首架採用電傳操縱飛控的生產型直升機,德國的軍用直升機NH90

2020-12-25 旋翼飛行器

隨著1989年柏林圍牆的倒塌,德國開始專注於國內的和解與統一。對彼時的德國而言,全世界的國防裝備項目似乎都該接受嚴苛的全面審查和批判,因為「分裂歷史的終結」似乎使得這些「戰爭武器」在一夜之間全部過時了。同樣,由於不再存在一個統一且強大的威脅,泛歐洲的武器裝備項目都開始暫緩腳步,甚至停滯不前。

然而,到2002年的時候,德國對北大西洋公約組織(NATO;North Atlantic Treaty Organization)駐阿富汗「任務」的支持改變了該國長期以來在海外部署作戰力量方面的立場。這也是他們及其新式武器裝備「首次」參與正式局部作戰——其中,本文的主角NH90直升機扮演了最為關鍵的中心角色。

NH90——一架先進直升機的誕生之路

在上世紀八十年代,幾個歐洲國家開始進行軍事項目的合作,試圖來充分發揮規模經濟的優勢。當時,法國、德國、義大利和荷蘭開始合作開發一種專用的新型直升機,以此來滿足北約所提出的戰場支援和海上任務的需求。為此,NHI直升機公司(NHIndustries)應運而生,該公司由歐洲直升機公司(現如今的空客直升機公司)、萊昂納多直升機公司和福克飛機結構公司合資打造。

到了九十年代,冷戰結束了。飛行器玻璃駕駛艙的改革正在進行,而直升機座艙系統自動化嘗試也正在推進。由於歐洲的武裝部隊特別追求一種能夠融入民用領空、法規和流程的直升機,為此直升機製造商在訂單規模方面的損失在「複雜性」方面得到了彌補。

△圖為NH90直升機的第二架原型機的首飛

1995年,NHI公司試飛了NH90的原型機——這是「四邊聯盟」為10年之前所敲定的需求而付出的努力結晶——甚至可以說是歐洲航空工業的雄心壯志之花。這種出色的直升機被設計成完全電傳操縱飛行,也就是說飛行員和旋翼之間沒有任何的機械操縱連接,這是在以往的所有生產型直升機上都沒有嘗試過的。不過設計師最開始也沒有敢對這種革新的技術打包票,所以NH90早期原型機都配裝了備用的手動機械操縱備件,直到2004年,第三個原型機誕生,這套備用操縱系統才被拆除。

△在執行救援任務之前,機組成員檢視NH90直升機

那時候,世界「格局」也已經改變,北約被捲入了阿富汗戰爭,德國軍方對於先進武器裝備的緊迫感也隨之而來。2006年,在德國聯邦國防軍高官翹首以盼的目光中,他們終於接收到了屬於他們的第一架戰術運輸直升機(TTH;Tactical Transport Helicopter)型號的NH90。

在NH90的時代,戰術指揮官和飛行員都不再需要在紙面上做任何工作了,所有的任務規劃都通過數位化的系統完成。舉個例子來說,如果要對五架直升機的小分隊進行任務規劃,那麼任務指揮官只需要把任務直接輸入到五臺DIDs(直接輸入設備;Direct Input Devices)中,通過這種數位化系統,一個簡單的訓練任務,指揮官只需要十分鐘就能安排好所有的工作。當然,如果是大型訓練任務,那麼指揮官的工作會更複雜一些,因為這些DID設備將能夠把直升機、飛機以及其他參訓單位聯繫到一起。

△這是一架執行艦載任務的NH90直升機

諸如此類的現代化數字系統有效提高了機組人員對於友軍和威脅單位的環境態勢感知,並提供了諸如GPS導航等功能。此外,這些系統對於現代作戰戰術的部署也至關重要,畢竟現代作戰戰術相當依賴於高速數據傳輸來實現實施作戰部署從而跟上瞬息萬變的戰場情勢。

△一架NH90直升機在一次訓練任務中救起兩名傷員之後起飛

數位化高度集成的先進直升機系統

在NH90直升機上,數位化系統的集成已經超越了任務系統和航電設備的範疇,直接觸及到了飛行控制系統本身。

每種系統都是多重餘度設計的,這也就意味著一套系統失效了,飛行員仍然能夠掌控全局,繼續飛行。而NH90直升機的飛行控制系統,採用了四重餘度的概念,這種四重餘度的設計不僅能夠實現傳統意義上的電子系統故障恢復能力,而且在實際飛行中也能夠更好地抵禦戰爭損害,這是因為在直升機中部署電傳操縱飛行控制系統的關鍵部件比機械操縱系統的部署更容易。

△正在參與一次聯合傷員救護訓練任務的NH90直升機與士兵們

NH90的入役主要是接替了此前在歐洲軍中廣泛服役的貝爾UH-1D型通用直升機——這是一種德國製造的授權生產版本的「休伊」直升機。NH90和UH-1D可以說是完全不同的兩種直升機,無論是從尺寸、重量還是複雜度方面來說。10.6噸的NH90能夠直接通過外掛運輸的方式直接吊起3噸重的UH-1直升機。「休伊」在歐洲軍中聲譽頗高,被飛行員稱為「戰馬」,一般來說,除了受到致命的戰鬥損傷之外,「休伊」直升機通常能夠在戰場上存活到最後。

△德國軍方的UH-1D型「休伊」直升機

但是,NH90的設計則需要面向一個完全不同的現代化程度很高的戰場,在這個戰場上要生存下去,顯然需要面臨更大的挑戰:他們需要採用電子戰系統來保護該機免受任何可以在黑暗中執行打擊的敵方武器威脅,同時也需要保證強大的夜間飛行能力,從而保證其潛入突擊能力。

NH90直升機配備了一套障礙告警系統,這個系統可以向機組成員警告直升機周圍的電線、塔柱甚至是各種樹木。在面對近距離敵人的時候,該機還可裝配各種自我防禦性武器來應對,比如說FN Herstal M3M .50口徑的機槍或者7.62毫米的萊茵金屬公司的MG3機槍。TTH型NH90直升機能夠容納16名士兵,並且在正常的載荷重量下,該機攜帶的燃料足夠維持3小時30分鐘的續航時間。

△這是一架執行救援任務的NH90直升機,兩名門炮手操縱兩挺FNHerstalM3M.50口徑的機槍執行掩護任務

NH90作為首架採用電傳操縱飛控系統的生產型直升機,配備了一套四軸自動控制系統,併集成了通信、導航和任務系統套件等一整套現代化航電系統。其所有的信息都將通過五個平板顯示器和集成的Thales TopOwl頭盔式視覺顯示器(HMSD;Helmet Mounted Sight Display)展示給飛行員。不過在大多數情況下,HMSD系統已經能夠為飛行員提供足夠的飛行操縱輸入和環境感知信息,所以他們在大多數飛行狀態下只需要關注HMSD系統所展示的信息就足夠了。

△TopOwl的HMSD頭盔式視覺顯示器系統

所有的這些是技術都是有代價的。雖然在該機服役期間可以逐步地靈活地進行機隊的升級工作,但是這些升級任務仍然需要足夠的時間。所以現在歐洲武裝部隊一般都是採取了混合型號的機隊配置方案,許多型號仍然處在早期的「初始作戰能力」(IOC;Initial Operational Capability)層次,有一些則處於「全面作戰能力」(FOC;Full Operational Capability)層次,當然還有一些型號則屬於近期「維護版本」1(MR 1;Maintenance Release 1)。

NH90直升機的實戰考驗與遇到的問題

2013年,來自德國第10運輸兵團的NH90直升機被派往阿富汗執行醫療後送和護衛任務,這些NH90直升機在那裡執行了為期18個月的飛行任務,實際任務效果表明該機能夠在各種環境下良好地執行軍事任務。

用該機隊指揮官的話來說就是「任務效率達到了100%」,換句話說,在整個任務過程中,這些NH90直升機都沒有碰上任何不得不中止任務的技術故障。這也是NH90直升機首次被部署到德國以外的地方,事實證明,此次部署無論是對於NH90直升機還是對於其機組成員來說都是一次至關重要的考驗和「學習經歷」,尤其是在日落之後,沙漠之中的強烈黑暗之中,那裡沒有任何「文明國度」才會有的輝煌燈火,那裡只有徹頭徹尾的暗夜,這是NH90飛行員在德國的訓練基地從未見識過的景象。

在這種程度的黑暗中,飛行員即便戴上夜視鏡(NVGs;Night Vision Goggles),能見度依然還是不夠。所以NH90直升機的機組成員就會利用前視紅外設備(FLIR;Forward Looking Infra-Red)生成的圖像直接投射到頭盔顯示器中,並將攝像機調整到頭盔的位置。這樣的設置就給飛行員提供了一種完全不依賴與環境光的紅外圖像世界,從而確保他們能夠有足夠的能見度,保障飛行安全。

在這次部署到阿富汗的任務完整之後,這支NH90直升機機隊也被派遣到馬利共和國執行聯合國的綜合維穩任務。

地勤人員對NH90直升機在沙漠中執行任務的出色表現感到非常驚訝,很多人甚至認為NH90是他們所見過的沙漠飛行性能最好的直升機,不過也存在一些問題。在阿富汗的時候,主要問題就是溫度變化的問題。在夜間,NH90直升機被放置在帳篷中,但是溫度仍然非常低,當白天降臨,這些直升機從寒冷的帳篷中轉移到炎熱的環境中的時候,其溫度就會發生劇烈變化,由此導致該機的電子設備中出現了一些奇怪的冷凝物——水汽和灰塵混合凝結在一起,變得就像是混凝土一樣,這導致該機的電子設備出現了一系列的故障。

△在馬裡的沙漠地區執行任務的NH90直升機

而在馬裡的時候,被安放在帳篷中的NH90則能保持較好的溫度,但是較多的環境沙塵侵入到了「可更換單元」等電子部件,直接導致直升機運行過熱。不過當時維和部隊的NH90直升機零備件數量有限,關鍵人物懸而未決,所以機組人員只能拆開這些「可更換單元」直接清理沙塵。

與此同時,環境沙塵還嚴重影響了NH90直升機的其他部分,其中受到影響最嚴重的就要數旋翼槳葉了。在馬裡的四個月時間裡,沙塵侵蝕導致78副槳葉受到嚴重侵蝕,而技術兵修復槳葉的速度遠遠趕不上沙塵損壞槳葉的速度。後來在實際飛行中,有一名技術兵想出了一個主意——用一種膠帶給槳葉進行「貼膜」——這種技術在其他飛行器上已經算是很常見了,但是在NH90直升機上還是首次嘗試,不過此次嘗試顯然是成功的,在應用這項技術之後,NH90旋翼槳葉的沙塵侵蝕破壞問題基本上都被根除了。

展望未來——飛行員的培養是重難點

在阿富汗和馬裡的部署毫無疑問證明了這樣一架技術複雜度很高的直升機能夠在充滿對抗性的敵對環境中執行任務,但是要確保任務的達成率的話,仍然對機組成員的心理素質和經驗水平提出了很高的要求。所以在NH90直升機飛行員的培養方面,德國武裝部隊也感受到了壓力:為這樣一架先進的直升機培訓專業飛行員非常耗時,一般來說,從頭開始培養一名NH90直升機飛行員需要三到五年的時間,而把一名現役的其他直升機飛行員培養為NH90直升機飛行員的話,那麼整個培訓過程正常也需要兩年半,在成為NH90飛行員之後,還要進行一些其他軍事任務的專門培訓,這項工作的周期一般會達到3年,換句話說,一名士兵22歲開始參加飛行訓練的話,當他具備駕駛NH90進行作戰任務的時候,他已經30出頭了。目前德國第10運輸兵團的NH90直升機機隊有29名這樣的飛行員,他們的平均年齡已經達到了41歲。

△NH90直升機座艙內部場景,大量數位化航電系統的集成一方面降低了操縱難度,但是要對所有的任務指令熟記於心仍需要大量的培訓工作

在維護工作方面,NH90直升機有一套複雜的維護時間表,相比該機的「前任」UH-1D「休伊」直升機,NH90對於維護工作的需求更大,德國軍方按照兩套維護計劃表對該機執行檢修工作,其中一套是基於飛行時間規劃的,另一套則是基於日曆規劃的。不過總體來說,該機的維護性還是相當出色的,很多人都認為該機和他的「前任」UH-1D「休伊」直升機一樣堅固耐用。當然也有少量批評的聲音,批評者認為該機的維護周期較長,而且該機的戰場生存能力也缺乏足夠的考驗。

△NH90直升機已經出口到了超過10個國家和地區

無論如何,德國軍方面前對於NH90直升機仍然保有積極樂觀的態度,並且對該機的未來發展寄予厚望,目前他們一方面在持續進行著NH90直升機的現代化改進工作,同時也在積極聽取批評的聲音,嘗試提升該機的戰場生存能力。

相關焦點

  • 涵道風扇尾槳,電傳飛控系統——科曼奇直升機如何解決美軍痛點
    圖——科曼奇直升機# 電傳操縱飛行控制系統在輕型直升機試驗項目中,美國陸軍逐步開始關注直升機的「空中優勢」,由此對項目產品的空中機動性提出了相當的要求,以確保其具備較強的生存能力。因此,波音-西科斯基在設計中針對性地設計了獨特的電傳飛行控制律和相應的旋翼操縱系統。
  • 德國海軍接收首架NH90「海獅」直升機 「海虎計劃」已經披露
    近日,德國海軍終於接收了首架NH-90NTH「海獅(SeaLion)」艦載直升機,標誌著一個全新時代的開始。德國海軍航空兵司令託爾斯滕·博布津(ThorstenBobzin)在接收首架NH-90NTH的儀式上表示,德國海軍現在已經開始接收「海獅」,還將在12個月內籤訂採購「海虎(SeaTiger)」艦載反潛直升機的合同,防止2025年「山貓」反潛直升機退役之後,出現的裝備真空狀況。
  • 挪威空中救護基金會接收全球首架空客H145直升機
    中國航空新聞網訊:日前,空中巴士直升機向挪威空中救護基金會交付了首架新型五槳葉H145直升機。通過在奧斯陸附近開設第一個基地和使用一架租自德國的BO105直升機,挪威空中救護基金會將直升飛機緊急醫療服務(HEMS)真正帶到了挪威。如今,挪威空中救護隊在挪威共運營了13個HEMS基地,並在丹麥運營了4家HEMS基地,這些基地全部使用了100%裝備Helionix系統的H135和H145直升機機隊。此次交付的新款H145直升機將致力於協助基金會改善直升機緊急醫療救助運營的重要工作。
  • S-76,西科斯基打造的第一架純商用直升機,到底可靠嗎?
    西科斯基傑出商用直升機的誕生1975年,西科斯基公司開始意識到他們不能夠幾乎完全依賴軍用直升機訂單來維持公司的正常運轉,因此,為了增大商用直升機訂單在該公司收入中的份額,S-76型直升機應運而生。大量採用UH-60軍用黑鷹的尖端技術——S-76的設計特點S-76型直升機的設計目的是為了海上石油市場提供服務,以滿足當時主流的石油勘採商在半徑400海裡的離岸石油任務中運載12名乘客和2名機組成員的需求,配備漂浮設備,並能實現A類儀表飛行規則。
  • 貝爾直升機使用Mentor的Capital軟體縮短電氣系統集成時間
    貝爾直升機獲得這一進步得益於Mentor Graphics® Capital®產品系列帶來的革新性技術。Bell 525 Relentless是首架採用電傳飛控(fly-by-wire)的商用直升機,預定於2014年首飛。
  • 美國軍用直升機知多少?
    西科斯基CH-53E「超級種馬」(Sikorsky CH-53E Super Stallion),是美國西科斯基飛行器公司所出品的軍用直升機,是美軍最大和最重的直升機,海軍官兵們戲稱它為「颶風製造者」,主要為美國海軍陸戰隊服務,充當運輸重型貨物及吊掛重型機具等之任務。
  • 直8、直9、直10、直15、直19、直20,這些直升機作戰用途是什麼?
    直-8先後發展出反潛警戒型、遠程偵察型、通用運輸型、醫療救護型、空中預警型、海上防衛型,空降搜索型等軍用型號,此外還有AC313民用型直-10是我國研製的第一種專用武裝直升機,綽號「霹靂火」。該機採用縱列階梯狀雙座艙設計,機身外形具有一定隱身特徵,具有較小的雷達截面積。
  • 德國海軍開始列裝NH90多用途直升機
    據verticalmag網站2020年6月4日報導,空客直升機公司曾在2019年10月開始向德國聯邦國防軍裝備、信息技術和現役保障聯邦辦公室(BAAINBw)交付NH90「海獅」直升機,德國海軍6月4日正式列裝這種多用途直升機。
  • 資料:直升機的發展簡史
    世界上第一種試飛成功的直升機    1938年,年輕的德國姑娘漢納賴奇駕駛一架雙旋翼直升機在柏林體育場進行了一次完美的飛行表演。這架直升機被直升機界認為是世界上第一種試飛成功的直升機。    1936年,德國福克公司在對早期直升機進行多方面改進之後,公開展示了自己製造的FW-61直升機,1年後該機創造了多項世界紀錄。這是一架機身類似固定翼飛機,但沒有固定機翼的大型雙旋翼橫列式直升機,它的兩副旋翼用兩組粗大的金屬架分別向右上方和左上方支起,兩副旋翼水平安裝在支架頂部。槳葉平面形狀是尖削的,用揮舞鉸和擺振鉸連接到槳轂上。
  • 兩棲攻擊艦即將問世,直升機家族大盤點,誰先上?
    075型兩棲攻擊艦採用直通甲板,能搭載至少30架直升機,可同時起飛4架直升機,這將是目前世界所有兩棲攻擊艦中搭載直升機最多的機群;在我國擁有垂直起降戰鬥機之前,我兩棲攻擊艦隻能搭載直升機,哪些直升機能夠上艦,組成戰鬥系列,格外值得關注。直-10是我國研製的第一種專用6噸級武裝直升機,綽號「霹靂火」。
  • 雅克-24,失落的蘇聯「支奴幹」縱列雙旋翼重型直升機
    但很少有人知道雅克設計局也曾研製過一款重型直升機與著名的米裡直升機設計局爭鋒,並且該機採用了少見的縱列雙旋翼布局,堪稱俄版CH-47「支奴幹」。 1951年9月二戰結束後不久,為了讓蘇聯在直升機研發戰佔據世界主導地位,並滿足蘇聯空軍對軍用直升機的裝備需求,史達林在與蘇聯航空界泰鬥會晤之後,發布了研製兩種直升機的命令。
  • 作戰需求催生、天才設計而成——史上最大直升機米-12的誕生
    米裡直升機試驗設計室的設計師們也認為,運輸直升機的尺寸和載荷還是可以進一步增加的——要想將這一觀念付諸實施,就需要研製一種可垂直起降「飛機」,它能夠運送20噸以上的軍用單件貨物。1959年,米裡設計局開始其最初的超大型重型運輸直升機的項目研究工作,這種直升機被命名為V-12,代號為伊扎爾65(Izdeliye 65)。
  • 新疆首架直升機旅遊飛機起飛
    圖1:由新疆宏景集團投資的新疆首架旅遊直升機在位於烏魯木齊縣南山的「絲綢之路生態圓」正式起飛,從而填補了新疆航空旅遊業的空白。(中新社記者程勇攝)  新疆新聞網烏魯木齊6月18日消息:6月17日,由宏景集團投資的新疆首架直升機旅遊飛機在風景秀麗的平西梁「絲綢之路生態園」內正式起飛,從而填補了新疆航空旅遊的空白。
  • 「American Helicopter」,黑鷹:能叫這名字的直升機,捨我其誰
    西科斯基公司喜歡把UH-60黑鷹直升機叫做「美國直升機」。該機的服役時間已經快近世紀,目前,有超過1500架黑鷹直升機在世界各地的正規軍以及後備部隊中服役,它更是美國陸軍航空兵直升機機隊的中流砥柱。可靠、耐用、配上絕佳的性能, 黑鷹直升機被世界各地的武裝部隊廣泛應用到了軍事領域的方方面面,從作戰到維和、從禁毒到救災、從醫療後送到運送總統,你簡直可以在世界任何一個「航空角落」找到黑鷹直升機的存在。從性能上來講,黑鷹本來就被打造成了一種能夠飛往世界任何一個角落作業的直升機。
  • 菲律賓空軍採購20架UH-1H「依洛魁」直升機(圖)
    1H「依洛魁」直升機,該型直升機將裝備新型的後勤配件。  H?1是從大戰後到今天,世界上使用最廣泛、知名度最高的軍用中型多用途直升機,綽號「休伊」,但更多的時候用「依洛魁」。H?1由美國貝爾公司研製,公司內設計代號為貝爾204、貝爾205等。H?1在研製初期的型號曾稱作H?40,進入預生產時型號改稱HU?1。1963年,美軍整頓軍用機型號命名法時,才最終改為UH?1(即H?
  • 全球3噸級民用直升機發展特點和展望
    2019年6月,首架5槳葉H145原型機實現首飛,2019年8月第2架原型機首飛。空客直升機公司計劃於2020年完成該型機的取證。貝爾429本身即是貝爾427升級時衍生出來的產品,原編號為貝爾427i。
  • 2019天津直博會首架參展直升機平安抵達
    AC313直升機通過加裝機腹式水箱系統和水炮系統,可用於城市高層建築火災的撲救工作,填補了國產直升機應用於高層建築消防的空白。圖片:CHINACOPTER【環球網航空報導 特約記者 楊鐵虎】9月19日下午,航空工業直升機一架國產大型民用直升機AC313飛抵天津。這是首架抵達第五屆中國天津國際直升機博覽會現場的參展直升機。
  • 小國大裝備——Surion直升機(韓國)
    Surion直升機是韓國航空宇宙產業和歐洲直升機公司合作研製的雙引擎直升機,為韓國首架國產新型軍用運輸直升機。Surion裝備有韓國國產的新式XK13機槍。「Surion」是韓國語發音。「Suri」意為「雄鷹」,「on」表示「完美」,因此Surion有時也被譯為「完美雄鷹」或「雄鷹百分百」。