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[军事] 武装直升机中的一个绝对异类,南非AH-2“石茶隼”

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发表于 2021-1-17 09:10 PM | 显示全部楼层 |阅读模式


武装直升机中的一个绝对异类,南非AH-2“石茶隼”(上)

 Armstrong 空军之翼  2019-10-17

  在武装直升机届,南非的“石茶隼”(Rooivalk)武装直升机绝对是一个异类,这种外形独特的大型武直无论在设计还是研制上,都显示出小国南非对武装直升机的独特考虑。


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联合国维和涂装的“石茶隼”

战火催生

  上世纪70年代末和80年代初,陷入边境战争苦战的南非国防军(SADF)萌生了装备武装直升机的需求。


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南非空军的“云雀III”

  在边境战争期间,南非国防军出动直升机向前线部队运输补给并提供火力支援,但付出惨重代价,被击落5架“云雀III”(Alouette III)和4架SA 330“美洲狮”(Puma)直升机。鉴于普通直升机在现代战争中的脆弱性,南非国防军意识到专用武装直升机将能在接下来的冲突中发挥重大作用。该机不仅能被用于护航运输直升机,还能对地面目标实施打击,并有效地对付数量日益增加的苏联坦克。但南非由于种族隔离政策,1977年的联合国安全理事会第418号决议排除了南非外购武直的可能性,剩下的唯一选择只有自行研制。


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边境战争中的SA 330“美洲狮”

  虽然南非拥有独步非洲的国防工业,但研制武直仍然具有很大困难,从零开始研制全新武装直升机将涉及设计和开发许多关键子系统和组件,例如涡轴发动机和动力系统、主旋翼和尾桨系统以及减速器。鉴于技术基础以及全新研制大幅增加的资金和时间成本,因此南非人决定以现有直升机为基础研制新武直。


一鱼两吃

  在当时南非空军装备有两种主要法制直升机中,“云雀III”是一种诞生于60年代的轻型直升机,由于设计年代久远和发动机功率不足,并不是研发武直的合适机型。剩下的就只有“美洲狮”了,该机块头要大得多,并配备了更强大的发动机,为容纳更多设备和潜在升级提供了更广阔的基础。选择该机的另一个关键因素是在南非正在研制性能相当于“超级美洲狮”的国产运输直升机“羚羊”(Oryx),该机将具有更高的功率/重量比,以提高在非洲高温环境下的性能。


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与“茶隼”同源的“羚羊”

  因此南非人最终决定新武直直接沿用“羚羊”的旋翼、尾桨和动力系统,这将能降低研制风险和成本,也意味着该机将是一种最大起飞重量达8吨的大型武直,具有较大航程并能挂载诸多传感器和武器。这种后来被命名为“石茶隼”(Rooivalk是南非荷兰语红隼之意,但约定俗成的翻译为“石茶隼”)的武直被设想为一种敏捷、高度复杂的武装直升机,特别适用于对抗安哥拉战区的诸多威胁和T-55坦克。

  为了投石问路,1981年3月阿特拉斯(Atlas)飞机公司(1996年4月成为丹尼尔飞机公司)获得军方合同,设计和制造“阿尔法”XH-1轻型攻击/概念验证直升机。该机以“云雀III”轻型直升机为基础制造,保留了后者的发动机的传动系统,使用全新设计的双座串联座舱取代了原始驾驶舱,并在机鼻下方增加了20毫米机炮,起落架也被改成后三点式。该机在1985年2月3日首飞,试飞结果让阿特拉斯和南非空军确信专业武直概念是可行的,从而为研制“石茶隼”敞开了大门。


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“阿尔法”XH-1验证机


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XH-1的串列双座座舱

  “石茶隼”的设计始于1984年底。出于谨慎起见,阿特拉斯把两架SA 330L“美洲狮”直升机改装为“贝塔”XTP-1概念验证和系统测试机,用于测试“石茶隼”所需的武器、航空电子设备和材料。这两架直升机在机身两侧安装了武器短翼,在机鼻安装了光电观瞄转塔,并在机腹安装了20毫米GA-1机炮炮塔,对“石茶隼”所需的关键技术进行全面验证,其中一些技术被也应用在了“羚羊”直升机的研制中。


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“贝塔”XTP-1验证机


生不逢时

  由于武直研发的巨大难度以及南非空军一味追求高端系统,导致“石茶隼”的研制时程被大幅拖后,该机本来应该在80年代末与“羚羊”一起服役,结果直到1990年1月15日XH-2“石茶隼”XDM(实验开发型)原型机才下线,随后在2月11日首飞。1988年边境战争的结束导致南非国防预算大幅度削减,计划中“石茶隼”的采购数量也从36架被砍到12架,大幅推高了单机成本。


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“石茶隼”XDM原型机

  在预算紧缩情况下,南非空军认为“石茶隼”已经成为固定翼飞机的直接威胁,但该机却得到了南非陆军的广泛支持,部分原因是国产武装直升机的出现将能减少陆军对大量坦克的采购和维护需求。因此南非陆军为“石茶隼”项目提供了资金,帮助其度过了艰难的预算紧缩时期。

  尽管持续多年遭遇预算削减的困扰,但阿特拉斯仍继续致力于这种非洲唯一的武装直升机的研制,希望能在出口市场上博得一线生机。1992年阿特拉斯首飞了“石茶隼”先进验证型(ADM)原型机,随后在1996年11月又推出了工程开发型(EDM)原型机。


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“石茶隼”ADM原型机683号


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“石茶隼”EDM原型机672号

  阿特拉斯的坚持没有白费,1996年7月南非空军授予该公司12架AH-2“石茶隼”的订单。南非空军最初的装备计划为三个中队配备36架,但该国种族隔离时代结束后不断变化的政治形势意味着“石茶隼”不再是一项重要装备,最终决定只装备一个“石茶隼”中队,就是在布洛姆斯普鲁特空军基地重建的第16中队。该中队在1999年1月6日开始接受第一架直升机,比1996年3月的预定交付日期推迟了近3年。“石茶隼”的交付也相对缓慢,直到2004年3月才最终完成而不是计划中的2001年。尽管第16中队最终齐装满员装备了12架“石茶隼”,但完全作战能力迟迟无法生成,机队还偶尔遭遇停飞之苦,并且在服役初期未使用过比火箭和机炮更先进的武器。


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交付仪式上的“石茶隼”

  2005年8月3日,一架“石茶隼”在布洛姆斯普鲁特附近的一次失控降落中严重受损,机鼻部分折断且主旋翼受到严重损坏,机组人员自行爬出直升机没有受重伤。虽然该机受损严重无法维修,但南非空军并没有订购替换直升机,自那时起就只剩11架现役“石茶隼”了。


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第16中队的“石茶隼”

  “石茶隼”漫长的研发也意味着该机刚服役就已经过时,其航电在80年代时还算先进,但此时已经过时,这影响了该机的战斗力和出口潜力。2007年南非政府耗资9.63亿兰特(当时1兰特=0.125美元)对“石茶隼”实施升级,目标是使该机具备全面作战能力。2010年11月,升级后首架AH-2A“石茶隼”Mk 1在西开普省奥弗贝格空军基地的试飞和发展中心(TFDC)进行了试飞。试飞包括昼夜飞行、机炮射击以及对瞄准、通信和自卫系统进行评估。具备全面作战能力的Mk 1(也被成为Block 1F批次)需要进行近140项改进,南非空军11架“石茶隼”到2012年底全部升级完毕。


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升级后的AH-2A“石茶隼”Mk 1展示其武器装备

  2016年,丹尼尔公司开始为现有“石茶隼”机队实施Mk1.1升级,为该机增加导弹逼近告警系统和升级航电。2016年9月南非政府与丹尼尔公司就重启“石茶隼”生产进行了谈判,该公司表示至少需要70架新直升机的订单,才能使装配线得以重建。


设计特点

  虽然“石茶隼”看起来像是一架全新的直升机,但该机大量采用“美洲狮”和“超级美洲狮”的一些逆向工程部件,包括后者的发动机。由于缺乏必要的时间、预算、经验和技术,南非根本无力从零研制武装直升机。“石茶隼”还从法国采购了旋翼头和主起落架等南非无力制造的部件,旋翼叶片及主减速器和尾部减速器等关键部件则为法国设计, 在南非生产。

  “石茶隼”借鉴了世界第三代武装直升机的设计,武器系统官(WSO)/副驾驶员坐在前座舱,飞行员坐后座舱,前后串列座舱具有独立座舱盖。前后座舱功能可互换,都具有环控系统,并都具有包括手不离杆操纵杆(HOCAS)的 复式操纵系统。机组人员坐在具有防弹保护装置的马丁·贝克耐坠座椅上,万一发生坠机事故,机组人员将受到起落架的进一步保护,能承受高达6米/秒的下沉率冲击。


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“石茶隼”三面图

  座舱仪表的核心是两个160 x 160毫米(6.3 x 6.3英寸)彩色多功能显示器(MFD),可显示所有必要的飞行、导航、威胁、武器和瞄准系统信息。所有仪表均兼容夜视镜(NVG),两名机组人员均佩戴有法国泰雷兹“大猫头鹰”(TopOwl)头盔显示器,可以直接控制传感器转塔和武器的指向。


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座舱仪表布局

  “石茶隼”具有完善的导航系统,包括GPS接收机、多普勒雷达速度传感器、 雷达高度计和泰雷兹“卷云”(Stratus)环形激光陀螺仪姿态/航向参考系统(AHRS)。该机的导航和攻击系统可以预先使用飞行计划和航点进行编程,也可由两名机组人员在飞行中进行编辑。作为Mk 1改进的一部分,该机的导航系统以及通信系统得到了全面升级。


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“大猫头鹰”头盔显示器

  机鼻安装的陀螺稳转塔内置法国萨基姆(Sagem)公司的“夜猫子”(Night Owl)目标探测、获取和跟踪系统(TDATS),包括具有自动制导和跟踪功能的前视红外(FLIR)传感器、微光电视(LLTV)摄像机以及一个激光测距仪和指示器。


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“夜猫子”TDATS(右侧),与原型机的观瞄系统(左侧)有明显区别

 楼主| 发表于 2021-1-17 09:10 PM | 显示全部楼层

屡战屡败的外销,南非另类武装直升机AH-2“石茶隼”(下)

 Armstrong 空军之翼  2019-10-19

导弹与机炮

  “石茶隼”机身两侧的短翼最多可挂载2000千克武器,每侧短翼都有三个挂架,可以挂载2-4具M159 19管火箭巢,用于发射FZ90 70毫米非制导折叠弹翼火箭(具有多种战斗部)。此外在每侧机翼内侧两个挂架还能挂载四联“莫科帕”(Mokopa)反坦克导弹,总数量多达16枚。“莫科帕”是丹尼尔公司专为“石茶隼”研制的武器,是一种射程为10公里的半主动激光制导反坦克导弹,凭借串联战斗部可以穿透1350毫米的装甲。


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“石茶隼”的武器短翼和M159火箭巢


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“莫科帕”反坦克导弹


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“石茶隼”发射“莫科帕”导弹

  该机下颚安装有一门20毫米GI 2(F2)机炮,备弹700发,由机炮两侧的无弹链供弹系统供弹。这一种双供弹机炮,可以消除卡壳问题,并让飞行员方便地从两种不同类型的弹药中选择射击。机炮有效射程2公里,最大射程4公里。炮塔独特的机械布局使机炮能左右旋转220°、俯仰70°。作为Mk1升级的一部分,该炮进行了重大改进,提高了可靠性和精确度,并解决了过热问题。


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GI 2(F2)机炮


高机动性

  “石茶隼”具有很高的功率储备,该机在起飞期间爬升进入悬停状态仅需要使用大约50%的功率,并且直升机具备单发悬停的能力。强大的动力使“石茶隼”具有很高的机动性,可以轻松完成倒飞、滚转、锤头和其他高难度机动。


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正在做滚转机动的“石茶隼”

  该机安装两台按许可证制造的法国透博梅卡(Turbomeca)“马基拉”(Makila)1K2涡轴发动机,连续额定功率1904轴马力,紧急情况下可以在30秒内提供2109轴马力的功率。发动机具有数字控制单元、排气红外抑制器和颗粒/沙尘过滤器,使“石茶隼”可以在恶劣气候或恶劣天气下飞行。


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“马基拉”涡轴发动机

  为了最大程度减少机组人员的疲劳并提高传感器和武器的精确性,“石茶隼”具有超低的振动水平。这很大程度上要归功于该机的主减速器被安装在一套隔振系统上,使用一根协调梁将机身与旋翼振动隔离开来。减速器一直是“石茶隼”上最为头疼的问题之一,因为振动已经影响到耦合减速器(将发动机连接至主减速器)和传动系统的正常工作。最后丹尼尔公司更改了耦合减速器的安装方式和传动器间隙,才获得令人满意的振动水平。


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“石茶隼”具有完善的进气过滤和排气红外抑制系统,以适应南非的操作环境

  发动机燃料由三个自密封机身油箱提供,内油总容量为1850升,航程约为700公里。“石茶隼”还可挂载外部副油箱,使转场航程增加50%。

  “石茶隼”在设计上的最重要要求之一就是必须在最基本的条件下实现高可靠性且易于维护。例如该机既能压力加油也重力加油,还能使用机载燃油泵系统从地面油桶快速补充燃油。多项设计特点使“石茶隼”易于维护,所有系统均可在电池模式下运行,维护人员无需使用工作平台就能访问机身的所有维护部分,该机还具有健康状况和使用情况监视系统,以及大量内置自测试和评估(BITE)功能的现场可更换单元(Line Replaceable Unit)。保持“石茶隼”持续作战所需的备件和4名地勤仅需一架中型运输直升机就能全部被运走。


国际亮相

  “石茶隼”在1993年的迪拜航展上进行了首次国际亮相,受到热烈欢迎。该机在1994年参加了英国陆军航空兵91架新型武装直升机的招标,EDM原型机被派往英国与欧洲直升机“虎”、麦道/韦斯特兰“长弓阿帕奇”、贝尔“眼镜蛇毒液”和阿古斯塔A129“猫鼬”同台竞技。

  “石茶隼”成为一位有力的竞争者,在英国还顺道参加了1994年5月的中沃勒普国籍航展以及不久后的范堡罗航展。但最终该机输给了由阿古斯塔·韦斯特兰(AgustaWestland)在英国制造的WAH-64D“阿帕奇”AH1,后者在1995年7月13日获得67架订单,总价达31亿英镑。


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1994年英国航展上的“石茶隼”

  “石茶隼”输掉这次竞标的主要原因之一是当时该机仍在研发中,并没有配备完整的航空电子设备和武器套件,此外美国还在对南非实行制裁,所以拒绝向阿特拉斯公司授权使“石茶隼”能集成英国要求的“地狱火”导弹。尽管阿特拉斯公司提出如果“石茶隼”获胜,该公司可与英国公司合作在英国生产“石茶隼”的发动机,并且让该机装备“硫磺石”导弹,但这些努力无济于事。

  尽管遭遇挫折,许多国家还是对“石茶隼”表示了兴趣,阿特拉斯公司当时仍对该机的前景表示乐观。1994年的一项调查表明,“石茶隼”的出口潜力为180架,能为南非在十年内创造超过80亿兰特的外汇收入,并创造6500个就业机会。


失败的外销

  1997年4月,丹尼尔公司与欧直签订了一项营销援助协议以改善“石茶隼”的销售前景。两家公司将联合把“石茶隼”推销给正在寻求重型武装直升机的客户,而把“虎”推销给寻求较小尺寸武直的客户。

  1998年,丹尼尔响应澳大利亚寻求20-24架武装侦察直升机的AIR 87招标,与BAE澳大利亚公司合作提出了装备“莫科帕”反坦克导弹和“西北风”空空导弹的“红鹰”(RedHawk)直升机,也就是“石茶隼”的澳洲版。但最后在2001年8月,澳大利亚人转身购买了22架欧直“虎”。

  马来西亚总理马哈蒂尔在1995年8月访问南非时对“石茶隼”留下深刻印象,马来西亚陆军很快就做出了购买8架“石茶隼”的计划,潜在购买数量可能达到30架。1995年12月双方政府达成以20亿兰特的价格在马来西亚联合制造“石茶隼”的协议,但该项目因1997年东南亚金融危机搁浅,最终被取消。

  屡战屡败的“石茶隼”再次参加了土耳其27亿美元购买51架武直的招标,但在2007年3月输给了TAI/阿古斯塔·韦斯特兰公司的T129直升机。这一重大挫折使丹尼尔公司认识到,阻碍“石茶隼”外销的主要原因还是南非的政治地位,这一现实促使公司管理层认识到不值得花更多钱去推销“石茶隼”。“石茶隼”外销失败的另一个重要因素是该机的许多关键系统以来于法国,与欧洲、俄罗斯和美国生产的武直相比缺乏技术竞争力,并让客户怀疑丹尼尔公司无法对“石茶隼”提供必要的制造商支持。

  虽然遭遇商业失败,但耗资80亿兰特的“石茶隼”项目还是为南非空军提供了一种先进武装直升机,该机的发展还对南非航空和高科技产业产生了积极影响,催生出Aerosud和ATE等具有竞争力的公司。

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