升机,最后是洛克希德公司中标:第二单可谓更大的重创是在1970年.UTTAS的招标书发布6个月前,“重型运输直升机”项目的生产权被授予了波音公司。两个重大项目的失标使得UTTAS项目的中标变得更为紧迫,同时也促使西科斯基公司制定了最终取胜的竞标战略。
当时西科斯基公司屡屡失利,业界观察人士基本都认为该公司不大可能再去竞标新的陆军直升机项目,更不可能力克众多强劲的竞争对手最后中标。事实上,即便在陆军内部也对西科斯基公司的实力表示怀疑。美国陆军航空系统司令部的陆军合同签订办公室在莫里斯·D.施奈德领导下开始分成三组,与三家公司就所提交的竞标书进行谈判,但办公室的资深人士均未被分配到负责处理西科斯基公司竞标书的小组中。对陆军的人来说该组的工作显得毫无意义,根本不会有结果。因此,当西科斯基公司提交竞标书时,小组工作人员尚未配备到位。恰好当时一名陆军的飞行员,亚瑟·J.奥里瑞上尉刚从越南战场驾驶“休伊眼镜蛇”直升机执行飞行任务返回,遂被安排负责与西科斯基公司的谈判工作。事后看这一安排无论对奥里瑞上尉本人还是对陆军来说都是幸运的。 尽管早期在西科斯基公司内部也存在争议,认为花大力气竞争UTTAS并非明智之举,但出于几个原因管理层逐渐变得乐观起来。1971年西科斯基公司启动了由美国海军部分支持的,与UTTAS项目无关的新型旋翼桨叶和桨毂的研发工作,并在海军陆战队的一架CH-53D直升机上进行了测试,试飞结果令人鼓舞。飞行数据显示,在空气动力学和材料方面的重大新研技术完全可以应用到UTTAS项目上,且不会导致大的风险。与此同时,设计研究也表明这一新型旋翼技术和尾桨桨叶的全新设计理念将有助于打造出能够满足陆军所有关键要求的UTTAS构型。1971年年中,就在陆军发布其招标书的前5个月,西科斯基公司最后做出决定,竞争UTTAS项目。为了整理制定出一份能够取胜的方案,西科斯基公司倾注了前所未有的决心和最大程度的关注。在这一过程中,西科斯基公司得到了联合飞机集团公司(后更名为联合技术集团公司).尤其是集团新任执行总裁哈里·J.格雷的大力支持。
除了日益增强的竞争技术优势,西科斯基公司15年来持续下滑的趋势也是其参与竞争并争取中标的一个重要原因。公司的未来前景取决于在UTTAS原型机项目中首先赢得一席之地,继而获得该项目生产权,最终使西科斯基公司重新成为陆军直升机供应商,并树立其行业领军地位。
排除万难赢得标的
1972年8月,投标方案提交给美国陆军7个月后,得知“休伊”直升机的后继机型并未交给贝尔公司生产,业内观察人士感到非常震惊。更令他们感到震惊的是UTTAS原型机项目的生产合同竟由西科斯基公司与波音公司共同获得,西科斯基公司负责YUH-60A.波音公司负责YUH-61A。这意味着这一重要项目的生产合同最终将只在这两家公司之间展开竞争。但最终花落谁家还要等到52个月后方可得知,这要根据直升机实际飞行时所能达到的飞行品质来决定,而非标书的承诺。随之而来的结果可能就是出台新的直升机行业规程。
西科斯基公司能够赢得UTTAS研发合同的最主要原因可能是因为该公司几乎满足了陆军所有的技术要求。西科斯基公司在UTTAS设计方案中只对陆军的技术要求进行了5处小改动,而且全部为陆军所接受。另一个原因可能是因为西科斯基公司在大规模飞行测试中所展示的新技术程度。每一项为UTTAS所提出的新技术,包括钛合金旋翼桨叶、弹性桨毂、无轴承复合材料尾桨和斜置尾桨,全部都在比UTTAS尺寸更大的直升机上进行了飞行测试。这一策略避免了因验证尺寸过小造成不利的比例效应的技术风险。
陆军非常满意西科斯基公司在控制风险方面所做出的努力,这可能是受两年前洛克希德公司的YAH-56A“空中火力支援系统”项目终止的影响。该项目因一项新型旋翼技术未能通过验收而被终止,部分原因就是因为新技术在小尺寸直升机上试飞时很成功,但却无法应用于尺寸大出很多的新型直升机。
随着招标书的起草,美国陆军的要求逐渐明朗,西科斯基公司的UTTAS设计方案逐步成形并最终敲定。陆军提出的影响西科斯基公司设计方案的一些关键要求,主要与飞行性能和空中运输有关。这些要求对于UTTAS设计方案的影响非常大,尤其是将UTTAS装载到空军C-130运输机上可以说是陆军所有要求当中最难实现的,最后也得到了满足。但为了满足这一要求,西科斯基公司的UTTAS结构设计得非常紧凑,结果严重损害了直升机的关键性能,并反过来在飞行研发阶段对该项目产生了不利影响。美国陆军资源选择和评估委员会根据陆军要求对西科斯基公司的UTTAS性能所做的评估以及新旋翼技术和新生存能力的设计革新,都是西科斯基公司“黑鹰”设计的根基。
早期的挫折
合同签订26个月之后,西科斯基公司YUH-60A进行了首飞,比合同规定的日期提前2个月,比波音·伏托尔公司的YUH-61A首飞早了6周。场内有限飞行的初步结果非常鼓舞人心,这一重要成果使西科斯基公司团队的士气空前高涨。
但好景不长。首飞后几天,当原型机进行场外飞行时,飞行人员的报告非常令人沮丧。西科斯基公司的试飞员报告称,遭遇了超出预期水平的严重振动,且发现以较高速度飞行时发动机功率严重不足,根本不可能以目前的功率达到预期的最大航速。更糟糕的是飞行员还报告说,机身较高的抬头姿态造成着陆困难,尤其是快速停车减速机动时遮挡了正前方的飞行视界。几次飞行后,又出现一个严重问题,在某些飞行状态下,驾驶舱中能感觉到直升机尾部振动非常强烈。
接下来的一年半时间里,西科斯基公司的工作内容和重点都放在了解决这些问题上,公司上下要齐心协力设计和生产三架原型机上的所有新硬件,费用开支方面所受的影响也非常大。公司很快明白解决这些问题必须做出超出常规的设计。但进行大的重新设计并不能保证成功,尤其是在故障原因还不十分清楚的情况下。早期飞行测试阶段绝对是UTTAS团队、甚至整个公司,以及陆军UTTAS项目办公室士气最低落的时期。但万幸的是还有时间解决问题。当时离预定原型机交付给陆军进行评估的日期尚有15个月。
这15个月的时间被利用得非常充分,效果十分显著,每个月都会让人感到更加乐观。飞行测试阶段出现的问题逐个被搞清楚,解决方案也随之证实适当。原定进行飞行研发的15个月时间全部用于生产新硬件,使其适于安全飞行和设计更改试验。主要问题都解决了,三架原型机全部按新标准进行改装,满足了陆军的技术要求。
尽管早期的这些问题非常严重且始料未及,但却并不是因西科斯基公司设计中所采用的任何新技术所造成的,而是与原型机的某些几何特征有关。
最后的选择
1976年3月,陆军接收了6架UTTAS原型机-3架波音公司的YUH-61A和3架西科斯基公司的YUH-60A.并开始进行政府竞标测试(GCT)。这一实力相当的测试耗时8个月,在美国的7个军事基地展开,两家公司的原型机累计飞行700小时,进行了包括操作、性能和气候条件等几方面的测试。 陆军飞行机组成员按照实际作战中可能遭遇的恶劣气象条件对直升机性能进行评定。测试当中,对所有部件失灵情况、维修行动和任务中断情况都进行了记录。陆军竞标评估结束后,两种竞争原型机是否符合陆军设计技术规范就已基本清楚了。唯一一项由于一些显而易见的原因而未制定标准的重要要求是摔机生存性,但随着几次事件的发生,这方面的要求也得到了部分验证。
西科斯基公司的一架原型机摔机着陆时,险些造成西科斯基公司竞标的终结。该机为西科斯基公司设计的3架原型机当中的一架(序列号为21650).当时机上士兵和机务人员共14人。事故发生时该机正在肯塔基州坎贝尔堡茂密的林区进行夜间操作测试。在执行模拟任务途中直升机旋翼每转一次的振动持续加重,陆军飞行机务人员决定进行紧急着陆。由于夜间且多雾,飞行员错把一片茂密松林的树冠部分当成了适于安全着陆的麦田。令机务人员震惊的是,他们竟然正好将YUH-60A停到了一片大树林中。
在着陆过程中,直升机旋翼桨叶砍倒了40多棵松树,直升机下降过程中和最终停落在地面上时又接连多次切断了这些树。幸运的是没有造成大的机身损毁和燃料泄漏,摔机后也未起火,只有一名士兵在黑夜跳出机舱时撞到了刚刚被砍倒的树桩而轻微擦伤。
这次摔机着陆本来可能是一场灾难,结果反而凸显了陆军抗坠毁性要求的重要性,以及YUH-60A原型机结构的牢固性。摔机着陆两天后,清理完了现场砍击的树桩并只更换了旋翼桨叶,陆军飞行员就将西科斯基公司原型机飞出林区,返回基地,继续进行竞标测试。
1976年底,为期8个月的测试结束后,陆军准备做出最后选择,这一选择将决定其作战能力,同时也将决定两家公司未来几十年的命运。1976年12月23日,签订UTTAS原型机合同的52个月之后,西科斯基公司得到通报,获知其中标,赢得了该项目生产权。
陆军方面声明该决定主要基于YLH-60A成熟的设计,使其感到生产风险较低。陆军还进一步强调了该机满足其技术要求的程度。此次中标给西科斯基公司带来了重大转折,同时也是陆军空中机动能力新纪元的开始。
在20世纪最后20多年里,“黑鹰”型号一直保持着旋翼机技术的领先地位,这使其获取了世界通用直升机市场的巨大份额。21世纪初,可应用于该型直升机的新一代技术出现了,这些技术使该型机的任务能力和与未来数字化战场的兼容性得到了提高。其中,“M”型将研制出其独有的改进型号系列,这将有利于进一步采用新技术。进入21世纪,“黑鹰”的各种型号继续为陆军航空兵服役,“黑鹰”的作战部署可超过50年。