為什麼黑鷹直升機會誕生?需求決定一切,美國陸軍的空降部隊之路

2022-01-09 旋翼飛行器

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從傘降到直升機——空降部隊的重要性

憑藉其響應速度和部署精度,運輸型直升機(Transport Helicopter)能夠快速將作戰部隊投入戰區,這種航空器的出現深刻改變了現代局部戰爭的形態。在1944年6月份,隨著盟軍準備強行登陸法國被佔領區的沙灘——諾曼第(Normandy),他們有成千上萬的傘兵作為先頭部隊,還有更多的空中突擊部隊和由大量的突擊滑翔機投運的裝備。縱觀整個「諾曼第登陸」,空降和空中突擊部隊在促成此次行動成功方面發揮了至關重要的作用,但是從另一方面來說,這些部隊強行登陸(包括傘降以及突擊滑翔機的損耗)所花費的成本和代價是「難以估量」甚至「令人恐懼」的。

諾曼第登陸行動

隨著二戰進入尾聲,空降部隊的未來卻籠罩上了一團疑雲。在二戰期間,幾乎每一次重要的傘降行動都會伴隨著數量巨大的兵員傷亡。但至此為止,傘降部隊仍然是進行遠距離奔襲突擊作戰的「唯一選項」。因為沒有更好的選擇,傘降部隊在美國陸軍的結構體系中仍然保持著相當的地位。不過,此時空中突擊作戰行動已經在進入發展大跨越時期的「前夕」了。

傘降部隊對於上世紀早些年的大規模作戰而言算是不可或缺的

運輸型直升機(配備有基本的武器裝備)作為一種戰區兵員運輸的航空器的潛力很快就被軍事戰略家所發現。第一種真正實用的直升機誕生在上世紀30年代末、40年代初,儘管當時西科斯基開發的這種輕小型單旋翼帶尾槳直升機其性能仍然很有限——只能運送基本的信件,也不具備客艙——但是其運送兵員、裝備和物資的潛力卻得到了充分的認可,樂觀的美國軍方戰略家認為直升機勢必能夠成為一種可以飛越敵方防線,朝著目標戰區投運任何他們想要投運的東西的航空器。

△簡明的早期直升機發展歷史,1939年西科斯基VS-300型直升機的誕生意味著真正實用的直升機出現了

在東北部半島作戰中,美軍很有限的應用了直升機參與作戰,效果勉強符合預期,但當時主要是作為醫療後送的航空器而存在的。之後,英國在馬來半島、法國在阿爾及利亞都成功地「展示了」直升機在局部作戰中的出色能力。然而,早期的直升機畢竟性能相當有限,負載能力弱、可靠性差,所以其任務適用範圍仍然相當小。

不過在看到英國和法國在蘇伊士、馬來半島和阿爾及利亞等地區成功有效地應用直升機進行戰術部署之後,美國陸軍心動了,並很快決定要大力推進其自有的直升機空降突擊戰術概念。一名曾在婆羅洲參與軍事任務的英國軍官曾經說過:

「於我而言,6架直升機加上60名士兵遠比600名徒步作戰的士兵來得更有價值。」

這句話無疑說出了美國陸軍當時的心聲,在美國陸軍高官的積極推動之下, 很快他們就成立了第一支全面裝備直升機的作戰單位——第1空中騎兵師(1st Air Cavalry Division)。

從休伊到通用戰術運輸機——美國陸軍的「野望」

不得不說,美國陸軍還是很幸運的。在他們推動直升機戰術的同時,渦軸動力的直升機開始出現了,配備有渦軸發動機的直升機其可靠性大幅提升、運載能力也大有增強,這樣一來,就把美國陸軍的「直升機機隊野心」真正推向了實際可行的階段。

在中南半島的熱帶雨林中穿梭的貝爾UH-1休伊直升機絕對是美國越南戰爭最具辨識度的畫面。數以千計的休伊直升機被美國陸軍投入到了越南戰場,這些直升機呼嘯而過,或將美國大兵投入前線,或將傷員病員運往後方。可以說,休伊直升機是美國陸軍在越南戰場上至關重要的航空器,沒有之一,不過隨著越南戰爭越來越膠著,到上世紀60年代中期,美國陸軍開始考慮更換一種新型的直升機來代替休伊。

△活躍在越南戰場的UH-1休伊直升機

休伊直升機可謂是軍用直升機的先驅,而當裝備渦軸發動機之後,這些直升機的性能增幅相當顯著,讓美國陸軍看到了軍用直升機性能有進一步增強的巨大潛力。熱休伊直升機當然不是美國陸軍心目中最理想的戰爭機器,儘管這位老將在越南戰場上的表現還是相當出色的,不過該機也確實很脆弱——大量的休伊直升機被北越的地面火力輕易摧毀,傷亡慘重。所以到了六十年代後期,美國陸軍開始提出一個新的需求:他們需要一種新型的、作戰能力更強的機器來最終取代在役的休伊直升機。

這一項需求在1972年1月份被美國陸軍明確為一份赫赫有名的項目,也就是「通用戰術運輸飛機系統」(UTTAS;Utility Tactical Transport Aircraft System)。美國陸軍要求直升機製造商們為其提供可行的方案,這種方案需要是一架新的直升機,相比休伊直升機,它需要能夠承載更大的載荷、以更快的速度飛行並能夠飛越更遠的距離。與此同時,相比所有的早期直升機,這種全新的直升機還需要有更強的自我防護能力和可靠性,以使其能夠在形勢複雜的戰場上生存下來。

△在越南戰場,休伊直升機的墜毀可算是美軍的日常

很多公司都像美國陸軍提交了方案建議書。最後的兩家競爭者就是波音·伏託爾和西科斯基公司。兩家公司都被要求製造5架原型機,其中3架要用來進行飛行測試,剩下兩架則用來進行地面測試。西科斯基公司的優勢就是早在美國陸軍提出該項目之前就已經著手進行了大量的新技術的試驗,希望藉此來探索能夠用於發展新型直升機的尖端技術,這些試驗大部分都在改裝的S-61和S-65型運輸直升機上進行,除此之外,西科斯基公司還著手打造了一架武裝直升機S-67(當時慣常被成為炮艇直升機/Gunship Helicopter)。

△西科斯基公司的S-67武裝直升機,該機以出色的機動性聞名,但最後墜毀了

通過各種試驗性質的項目探索,西科斯基公司積累了大量新技術,在此基礎上,西科斯基通過公司內部競爭篩選的方式,最終打造出了內部代號S-70的競標方案。而波音·伏託爾公司給出的設計方案則是一種採用複合材料主旋翼系統的直升機,被稱為模型237。兩家的競標方案提交給美國陸軍之後,分別被定性為YUH-60A和YUH-61A(其中Y一般就是指代原型機的意思)。兩種直升機的動力裝置都是採用的通用電氣(GE;General Electric)的T700型發動機。1974年10月17日,西科斯基公司的UH-60A率先完成了首飛測試,六周之後,也就是11月29日,波音·伏託爾公司的YUH-61A也進行了首飛測試。

△波音·伏託爾公司打造的YUH-61A直升機

超出美軍預期——西科斯基奪得「通用戰術運輸機」勝利果實

「通用戰術運輸機」對美國陸軍而言是其發展過程中的重要一筆,所以美國陸軍上下對於此次項目競標都非常重視,為此,從1976年開始,美國陸軍對競標直升機展開了相當全面且嚴格的評估工作。當時,美國陸軍由於受到越戰的影響,最看重的就是直升機的可靠性和生存能力,而關於這些方面的考驗很快就來了:在一次原型機的飛行測試中,一架YUH-60A發生了嚴重的墜機事故。在早期的設計評估中,這種程度的墜機事故很有可能會導致機組成員的嚴重受傷,然而事實上,儘管該機在墜落過程中,旋翼由於猛烈擊打林木導致整個旋翼系統受損嚴重,但是機組成員卻幾乎沒有任何嚴重受傷。更讓美國陸軍的高官印象深刻的是當救援部隊趕到墜機地點為這架原型機更換了一套全新的槳葉之後,該機竟然還能自行飛離林區,根本不需要任何其他航空器的幫助!

△早期的YUH-60A型直升機

1976年11月23日,美國陸軍正式通知西科斯基公司成為了「通用戰術運輸飛機系統」項目的最終獲勝者。西科斯基公司也順利時收到了美國陸軍的第一筆訂單:3架預生產型的直升機和15架生產型的UH-60A直升機,此時,美國陸軍也正式賦予了這種新型直升機一個響亮的名字「黑鷹」(Black Hawk)。1978年10月份,第一架生產型的黑鷹直升機完成了首次試飛,並在次年夏天進入了美國第101空中突擊師。1983年,黑鷹直升機於格林納達地區完成了其首次實戰亮相,在此次參戰中,黑鷹直升機以優異的性能證明了該機的作戰損傷耐受性能達到了美國陸軍的期望。有一次,一架黑鷹直升機在飛越過程中遭受到了來自地面的猛烈機槍和機炮火力攻擊,並最終在防空高射炮的密集轟擊情況下倖存下來了,事後,美國陸軍針對此次防空火力的打擊密度進行了UH-1休伊直升機的生存可能性進行了推演,結果表明,休伊直升機大概率無法生還。

△1983年,在格瑞那達地區行動的黑鷹直升機

相比於休伊直升機,黑鷹直升機更快、更可靠並且負載能力更大,所以它當之無愧成為了美國陸軍的主力通用運輸直升機,從此開始為美國陸軍的各種戰術兵種進行垂直兵員運送任務。

面向需求,創新取勝——傑出的UH-60A設計

UH-60A頂部視圖,黑鷹直升機獨特的槳尖後掠設計清晰可見

從設計上來說UH-60A仍然採用了經典的單旋翼帶反扭矩尾槳布局,其中主旋翼和尾槳都是4片槳葉。在早期的黑鷹直升機設計中,其水平尾翼及操縱舵面的組合(也就是「安定面」)被安裝在垂直尾翼的靠近頂部,不過到了後來的生產型黑鷹直升機中,這個水平安定面就被移動到了垂直安定面的底部。黑鷹直升機的旋翼槳葉抗彈擊損傷容限非常高,一方面是得益於黑鷹較寬的槳葉弦長設計,另一方面則是得益於槳葉先進的結構設計。該機在槳葉結構設計中大量採用了複合材料和玻璃纖維材質,並採用了鈦材翼梁,槳葉的前緣還採用了鍍鎳設計,進一步增加了槳葉的牢靠程度。黑鷹直升機的尾槳也是複合材料製造的,並且設計了20°的傾斜角,而並非像例常直升機那樣尾槳平面是豎直的,據說這樣的設計一方面可以降低尾槳噪音,另一方面還可以提供部分尾部升力,以提供更大的重心變化範圍。

△黑鷹直升機的正視圖,可以看到其尾槳傾斜的角度

最早的黑鷹直升機原型機和生產型號不同的地方還有原型機設計了一個固定迎角的安定面,最初的迎角設定會導致該機產生不合理的抬頭現象,為此,設計師們只能通過反覆試驗來改變安定面配置來確保機身的姿態穩定性。原型機還設計了可收放的起落架尾輪,並且有著不一樣的機身和發動機排氣設計。

除了性能需求之外,美國陸軍對於先進武器裝備還有一個重要的要求就是需要它能夠方便、快速地部署到世界各地。美國陸軍對於「通用運輸機」提出的相應要求是新型直升機應該能夠在進行工作量最小的拆卸任務之後就能夠通過標準的美國空軍運輸機運輸。由此,黑鷹直升機採用了長而矮的設計,而且主旋翼又採用了簡單的可收縮設計,使得該型直升機能夠通過簡單的槳轂調整和槳葉摺疊之後就裝入到洛克希德C-130大力神運輸機中。C-130能夠運載一架黑鷹直升機,而洛克希德C-141B星式運輸機則能夠運輸兩架黑鷹直升機;洛克希德C-5銀河運輸機能運載六架黑鷹直升機。不過後來美國空軍用波音公司的C-17環球霸王Ⅱ取代了C-141B,C-17的運載能力更強,可以一次運輸3架或者4架UH-60(取決於不同配置)。

UH-60A直升機由兩臺通用電氣T700-GE-700渦軸發動機提供動力,每臺發動機設計功率為1560軸馬力。這是一型在品質上能夠與黑鷹直升機「媲美」的發動機,可靠性同樣相當出色。這些發動機即便在遭受能夠漏光所有機油的戰鬥損傷之後,仍然能夠保持至少30分鐘的正常運轉時間。為了啟動主發動機並且在地面開車的時候提供動力,黑鷹直升機還配備了一臺T62T-40-1輔助動力單元(APU;Auxiliary Power Unit),這臺發動機能夠提供100軸馬力的功率,其位置被安排在兩臺主發動機的中間。黑鷹直升機的油箱也都設計了裝甲防護,能夠抵禦輕型武器的火力打擊,同時也是防撞擊的。UH-60A的最大速度在263千米/時左右,不過該機的最大巡航速度一般都在233千米/時上下。在標準的油箱配置下,UH-60A的不加油航程大概在587公裡左右。

UH-60A採用了輪式起落架,配備了重型減震器,能夠在硬著陸的情況下保護全機免受損傷。三點式輪式起落架其中兩個主輪在機身前側,一個尾輪在機身後側。UH-60A也能改裝寬大的滑雪板式起落架,從而使其能夠在沼澤地面或者冰雪地面起降。

△黑鷹直升機的側視圖,可以清晰看到起起落架輪的位置排布

UH-60A能夠搭載3名機組成員,包括兩名飛行員和一名機工長或者炮手,三名成員座椅都有裝甲防護,這些裝甲能夠耐受23毫米的炮彈打擊。正常情況下,後部客艙可以容納11名全副武裝的美國陸軍步兵戰士,而如果是在緊急情況,黑鷹還可以拆除部分機載設備,最多容納20名全副武裝的步兵。如果把8張兵員座椅拆除的話,UH-60A還可以裝在4副擔架,從而承擔醫療後送任務(MEDEVAC)。UH-60A的機艙兩側都裝備了滑門。

△這是一架醫療後送配置的UH-60A黑鷹直升機

UH-60A的腹部掛鈎可以承受8000磅(約3629公斤)的外部負載,這足夠該機吊起一門105毫米的火炮或者一輛輕型軍用悍馬。

自我防護方面,UH-60A可以在座艙後方的側窗上掛載一挺機槍。在UH-1休伊直升機上,機槍是直接安裝在側滑門處的,但是美軍很快就發現這樣安裝使得兵員進出直升機艙特別不方便,所以在黑鷹上就改為掛載到側窗上了。早期的UH-60A上裝備的是安裝在M144武裝子系統上的M-60D 7.62毫米機槍,後來更換為通用電氣的M134 7.62毫米 6管加特林輕機槍,也有些UH-60A裝備的是FN MAG機槍的衍生型號M240。UH-60A也會裝備M130通用撒布器,從而可以投放箔條或者紅外幹擾彈來保護自己。

△在兵員投送方面,黑鷹直升機的效率可謂相當之高

美國是「直升機大國」,美國軍方在役的直升機數量可能比世界上其他國家在役的所有直升機加起來還要多,其中黑鷹、阿帕奇、支奴幹、超級種馬、魚鷹等直升機(或者傾轉旋翼機)對於大多數人來說都是耳熟能詳,但是如果說一定要從其中選擇一架直升機作為美國直升機(「American Helicopter」)的象徵的話,我認為那必定就是黑鷹直升機——只要有美國軍隊部署的地方,你總能看到黑鷹直升機

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