美国RAH-66科曼奇直升机的技术特点

发布网友 发布时间：2022-04-19 12:30

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热心网友 时间：2023-08-06 05:11

RAH-66最突出的优点是它采用了直升机中前所未有的全面隐身设计。以往的各种直升机也采用了隐身措施，例如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。
而RAH-66则用整体的隐身设计：机身采用了类似F-117的多面体圆滑边角设计，减少直角反射面，并采用吸波材料；发动机进气口经过精巧设计，开口呈缝隙状，气道曲折，避免雷达波照射到涡轮风扇上产生大的回波；排气管采用了复杂的降温、遮掩设计，排气辐射量极小；采用了美国直升机设计中少有的涵道风扇尾桨设计，雷达反射回波比传统尾桨要少。
对雷达探测的隐身RAH-66直升机的雷达反射截面积比2001年以前其他任何直升机的都小，仅为他们的1%。这么好的隐身性能主要是它采用了可隐身的外形，广泛使用了复合材料和雷达干扰设备才具有的。RAH-66机头光电传感器转塔为带角平面边缘形状，有消散雷达反射波的作用。机身侧面由两半乎面转角构成，这就避免了圆柱体和半球体机身那种强烈地全向散射雷达波的弊病。尾梁两侧有圈置的“托架”，可偏转反射掉雷达波，使其不能返回探测雷达。尾部的涵道后桨向左侧倾斜，尾桨上的垂直尾翼向右侧倾斜，其上安装水平安定面。这种结构不会在金属表面之间形成具有90度夹角的、能强烈反射雷达信号的角反射器。普通直升机的正面，进气道像角反射器那样，是较强的雷达反射体，而RAH-66直升机的两台发动机包藏在机身内，进气道在机身两侧上方悬埋入式的，且进气道呈棱形，不会对雷达波形成强反射。旋翼桨毂和桨叶根部都加装了整流罩，形成平缓过渡的融合体，也可减少对雷达波的反射。桨叶形状经过精心选择，不易被雷达探测到。

RAH-66减小雷达反射截面积的另一项外形设计措施是，采用内藏式导弹和收放式起落架。RAH-66最多可携带14枚导弹，其中6枚挂装在具有整体挂梁的可关闭舱门上，平时舱门关闭，发射时打开。20毫米口径的加特林转管炮能形成较大的雷达反射截面积，所以它被设计成能在水平面内转动180度，并向后收藏在炮塔的整流罩内。悬挂武器或副油箱用的短翼可拆卸，在执行武装侦察等只需携带少量武器而要求高隐身的任务才可拆掉短翼。后三点式起落架是可收放的，收起后有超落架舱门关闭遮挡，可减小雷达反射截面积。
为减小雷达反射截面积，RAH-66还广泛采用了复合材料，其所用复合材料占整个直升机结构重量的51%。而美*用直升机UH-60“黑鹰”所用的复合材料才占9%，RAH-66是目前世界上使用复合材料最多的实用直升机。在机体结构中使用复合材粹的有蒙皮、舱门、桁条、隔框、*龙骨盒梁结构、炮塔整流罩、涵道尾桨护罩、垂直尾翼和水平安定面。在旋翼系统中使用复合材料的有挠性梁、桨叶、扭力管、扭力臂、旋转倾倾斜盘、套管轴和旋翼整流罩。传动系统使用复合材料的的有传动轴和主减速器箱。所用复合材料有韧化环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、石墨纤维、玻璃纤维和凯夫拉纤维等。

RAH-66机头光电传感器转塔为带角平面边缘形状，有消散雷达波的作用；机身侧面有两半球面转角构成，这就避免了圆柱体和半球体机身那种强烈的全向散发雷达波的弊病；尾梁两侧有圈置的“托架”，可偏转反射掉雷达波，使其不能返回探测雷达；尾部的涵道后桨向左侧倾斜，尾桨上的垂直尾翼向右侧倾斜，其上安装水平安定面。这种结构不会在金属表面之间形成90°夹角的，能强烈反射雷达信号的角反射器那样是较强的雷达反射体；而RAH-66的两台发动机包藏在机身内，进气道在机身两侧上方悬埋入式，且呈菱形，不会对雷达波形成强反射；旋翼桨壳和桨叶根部都加装了整流罩，形成平稳过渡的融合体，也可减少对雷达波的反射；桨的形状经过精心选择，不易被雷达探测到。
可以说，RAH-66又是一种最“冷”的直升机，它是把红外抑制技术综合运用到机体中的第一种直升机。
红外抑制器装在尾梁中，其独特的长条形排气口设计，有足够曲长度使发动机排出的热气和冷却空气完全有效地混合。冷却空气通过尾梁上方的第二个进气口吸入，与发动机排气混合。然后，经尾梁两侧向下的缝隙排出，再由旋翼下洗流吹散，使排气温度明显降低，从而保护直升机不受热寻的导弹的攻击。
对目视的隐身RAH-66采用双座纵列式座舱，机身细长，武器内藏，起落架可收起，这些不仅使直升机返回的雷达反射面积减小，而且，如果距离不够时，用肉眼也不容易发现。座舱采用平板玻璃，能有效减少阳光的漫反射。
全机表面采用暗色的无反光涂料，以减少直升机的反光强度。这些也有利于对目视隐身。

RAH-66采用五片桨叶的旋翼，也是与减少目视探测有关：因为旋翼旋转时的视亮度与闪烁频率有关，即与旋翼桨叶的通过率有关。如果稳定光源有一半时间受到遮挡，在闪烁频率为9.5赫兹时，实际显示的视亮度是稳定光源的2倍。9.5赫兹约为两片桨叶的闪烁频率，此频率越高，视亮度越低。旋翼为5片桨叶时，直升机被目视探测到的可能性比两片桨叶直升机可减少85%左右。这种现象称为：布鲁克效应，实验也证实了这一点。对音响探测隐身RAH-66采用了以下几点有效减少噪音的措施：旋翼桨尖采用后掠式，可使噪音减少2-3分贝；采用涵道尾梁，由于消除了旋翼与尾流之间的相互作用，也可减少噪音；排气口的设计，除了减少红外特征，也对降低发动机排气的消音有效。 武装直升机的生存力包括两方面，一是作战生存力，例如受到对方武器打击时的抗损能力等，一是平时训练飞行或使用过程的“正常抗坠毁”能力。
“科曼奇”直升机的作战生存力设计标准是：尾旋翼能承受12.7mm机*弹丸打击，并且在一片旋翼被打掉后仍然能飞行30分钟。机体结构可承受23毫米炮弹直接命中产生的伤害。另外作战时座舱有防化学、生物武器的能力。
武装直升机的低空机动能力对提高作战生存力关系很大。低空作战要尽量减少暴露于对方火力的时间，例如要能很快超低空越过一个山头。“科曼奇”的最大正过载是+2.5g，负过载是-1.0g，这使它能够在大速度冲刺时用6秒时间越过一个100米的小山头，离地高度始终保持不大于5米。
刚开始拉起时用2秒时间保持正过载2.5g，然后在不大于1.5秒时间之内改为负过载（使直升机顺鼓包形状下降），又保持-0.5g约2秒时间。这样．整个机动动作暴露的时间很短。
为提高直升机的作战生存力，美陆军强调要双发动机布局。现在采用的动力装置为2台轻型直升机涡轴发动机公司（LHTEC Light Helicopter Turbine Engine Company，罗尔斯·罗伊斯公司和汉尼威尔公司的联合企业）研制的T800-LHT-800型涡轮轴发动机，每台最大功率为1149千瓦。
两台发动机基本上独立工作，当一台发动机作战损伤时，不会影响到另一台的工作。只要有1台发动机工作，直升机就可以保证返航。抗坠毁方面的标准是：当以12.8米/秒的垂直速度坠地时，飞行员座椅可保证其生命安全，概率为95%。 在火力方面，这种直升机并不做过高要求，因为它不是攻击型直升机，主要的任务是侦察而不是直接摧毁地面目标。当然，有机会的话也会发挥其武器的作用、在进行有隐身要求的任务时，它的武器挂在两侧的弹舱门内侧。发射前打开这两扇门，武器外露并可以在3秒之内实施发射。
RAH-66的短翼可以不同的组合方式携带864千克武器载荷。短翼若挂外部油箱， RAH-66则可飞行2355公里，可横越大西洋。短翼能挂带32枚70毫米“九头蛇”（Hydra）火箭，或者8枚“海尔法”导弹，或类似导弹。RAH-66的内外挂架总共能携带14枚“海尔法”导弹或类似的导弹。
旋转炮塔安装有20毫米口径的三管机炮，对付空中目标时其射速为每分钟1500发对付地面目标时为每分钟750发。旋转炮塔方位角为240度，俯仰角为60度。弹药箱装弹500发。给RAH-66加油和给它的炮塔与武器舱装弹，3人在不到13分钟的时间内就可完成。RAH-66装有先进的航空电子设备，具有在昼夜恶劣气象条件下侦察作战的能力。在战斗中能首先发现目标，可先发制人，在目标开火之前首先开火。先进的导航与目标瞄准系统能在夜间提供高清晰度战场红外图像，从而使该直升机具有优良的作战能力。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%，反应时间将缩短95%。
当遂行不要求隐身的任务时，可在机身两侧加装一副短翼，可挂2×4枚“海尔法”导弹或2×8枚“毒刺”导弹。该短翼也可挂2个1700升副油箱作为转场飞行之用。弹舱如不挂弹可改为425升油箱。机内正常油量是1142升。相比之下，可以看出外挂的两个副油箱很大，它将使该直升机的转场航程达到2000千米以上。
为了解决现代军用飞机日益复杂的维护问题，提高飞机使用率，更好的适应现代战争的时间要求，美军对新研制的军用飞机均有严格的维护标准*。“科曼奇”直升机的维修性要求很严格，波音公司也下了很大功夫。原指标是：复飞需要时间为3人15分钟〔加油及装弹药）；平均飞行1小时维护工作量2.5工时（AH-64是6工时）。转场飞行需要5名机务人员，要求做到安装短翼3.5分钟，挂大副油箱及加满油了3分钟，挂2枚“毒刺”导弹以及装1500发炮弹4.5分钟，总需要时间15.5分钟。到达目的地后，去掉短翼、副油箱及武器15.5分钟，卸下其它转场设备3.5分钟。但这些指标目前尚未能全部达到。
美军现役的运输机都能将“科曼奇”送往前线，将其装卸的平均时间为22分钟。C-13O可装1架，C-141装3架，C-17装4架，C-5装8架。
近期美国雷声公司的英国子公司雷声系统有限公司（RSL）赢得了一项预生产合同，将为RAH-66“科曼奇”直升机提供18个PAGAN反干扰导航系统。该合同价值220万英镑，包括硬件交付、项目管理和限定。大规模生产可能于2004年年中开始。
PAGAN是小型四信道反干扰系统，适于小型平台。该系统是为了消除破坏GPS信号和自然存在的干扰而开发的，能够应付来自任何方向的多干扰源。PAGAN典型的平台包括地面车辆、直升机、UAV和水面舰船，以及较小型的战斗机。
近期RAH-66增装了锥形的桅顶毫米波雷达，提高了在夜间和恶劣气象下的作战能力。 先进无轴承的旋翼操纵性好，使飞行员有明显的操纵战斗机那样的感觉。8片桨叶涵道尾桨，能使RAH-66作急速转弯，使其能在3至4.5秒钟之内以前飞速度作90度和180度转弯。这远远优于普通直升机，在空战中容易抓住战机。尾桨桨叶在涵道内转动，不会碰到树枝等后分片用桨音缝气动音曲前致的转障碍物，在地面开车时也不易打着工作人员。高置的水平安定面可向下折叠，有利于用运输机空运整架直升机。机身是复合材料制造的，中间为盆式龙骨梁，是主要的承载结构。蒙皮不承载，一半以上的蒙皮可打开，便于维护。武器舱门打开后可用作维护卫作用平台。机头罩是铰接的，可向左打开，便于接近传感器和弹药舱’进行工作。机体结构能承受3．5G的过载，并能承受7.62毫米、12.7毫米和23毫米口径的*弹或炮弹的射击。
两台T800涡轮轴发动机装在机身曲肩部，有发动机数字控制装置。单台功率为895千瓦。油箱燃油容量为1018升。燃油系统是耐坠毁的，且有惰性气体发生系统，可防止直升机坠毁后燃油着火。
RAH-66直升机还可加装雷达干扰机，它可迷惑探测雷达。其工作原理是，它能将入射雷达波变为脉冲信号，同时测出直升机在该条件下的反射数据，并发射出假回波，从而达到使探测雷达失灵目的。RAH-66的雷达反射特征信号低，使用低功率干扰机即可，这就减轻了干扰机的重量及费用。不像AH-64那样，需要较高功率的干扰机。不难看出，隐身技术是使雷达系统失效，使其探测不到飞行器的技术。实际上，隐身技术有4个方面，除了对雷达探测隐身外，还有对红外探测、音响探测和目视的隐身。
“科曼奇”遂行任务时，主要应用被动式侦察手段，例如热成像仪或电视、微光电视等；当然也可以使用尖锥形的桅顶毫米波雷达（AH-64D上的是圆盘形）。据波音公司宣称，其对目标观察的有效距离相当现役侦察直升机的2倍。最为突出的是侦察任务是用计算机辅助计划的，并且能够尽快将机上设备所发现的目标资料数据与原来储存的资料数据进行对比分析，去伪存真，发现新目标新动态，将最终得出的目标数据与战场态势在座舱荧光屏上显示出来，并根据指令近乎“实时”的传送给地面部队有关指挥官。过去用光学侦察飞机，从发现战场目标到指挥下个攻击力量出击差不多需要1-2小时，现在只要10分钟左右。如果当时战场已有攻击飞机，就可以立即命令这些飞机发起攻击。
该机的“战场录像”可以立即传送给空中有相应接收设备的其它武装直升机，例如“阿帕奇”。所以今后陆军在战场上考虑的“反应”时间将以分钟计算，迟缓将意味着“挨打”。美陆军计划在预定的上千架“科曼奇”直升机中，指定约430架安装新型雷达，功能类似于“长弓阿帕奇”的“长弓”雷达，但其天线直径只有56O毫米，且天线罩的形状像蘑菇，以减小雷达反射截面。
在用肉眼看到直升机之前，通过直升机的响声也可探测和识别直升机。为此，RAH-66采用了以下有效的减小嗓音的措施。旋翼奖尖采用后掠式，可使噪音声压减少2至3分贝，这样5片桨叶旋翼的噪音与2片桨叶旋翼的噪音就难以分辨。所采用的涵道尾桨，由于消除了旋翼与尾桨尾流之间的相互作用，也可减少噪音。RAH-66尾梁两侧向下的狭长缝隙式排气口，不仅能减少发动机排气的红外辐射征，而且还能消除发动机排气的噪音。RAH-66降低噪音的另一种方法是，桨叶的叶型和弯曲度从桨根到桨尖是的，这能使前行桨叶外段达到尖高速而后行桨叶不致失速，这样，直升机在低速飞行（167公里/小时）时便可降低旋翼转速，这就除低了旋翼噪音。
在光学目视侦察能力方面，飞行员还有头盔瞄准具，可利用机头红外或微光夜视仪将图像传送到头盔的夜视镜上。该夜视镜的机场角可达35度到52度。而“阿帕奇”的只有30度到40度。机头红外观察仪使用的波长为8-12微米，夜间在8-10千米远发现坦克是完全可能的。 过去美国陆海空军的通信及信息传输各有自己一套规范，互不相同。“科曼奇”直升机首次解决了这个问题。其数字化通信、信息交联设备完全能兼容美陆军的188-220标准、空军的AFAPD标准、海军、陆战队的战术通信标准和近年发展的“三军战术信息联合分配系统”（JTIDS），所以它侦察到的信息能立即传送三军，为三军所用。并且它能随时与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电子侦察机以及卫星等联络上。这是美军在现代战争中“系统对系统”概念的一个具体例子。
2003年1月罗克韦尔·克林斯公司已经向RAH-66交付了第一套工程制造发展型（EMD）飞机保留组件（ARU）头盔综合显示瞄准系统（HIDSS）.凯塞电子公司（现属罗克韦尔·克林斯公司）负责为“科曼奇”计划设计、研制头盔综合显示瞄准系统。头盔显示器向驾驶员显示精确武器和飞行字符，使驾驶员能够24小时全天候实现抬头操作飞行。这种头盔显示器采用了重量轻的固体轻质活动矩阵液晶显示器（AMLCD）技术。该系统采用两组件结构设计，在飞机保留组件中使用含有35°×52°大视场、双目镜双物镜光学系统、高分辨率（SXG*--1280×1024像素）、电磁跟踪传感器及其驱动电子组件的模块。飞机保留组件储存在飞机里，作为武器和电光系统的一部分。光学系统是可折叠式的，可以只用单目镜、单物镜，或者使用双目镜、双物镜。该系统的驾驶员头戴组件重量为1770克，它还有一个可选的40度微光（低亮度）电视模块，重量为2000克。
机上电子设备十分现代化，并有2个多余度的任务计算机和三套数据总线：
·军用飞机现用的1553B标准总线；
·高速光纤总线；
·极高速光纤总线。
以上三者可以互为余度，只要有一套正常，机上设备数据即可交联工作。
RAH-66将安装ITT工业公司航空电子分部的AN/ALQ-211综合射频对抗装置（SIRFC），用于自卫电子对抗。SIRFC具有雷达告警和干扰功能，可使载机免遭雷达制导导弹的袭击。系统是开放式结构和模块化设计，适合装备多种类型的飞机。除具有传感器融合、情形告知、雷达告警、电子对抗功能外，还具有基于作战任务要求的电子支援措施能力。