丁尹

近日，波音公司終于放出了其一直“猶抱琵琶半遮面”的“未來(lái)武裝偵察直升機(jī)”（FARA）方案，該方案命名方式也非常的簡(jiǎn)單粗暴——直接沿用美國(guó)陸軍的項(xiàng)目代號(hào)冠名——所以該方案直接被波音叫做“Boeing FARA”。

至此，所有參與美國(guó)陸軍FARA項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)的五家承包商都公布了各自的競(jìng)標(biāo)方案。相比之下，其它四家承包商的方案早在去年就都已經(jīng)放出，因此BoeingFARA可謂是姍姍來(lái)遲。而按照美國(guó)陸軍最初公布的FARA項(xiàng)目時(shí)間表，他們將會(huì)在本年度上半年五選二，所以目前該項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)已然進(jìn)入白熱化階段。

那FARA項(xiàng)目有什么要求？參加競(jìng)標(biāo)的有哪些方案？各家方案優(yōu)劣如何呢？

在FARA項(xiàng)目之前，美國(guó)陸軍的主力輕型偵察直升機(jī)就是OH-58系列

FARA計(jì)劃的緣起和要求

“未來(lái)攻擊偵察直升機(jī)” 項(xiàng)目（Future AttackReconnaissance Aircraft）， 英文縮寫FARA， 是美國(guó)陸軍在2018年啟動(dòng)的一項(xiàng)裝備升級(jí)計(jì)劃，也是其“陸軍裝備現(xiàn)代化”大計(jì)劃中的“未來(lái)垂直升力”項(xiàng)目（Future Vertical Lift，F(xiàn)VL）的一部分。

2014年，美國(guó)陸軍的OH-58“奇奧瓦”系列偵察直升機(jī)正式完全退役，美國(guó)陸軍迫切希望為該機(jī)尋求一位“接任者”。事實(shí)上，從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，美國(guó)陸軍就已經(jīng)嘗試過(guò)一系列偵察直升機(jī)換代計(jì)劃。1982～2004年，“輕型直升機(jī)試驗(yàn)”計(jì)劃（LHE），催生了大名鼎鼎的RAH-66“科曼奇”隱身直升機(jī)。2004～2006年，“武裝偵察直升機(jī)”計(jì)劃（ARH），催生了貝爾公司的ARH-70。2012～2013年啟動(dòng)的“武裝空中偵察直升機(jī)”計(jì)劃（AAS），直接評(píng)估現(xiàn)成的商業(yè)直升機(jī)有無(wú)發(fā)展成武裝偵察直升機(jī)的可能。

但是，上述這三項(xiàng)計(jì)劃都沒(méi)能走到生產(chǎn)制造那一步。OH-58退役留下的缺口不能不補(bǔ)上，為此，美國(guó)陸軍又試圖用AH-64“阿帕奇”武裝直升機(jī)和AAI公司的RQ-7“暗影”無(wú)人機(jī)搭配，執(zhí)行武裝偵察任務(wù)。但對(duì)于偵察任務(wù)來(lái)說(shuō)，“阿帕奇”實(shí)在是有些笨重，這一方案只能用作“臨時(shí)過(guò)渡”。于是，“未來(lái)武裝偵察直升機(jī)”（FARA）項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生了。

目前，美國(guó)陸軍對(duì)FARA項(xiàng)目的細(xì)節(jié)指標(biāo)公開(kāi)得并不算多。從現(xiàn)有材料中只能大概能看出FARA的一些基本指標(biāo)要求和雛形，其中最為關(guān)鍵的幾個(gè)指標(biāo)如下。

①武器裝備方面，要能裝備一門特制的專用20毫米機(jī)關(guān)炮，一部專用的導(dǎo)彈發(fā)射器。

②動(dòng)力系統(tǒng)方面，擬采用改進(jìn)的通用電氣公司的GE-T901型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。

③ FARA 的旋翼直徑不能超過(guò)40英尺（大約12米），以便該機(jī)能進(jìn)入高樓林立的城市街道執(zhí)行任務(wù)，隱藏在尺寸較小的障礙物后進(jìn)行偵察。根據(jù)美國(guó)陸軍以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)尺寸要求雖然看起來(lái)不是什么重要指標(biāo)，但會(huì)對(duì)飛行器的總體設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大的影響。

④最后，也許是最關(guān)鍵的，是陸軍對(duì)FARA飛行器的速度也提出了指標(biāo)要求——該機(jī)的速度期望值為205節(jié)（約380千米/ 小時(shí)）。很顯然，這一指標(biāo)要求基本上把常規(guī)構(gòu)型的直升機(jī)全部排除掉了，這也是目前五家參與競(jìng)標(biāo)的承包商，無(wú)一例外都采用了復(fù)合式直升機(jī)構(gòu)型的最大原因。

通用電氣T901系列渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)使用壽命、燃油消耗和輸出功率方面都有顯著提升

空客直升機(jī)公司的“RACER”復(fù)合式直升機(jī)方案源自于該公司攻堅(jiān)多年的X3技術(shù)，但沒(méi)被美國(guó)陸軍看上，首輪都未入選

五家競(jìng)賽，激烈角逐

2018年6月22日，美國(guó)陸軍發(fā)布了征求FARA方案建議書的草案，提出計(jì)劃在2023年之前選出兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的原型機(jī)方案，然后由這兩家爭(zhēng)奪最后的生產(chǎn)合同。10月3日，美國(guó)陸軍發(fā)布了正式的建議征求書，并大概擬定了FARA 項(xiàng)目的時(shí)間表：① 2019年6月，授予4～6家承包商初步候選設(shè)計(jì)方案合同;② 2020年3月，從最初的候選設(shè)計(jì)方案中擇優(yōu)挑選兩種，打造原型機(jī)，用于實(shí)際飛行測(cè)試;③ 2022年11月，針對(duì)兩種原型機(jī)展開(kāi)飛行測(cè)試競(jìng)賽;④根據(jù)飛行測(cè)試競(jìng)賽的結(jié)果，擇優(yōu)授予生產(chǎn)合同訂單。

FARA項(xiàng)目由此正式開(kāi)始實(shí)施。2019年4月，美國(guó)陸軍將初步候選設(shè)計(jì)方案合同授予了五家承包商：AVX/L3技術(shù)公司聯(lián)合團(tuán)隊(duì)、貝爾公司、波音公司、卡瑞姆公司、西科斯基公司。最初提交參與首輪方案競(jìng)標(biāo)的概念方案，其實(shí)還有麥道直升機(jī)公司的MD902“探索者”，空客直升機(jī)公司的“RACER”復(fù)合式直升機(jī)，但沒(méi)有被美國(guó)陸軍選入初步候選設(shè)計(jì)方案中。

五家承包商入選后，動(dòng)作快慢就有了區(qū)別。

2019年4月， 剛剛?cè)脒x，AVX/L3技術(shù)公司就在美國(guó)陸軍航空協(xié)會(huì)舉辦的會(huì)議上，公布了他們的復(fù)合式共軸直升機(jī)（Compound Coaxial Helicopter，CCH）方案。

7月份，卡瑞姆公司（Karem）宣布和諾斯羅普·格日，卡瑞姆公布了方案，名為AR-40。

同樣也在10月份，貝爾公司公布了其方案，貝爾360“不可戰(zhàn)勝的勇士”（Bell 360 Invictus），基于該公司成熟的525型商用直升機(jī)改造而成。

西科斯基的“掠奪者”X方案（Raider X），也幾乎是同一時(shí)間公布。從名字就可以看出來(lái)，該方案和西科斯基公司現(xiàn)在的S-97“掠奪者”復(fù)合式直升機(jī)同出一源。

相比而言，波音公司入選初步候選設(shè)計(jì)方案階段后，一直保持低調(diào)和神秘，直到今年3月份才公布了其“Boeing FARA”方案。按照美國(guó)陸軍預(yù)期的FARA計(jì)劃表來(lái)看，可謂是趕了個(gè)末班車。

西科斯基公司的“掠奪者”X（Raider X）攻擊偵察直升機(jī)概念

五種構(gòu)型，各有千秋

美國(guó)陸軍對(duì)FARA的要求不算低，特別是在飛行速度上。但五家承包商的實(shí)力也不容小覷，五個(gè)方案都采用各自獨(dú)特的新技術(shù)。

先說(shuō)西科斯基公司的“掠奪者”X，采用了前行槳葉概念（Advanced Blade Concept，ABC）的共軸剛性雙旋翼+尾部推進(jìn)螺旋槳的復(fù)合式直升機(jī)。這個(gè)特征說(shuō)起來(lái)字?jǐn)?shù)有些多，其中最為關(guān)鍵的是“前行槳葉概念旋翼”技術(shù)，簡(jiǎn)稱“ABC旋翼”。這是西科斯基從上世紀(jì)六十年代末就開(kāi)始攻關(guān)的先進(jìn)旋翼技術(shù)，其基本特點(diǎn)是采用一種共軸剛性旋翼，也就是兩副剛性旋翼共軸反轉(zhuǎn)，然后上下旋翼的前行側(cè)恰好對(duì)稱分布。這樣一來(lái)，整套旋翼系統(tǒng)就不需要擔(dān)心常規(guī)的單旋翼或者共軸旋翼上，存在一個(gè)老大難的限制前飛速度的問(wèn)題——前行側(cè)和后行側(cè)的槳葉升力不平衡。

上圖是貝爾360“不可戰(zhàn)勝的勇士”輕型攻擊偵察直升機(jī)，右圖示AVX公司和L3技術(shù)公司合作的CCH直升機(jī)方案

貝爾公司的貝爾360，單旋翼+輔助機(jī)翼+涵道尾槳復(fù)合式直升機(jī)。該機(jī)機(jī)身曲線圓潤(rùn)光滑，據(jù)稱其前嘴巴里含著一挺20毫米旋轉(zhuǎn)機(jī)炮的牛頭鯊。該方案的最大特點(diǎn)就是構(gòu)型成熟度高、低風(fēng)險(xiǎn)、低成本。

AVX/L3技術(shù)公司的CCH復(fù)合式共軸直升機(jī)，為共軸常規(guī)雙旋翼+輔助機(jī)翼+涵道推進(jìn)螺旋槳復(fù)合式直升機(jī)。雖然和西科斯基的方案都有“共軸雙旋翼”，但AVX公司采用的是常規(guī)的共軸雙旋翼。一方面是在共軸剛性旋翼方面，該公司沒(méi)有西科斯基公司那樣的多年技術(shù)積累;另一方面，常規(guī)設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)也確實(shí)小得多。除了旋翼系統(tǒng)，該機(jī)最顯著的特征就是尾部的兩副涵道推進(jìn)螺旋槳。AVX公司在涵道螺旋槳方面曾投入較多研究，并且取得了較好的成果。兩副螺旋槳除了承擔(dān)推進(jìn)功能，還能對(duì)該機(jī)的操縱性和穩(wěn)定性有顯著效果。

卡瑞姆公司的AR-40，是單旋翼+輔助長(zhǎng)機(jī)翼+可傾轉(zhuǎn)尾槳的復(fù)合式直升機(jī)。它最?yuàn)Z人眼球的是一對(duì)長(zhǎng)長(zhǎng)的輔助機(jī)翼，翼展都和旋翼直徑相當(dāng)了。這在復(fù)合式直升機(jī)中還是很少見(jiàn)的。復(fù)合式直升機(jī)一般配備的都是短機(jī)翼，因?yàn)殚L(zhǎng)機(jī)翼畢竟對(duì)懸停效率有較大影響，還會(huì)增大全機(jī)的空重比。不過(guò)卡瑞姆公司認(rèn)為通過(guò)其改進(jìn)的復(fù)合材料設(shè)計(jì)，可以將全機(jī)的空重比控制在一個(gè)較低水平。除了長(zhǎng)機(jī)翼，該機(jī)的主要特點(diǎn)還有可傾轉(zhuǎn)尾槳，采用先進(jìn)的獨(dú)立槳葉控制技術(shù)的可變轉(zhuǎn)速剛性旋翼系統(tǒng)，其中后者可以說(shuō)代表了下一代直升機(jī)旋翼技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向。

卡瑞姆公司的AR-40攻擊偵察直升機(jī)方案概念

最晚面世的“Boeing FARA”，是一種推力復(fù)合式直升機(jī)（Thrust Compound Helicopter）。換句話說(shuō)，該機(jī)僅僅加裝了輔助推力裝置，沒(méi)有加裝輔助升力裝置。在總體設(shè)計(jì)角度上，不難看出波音公司的設(shè)計(jì)用意——在成熟的直升機(jī)構(gòu)型基礎(chǔ)上，稍作改動(dòng)，從而在創(chuàng)新性、可靠性、經(jīng)濟(jì)型和風(fēng)險(xiǎn)程度之間，尋求某種平衡。

該機(jī)采用了六槳葉無(wú)鉸式主旋翼設(shè)計(jì)，從槳葉數(shù)量上看，應(yīng)該是有降低振動(dòng)水平的考慮。從概念圖的細(xì)節(jié)看，該機(jī)的槳尖有尖削、下反和后掠等設(shè)計(jì)，想必針對(duì)飛行性能、噪聲水平和前飛速度之間，進(jìn)行過(guò)優(yōu)化平衡。

此外，該機(jī)采用了傾斜尾槳設(shè)計(jì)，這有利于降低尾槳噪音，提高全機(jī)重心變化范圍。該機(jī)還配備了額外的尾部推進(jìn)螺旋槳，為該機(jī)實(shí)現(xiàn)高速前飛提供推進(jìn)力。當(dāng)然，尾部雙旋翼設(shè)計(jì)也會(huì)導(dǎo)致其傳動(dòng)系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)更為復(fù)雜，對(duì)該機(jī)的電傳操縱飛控系統(tǒng)提出了更高的要求。而且尾部旋翼系統(tǒng)之間存在的氣動(dòng)干擾問(wèn)題，是否會(huì)導(dǎo)致更多的噪音，還有待評(píng)估。畢竟對(duì)于輕型偵察直升機(jī)來(lái)說(shuō)，噪音問(wèn)題很可能成為項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

Boeing FARA直升機(jī)的概念圖中，連槳尖的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)都沒(méi)有放過(guò)