美国RAH-66科曼奇直升机的技术特点

RAH-66最突出的优点是采用了直升机中前所未有的全面隐身设计。过去各种直升机也采取了隐身措施。比如AH-64的发动机排气管就采用了绰号“黑洞”的红外辐射抑制装置。

另一方面,RAH-66具有整体隐身设计:机身采用类似于F-117的多面体光滑转角设计,减少直角反射面,使用吸波材料;发动机进气口设计精巧,开口呈狭缝状,气道曲折,避免雷达波照射到涡扇发动机上产生较大回波;排气管采用复杂的冷却和遮蔽设计,排气辐射极小;采用了美国直升机设计中少见的涵道风扇尾桨设计,雷达反射回波小于传统尾桨。

雷达探测到的隐身RAH-66直升机的雷达反射截面积小于2001之前的任何一架直升机,只有它们的1%。如此良好的隐身性能主要得益于其隐身外形和复合材料、雷达干扰设备的大量使用。RAH-66头光电传感器的炮塔为角平面棱形,具有耗散雷达反射波的作用。机身侧面由角的两半组成,避免了圆柱形和半球形机身对雷达波全向散射强的缺点。尾梁两侧有“支架”,可以偏转和反射雷达波,使其无法返回探测雷达。尾部的涵道后螺旋桨向左倾斜,尾桨上的垂尾向右倾斜,上面安装了水平安定面。这种结构不会形成金属面之间夹角为90度的角反射器,可以强烈反射雷达信号。在普通直升机的正面,进气口是一个像角反射器一样的强雷达反射器,而RAH-66直升机的两个发动机都封装在机身内,进气口悬浮埋在机身两侧上方,进气口是棱形的,不会对雷达波形成强反射。旋翼毂和叶根装有整流罩,形成平滑过渡融合体,也可以减少雷达波的反射。叶片形状是精心挑选的,所以不容易被雷达探测到。

RAH-66另一个减小雷达截面积的外形设计措施是采用内置导弹和可收放式起落架。RAH-66最多可携带14枚导弹,其中6枚导弹挂在带有整体吊梁的可关闭舱门上,发射时通常是关闭和打开的。20mm口径的加特林加特林炮可以形成更大的雷达截面积,所以设计为在水平面内旋转180度,向后存放在炮塔的整流罩内。用于悬挂武器或副油箱的短翼可以拆卸,只有在执行武装侦察等需要少量武器和高隐身性的任务时才能拆卸。后三点式起落架可收放,收起后关闭超降架的舱门进行屏蔽,可以减少雷达反射截面积。

为了减小雷达截面积,RAH-66还广泛使用复合材料,复合材料占直升机结构总重量的51%。而美军直升机UH-60“黑鹰”使用的复合材料仅占9%,RAH-66是目前世界上使用复合材料最多的实用直升机。机身结构使用的复合材料包括蒙皮、舱口、桁条、隔板架、中央龙骨箱形梁结构、炮塔整流罩、涵道尾桨护罩、垂直尾翼和水平安定面。旋翼系统中使用的复合材料包括柔性梁、叶片、扭力管、扭力臂、旋转倾斜板、套筒轴和旋翼整流罩。传动系统采用复合材料,包括传动轴和主减速箱。使用的复合材料有增韧环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、石墨纤维、玻璃纤维和凯夫拉纤维。

RAH-66头光电传感器的炮塔为角平面棱形,可以耗散雷达波。机身侧面有两个半球角,避免了圆柱形和半球形机身发射的全向雷达波强的缺点;尾梁两侧有“支架”,可以偏转和反射雷达波,使其无法返回探测雷达;尾部的涵道后螺旋桨向左倾斜,尾桨上的垂尾向右倾斜,上面安装了水平安定面。这种结构不会在金属表面之间形成90°角,能强烈反射雷达信号的角反射器就是强雷达反射器;RAH-66的两个发动机都围在机身内,进气口悬浮埋在机身两侧上方,呈菱形,不会对雷达波形成强反射;旋翼桨叶外壳和叶根装有整流罩,形成平滑过渡融合体,还可以减少雷达波的反射;桨的形状是精挑细选的,所以不容易被雷达发现。

可以说RAH-66是最冷的直升机,也是第一款将红外压制技术全面应用于机身的直升机。

红外抑制器安装在尾梁内,其独特的长排气口设计有足够的弯曲长度,使发动机排出的热气和冷却空气完全有效混合。冷却空气通过尾梁上方的第二个进气口吸入,并与发动机废气混合。然后通过尾梁两侧向下的缝隙排出,再被旋翼的下洗气流吹走,使排气温度明显降低,从而保护直升机免受热寻的导弹的攻击。

对于视觉隐身的RAH-66,采用双座串列式座舱,机身细长,武器隐蔽,起落架可收放,不仅减小了直升机返回的雷达反射面积,而且距离不够的情况下肉眼不易发现。驾驶舱采用平板玻璃,可以有效减少太阳光的漫反射。

全机表面采用深色不反光漆,降低直升机的反光强度。这些也有利于视觉隐形。

RAH-66采用五叶旋翼,这也与减少目视探测有关:因为旋翼旋转时的表观亮度与闪烁频率有关,即与旋翼叶片的通过率有关。如果稳定光源有一半时间被遮挡,当闪烁频率为9.5 Hz时,实际显示亮度是稳定光源的两倍。9.5 Hz大约是两个叶片的闪烁频率。这个频率越高,亮度越低。当旋翼为五桨叶时,直升机被目视探测到的可能性比双桨叶直升机可降低85%左右。这种现象被称为布鲁克效应,也是通过实验证实的。声学探测隐身RAH-66采用了以下有效的降噪措施:旋翼桨尖后掠,可降低噪音2-3分贝;采用涵道尾梁还可以降低噪声,因为消除了旋翼和尾流之间的相互作用。排气口的设计不仅可以降低红外特性,还可以降低发动机排气的噪声衰减。武装直升机的生存能力包括两个方面,一是战斗生存能力,比如在受到对方武器攻击时的抗毁能力,二是平时训练飞行或使用中的“正常抗坠毁”能力。

科曼奇直升机战斗生存能力的设计标准是尾桨能承受12.7mm机枪弹丸的冲击,一个旋翼被打掉后仍能飞行30分钟。机体结构可以承受23毫米炮弹直接命中造成的破坏。此外,驾驶舱在战斗中具有防生化武器的能力。

武装直升机的低空机动性对提高作战生存能力至关重要。低空作战,要尽量减少暴露在对手火力下的时间,比如要能快速低空穿越一座山。科曼奇的最大正过载为+2.5g,负过载为-1.0g,使其在高速冲刺时能在6秒内越过100m的小山,离地高度始终不超过5m。

拉升开始,维持2.5g的正过载需要2秒,之后在不超过1.5秒内变为负过载(缩小直升机外形),之后保持-0.5g约2秒。这样,整个机动暴露的时间很短。

为了提高直升机的作战生存能力,美国陆军强调双发布局的必要性。目前使用的动力装置是轻型直升机涡轴发动机公司(罗尔斯·罗伊斯公司和汉尼韦尔公司的合资企业)研制的两台T800-LHT-800涡轴发动机,每台最大功率为1149 kW。

两台发动机基本独立工作,战斗中一台发动机损坏时,不会影响另一台发动机的工作。只要有1台发动机工作,直升机就能保证返航。防坠毁的标准是,当飞行员以12.8m/s的垂直速度坠落地面时,飞行员座椅能够保证其生命安全,概率为95%。在火力上,这款直升机并没有提出过分的要求,因为它不是攻击直升机,主要任务是探测而不是直接摧毁地面目标。当然,如果有机会,它也会发挥它作为武器的作用。在执行有隐身要求的任务时,其武器挂在两侧弹门内侧。发射前打开这两扇门,武器就露出来了,3秒内可以发射。

RAH-66的短翼在不同组合下可携带864公斤的武器载荷。如果短翼附在外部油箱上,RAH-66可以飞行2355公里,穿越大西洋。短翼可以携带32枚70毫米Hydra火箭,或8枚Helfa导弹,或类似的导弹。RAH-66的内部挂架可携带14枚Helfa导弹或类似导弹。

旋转炮塔配备20毫米口径三管炮,对付空中目标时射速为1500发/分,对付地面目标时射速为750发/分。转台的方位角为240度,俯仰角为60度。弹药箱里装了500发子弹。给RAH-66补充燃料并装载它的炮塔和武器舱需要三个人不到13分钟。RAH-66装备有先进的航空电子设备,具有昼夜探测和在恶劣天气条件下作战的能力。如果在战斗中能先发现目标,就可以先发制人,在目标开火前先开火。先进的导航和目标瞄准系统可以在夜间提供战场的高清红外图像,这使得直升机具有出色的作战能力。与阿帕奇直升机相比,RAH-66科曼奇直升机发现目标的距离可增加40%,反应时间可缩短95%。

执行不需要隐身的任务时,可在机身两侧安装一对短翼,挂2×4枚Helfa导弹或2×8枚毒刺导弹。短翼还可以挂两个1700升副油箱进行转场飞行。如果弹舱没有装弹,可以改成425升油箱。发动机正常的油量是1142升。对比可以看出,两个外挂副油箱都很大,会使直升机的转场航程达到2000公里以上。

为了解决现代军用飞机日益复杂的维修问题,提高飞机的利用率,更好地适应现代战争的时间要求,美军对新研制的军用飞机有严格的维修标准。科曼奇直升机的维护要求非常严格,波音公司也下了很大功夫。原定目标是:需要3人15分钟绕行(加油、装弹药);平均飞行1小时,维修工作量2.5工作小时(AH-64为6工作小时)。转场飞行需要五名机组人员。安装短翼需要3.5分钟,挂副油箱并加满油需要3分钟,挂两枚毒刺导弹和1500发炮弹需要4.5分钟。所需的总时间是65,438+0.5分钟。到达目的地后,卸下短翼、副油箱、武器15.5分钟,卸下其他中转设备3.5分钟。然而,这些指标尚未完全实现。

美军现役运输机可以把科曼奇送上前线,装卸它平均需要22分钟。C-13O可以容纳1,C-141容纳3,C-17容纳4,C-5容纳8。

最近,美国雷神公司的英国子公司雷神系统有限公司(RSL)赢得了一份预生产合同,为RAH-66科曼奇直升机提供18帕甘抗干扰导航系统。该合同价值220万英镑,包括硬件交付、项目管理和资格认证。大规模生产可能在2004年中期开始。

PAGAN是小型四通道抗干扰系统,适用于小型平台。该系统是为了消除破坏GPS信号而自然存在的干扰而开发的,可以应对来自任何方向的多种干扰源。PAGAN的典型平台包括地面车辆、直升机、无人机和水面舰艇,以及更小的战斗机。

最近,RAH-66装备了锥形桅顶毫米波雷达,提高了夜间和恶劣天气下的作战能力。先进的无轴承旋翼具有良好的机动性,使飞行员有操纵战斗机的明显感觉。8叶涵道尾桨可使RAH-66急转弯,使其在3至4.5秒内以前进速度分别转弯90度和180度。这是远远优于普通直升机的,在空战中很容易抓到战斗机。尾桨叶片在涵洞内旋转时,不会遇到树枝等后桨音缝气动声造成的转弯障碍,在地面行驶时也不容易撞到工作人员。高水平安定面可以向下折叠,有利于运输机空运整架直升机。机身采用复合材料,中间为盆式龙骨梁,是主要的承重结构。不加载皮肤,可以打开一半以上的皮肤,方便保养。武器舱门打开后,可以作为维修平台。鼻罩为铰链式,可向左打开,方便接入传感器和弹药舱工作。机体结构可承受3.5G的过载和7.62mm、12.7mm、23mm口径的子弹或炮弹的射击..

两台T800涡轮轴发动机安装在机身弯曲的肩部,带有数字发动机控制装置。单台机组的功率是895千瓦。油箱的油量是1018升。燃料系统是抗坠毁的,并有一个惰性气体发生系统,以防止直升机坠毁后燃料着火。

RAH-66直升机还可以配备雷达干扰机,可以干扰探测雷达。其工作原理是可以将入射的雷达波变成脉冲信号,同时测量直升机在此条件下的反射数据,发出虚假回波,从而达到使探测雷达失效的目的。RAH-66的雷达反射特征信号低,可以使用低功率干扰机,降低了干扰机的重量和成本。与AH-64不同,它需要更高功率的干扰机。不难看出,隐身技术是一种使雷达系统失效,使其无法探测到飞机的技术。其实隐身技术有四个方面,除了雷达探测,红外探测,声学探测,视觉隐身。

科曼奇在执行任务时,主要采用被动侦察手段,如热像仪或电视、微光电视等。当然也可以用尖锥形的桅顶毫米波雷达(AH-64D上的圆盘)。波音公司称,其观察目标的有效距离是现役侦察直升机的两倍。最突出的是侦察任务由计算机规划,能尽快将机载设备发现的目标数据与原始存储数据进行对比分析,去伪存真,发现新的目标和新动向,将最终的目标数据和战场态势显示在驾驶舱屏幕上,并根据指令近实时传输给地面部队相关指挥员。过去,光学侦察机发现战场目标并指挥下一个攻击部队进行攻击大约需要1-2小时,而现在只需要10分钟左右。如果当时战场上有攻击机,可以下令立即攻击。

飞机的“战场视频”可以立即传送到空中其他有相应接收设备的武装直升机上,比如阿帕奇。所以,未来军队在战场上考虑的“反应”时间将按分钟计算,慢就意味着“挨打”。美国陆军计划在预定的数千架“科曼奇”直升机中,指定约430架具有类似“长弓阿帕奇”新型雷达功能的“长弓”直升机,但天线直径只有560毫米,天线罩呈蘑菇状,以减少雷达反射截面。

在用肉眼看到直升机之前,还可以通过它的声音来探测和识别直升机。为此,RAH-66采取了以下有效措施来降低声音。旋翼桨尖后掠,可以降低噪音声压2到3分贝,所以很难区分5片桨叶和2片桨叶的噪音。所采用的涵道尾桨也可以降低噪声,因为它消除了旋翼和尾桨尾流之间的相互作用。RAH-66尾梁两侧狭长的狭缝式排气口不仅可以降低发动机排气的红外辐射标志,还可以消除发动机排气的噪声。RAH-66降低噪声的另一个方法是从叶根到叶尖的叶型和曲率都是相同的,可以使前向叶片的外截面达到高速,后向叶片不会失速,这样直升机就可以在低速(167 km/h)时降低旋翼转速,从而降低旋翼噪声。

在光学视觉侦察能力方面,飞行员也有头盔瞄准具,可以利用鼻红外或微光夜视镜将图像传输到头盔夜视镜上。夜视镜的机场角度可以达到35度到52度。阿帕奇只有30到40度。机头红外观察仪使用8-12微米的波长,在夜间完全有可能发现8-10公里外的坦克。过去美国陆海空三军的通信和信息传输各有一套规范,互不相同。科曼奇直升机第一次解决了这个问题。其数字通信和信息交联设备完全兼容美国陆军的188-220标准、空军的AFAPD标准、海军和海军陆战队的战术通信标准以及最近开发的联合战术信息分发系统(JTIDS),因此它探测到的信息可以立即传输到三军供其使用。并且可以随时与E-3空中预警机、RC-135侦察机、E-8JSTARS联合监视目标攻击雷达系统、RC-12电子侦察机和卫星联系。这是美军在现代战争中“体系对体系”概念的一个具体例子。

2003年6月5438+10月,罗克韦尔·柯林斯公司向RAH-66交付了第一套用于工程制造发展(EMD)飞机保持模块(ARU)的头盔综合显示瞄准系统(HIDSS)。凯泽电子公司(现隶属于罗克韦尔柯林斯公司)负责为科曼奇项目设计开发头盔综合显示瞄准系统。头盔显示器向飞行员显示精确的武器和飞行角色,使飞行员能够一天24小时抬头飞行。这款头盔显示器采用了light solid light有源矩阵液晶显示(AMLCD)技术。该系统采用双组件结构设计。在飞机预定组件中,使用了具有35× 52的大视场的模块、双目和双物镜光学系统、高分辨率(SXGA水平-1280× 1024像素)、电磁跟踪传感器及其驱动电子组件。飞机保持部件作为武器和光电系统的一部分储存在飞机上。光学系统可折叠,只能使用单目镜和单物镜,或者使用双筒望远镜和双物镜。该系统的驾驶员耳机重量为1770g,并且它还具有可选的40度弱光(低亮度)电视模块,重量为2000g。

船上的电子设备非常现代化,有两台冗余任务计算机和三套数据总线:

军用飞机目前使用的1553B标准总线;

高速光纤总线;

超高速光纤总线。

以上三者可以互为冗余。只要一套正常,机载设备数据就可以交叉链接。

RAH-66将装备ITT工业公司航电分部的AN/ALQ-211综合射频对抗装置(SIRFC),用于自卫电子对抗。SIRFC具有雷达预警和干扰功能,可以保护飞机免受雷达制导导弹的攻击。该系统采用开放式结构和模块化设计,适合装备各种型号的飞机。除了传感器融合、态势通报、雷达预警和电子对抗等功能外,还具备基于作战任务要求的电子支援措施能力。