■ 肖蔓/中國(guó)航發(fā)動(dòng)研所

2021年12月，法國(guó)國(guó)防采購(gòu)局（DGA）授予空客直升機(jī)公司一份價(jià)值約90億歐元（101.7億美元）的合同，用于在法國(guó)國(guó)防部聯(lián)合輕型直升機(jī)（HIL）項(xiàng)目框架下研發(fā)和生產(chǎn)169架H160M“獵豹”直升機(jī)，為其提供動(dòng)力的阿拉諾（Arrano）發(fā)動(dòng)機(jī)也獲益匪淺。

面向海上風(fēng)電、油氣開(kāi)采作業(yè)和緊急醫(yī)療服務(wù)等領(lǐng)域的中型雙發(fā)直升機(jī)型號(hào)較為單一，有較大的市場(chǎng)空間待開(kāi)拓和占領(lǐng)，空客公司和賽峰集團(tuán)瞄準(zhǔn)這一潛在需求，針對(duì)性地推出了H160直升機(jī)和與之配套的阿拉諾（Arrano）發(fā)動(dòng)機(jī)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了三軍通用的H160M“獵豹”系列直升機(jī)。

H160直升機(jī)概況

H160直升機(jī)是空客公司重組以來(lái)研制的首個(gè)新一代中型雙發(fā)直升機(jī)，也是世界上首架全復(fù)合材料機(jī)體的中型直升機(jī)，采用了68項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)。H160直升機(jī)自2011年開(kāi)始研制，設(shè)計(jì)目標(biāo)是油耗降低15%～20%，二氧化碳排放降低20%，噪聲水平降低50%。該直升機(jī)最大起飛質(zhì)量為5.67t，航程850km，最大巡航速度287km/h。H160為12座設(shè)計(jì)，配置了采用“藍(lán)色邊緣”（blue edge）先進(jìn)技術(shù)的5葉主旋翼，可降噪50%；采用了傾斜式“窗口”（fenestron）涵道尾槳和雙翼水平穩(wěn)定器尾翼。在H160直升機(jī)的基礎(chǔ)上，空客公司還民轉(zhuǎn)軍，開(kāi)發(fā)出了三軍通用的H160M“獵豹”直升機(jī)。

民用型H160直升機(jī)

H160M直升機(jī)

根據(jù)睿思譽(yù)（Cirium）公司2020年的直升機(jī)預(yù)測(cè)，在未來(lái)10年的民用直升機(jī)市場(chǎng)中，中型雙發(fā)直升機(jī)的交付價(jià)值將居于首位，預(yù)計(jì)達(dá)到110億美元，占總交付價(jià)值的26%。H160直升機(jī)通過(guò)改變或增添不同配置，將在各民用領(lǐng)域占據(jù)重要份額。例如，緊急醫(yī)療服務(wù)（HEMS）市場(chǎng)中中型雙發(fā)直升機(jī)面臨的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)較弱，空客直升機(jī)公司希望憑借民用型H160進(jìn)入這一細(xì)分市場(chǎng)，與目前領(lǐng)先的萊奧納多AW139直升機(jī)抗衡。H160直升機(jī)十分適合執(zhí)行長(zhǎng)途緊急醫(yī)療服務(wù)任務(wù)，如具有充足的照明、低振動(dòng)且寬敞的機(jī)艙和方便病人進(jìn)入等特點(diǎn)，而且雙發(fā)也是為2min內(nèi)快速起動(dòng)和快速重新起動(dòng)而設(shè)計(jì)的，能夠使用大多數(shù)醫(yī)院直升機(jī)停機(jī)坪。

新冠疫情對(duì)直升機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境產(chǎn)生了極大影響，雖然空客直升機(jī)公司的產(chǎn)品銷(xiāo)量在2020年也下降了25%～30%，但仍低于全球新型直升機(jī)平均跌幅。2019年，空客直升機(jī)公司獲得10架H160的訂單，良好的銷(xiāo)售態(tài)勢(shì)為其在民用市場(chǎng)上獲得了更多的份額。2020年12月，法國(guó)直升機(jī)聯(lián)盟（Heli-Union）集團(tuán)訂購(gòu)了2架H160直升機(jī)以加強(qiáng)其機(jī)隊(duì)，成為H160的第一個(gè)民用客戶。2021年，空客直升機(jī)公司、美國(guó)海上直升機(jī)運(yùn)營(yíng)商和殼牌公司合作推動(dòng)H160在海上鉆井平臺(tái)使用，標(biāo)志著H160正式進(jìn)入油氣作業(yè)市場(chǎng)。目前，空客直升機(jī)公司已簽訂了40架的H160直升機(jī)訂單，并計(jì)劃在英國(guó)、美國(guó)和巴西交付更多的H160。雖然新冠疫情影響了交付能力，但空客直升機(jī)公司依舊計(jì)劃在2022年開(kāi)展更多的交付工作。

軍用型H160M直升機(jī)

為研制能適合陸、海、空三軍通用的新一代軍用直升機(jī)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展及節(jié)約成本，法國(guó)武器裝備局（DGA）在2017年選擇了民用型H160作為聯(lián)合輕型直升機(jī)（HIL）項(xiàng)目通用平臺(tái)，未來(lái)將取代法國(guó)武裝部隊(duì)現(xiàn)役5種輕型和中型直升機(jī)，即海軍的“云雀”Ⅲ和AS565“黑豹”、陸軍和空軍的SA330“美洲豹”和AS555“非洲狐”以及陸軍的SA340“小羚羊”。

H160M“獵豹”是平臺(tái)統(tǒng)一模塊化三軍通用直升機(jī)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量6t，速度296km/h，可執(zhí)行突擊滲透、空中攔截、火力支援和反艦作戰(zhàn)等任務(wù)，此外還可以集成到安全的數(shù)字支持環(huán)境中。與民用型H160相比，軍用型H160M的航電系統(tǒng)有所不同，將整合泰雷茲公司的FlytX云原生航電套件以滿足軍備主權(quán)的要求。H160M在結(jié)構(gòu)上也進(jìn)行了改進(jìn)，如采用可折疊的主旋翼和尾翼，以適應(yīng)軍艦上有限的機(jī)庫(kù)空間。H160M直升機(jī)裝備了輕型攻擊作戰(zhàn)武器，可以快速重新配置，以滿足三個(gè)軍種的不同需求。目前，空客直升機(jī)公司正加速H160軍事化改裝，除加裝軍用航電和雷達(dá)設(shè)備外，還為海軍加裝了反艦導(dǎo)彈，為陸軍加裝了機(jī)槍?zhuān)瑸榭哲娂友b了火箭等武器系統(tǒng)。

2021年12月，法國(guó)國(guó)防部正 式向空客直升機(jī)公司采購(gòu)了169架H160M直升機(jī)（陸軍80架、海軍49架、空軍40架），預(yù)計(jì)2027年開(kāi)始交付。法國(guó)武裝部隊(duì)采購(gòu)合同包括研制幾款不同的原型機(jī)，首批計(jì)劃生產(chǎn)交付30架（陸軍21架、海軍8架、空軍1架）。這是法國(guó)三支武裝部隊(duì)首次部署同一型直升機(jī)，未來(lái)將大幅提高直升機(jī)的可用性并降低研發(fā)、維修和后勤保障費(fèi)用。法國(guó)海軍第一架H160M預(yù)計(jì)將于2029年交付，用于執(zhí)行反艦任務(wù)、艦隊(duì)保護(hù)和海上救援任務(wù)。法國(guó)空軍計(jì)劃利用該型直升機(jī)進(jìn)行空域保護(hù)、搜索和救援、收集情報(bào)和深入敵人陣地，所有空軍H160M直升機(jī)都有空中加油能力。法國(guó)陸軍型直升機(jī)將用于偵察、火力支援、醫(yī)療救護(hù)和特種部隊(duì)滲透任務(wù)，法國(guó)陸軍正在推動(dòng)加速交付，將原定的2028年提前至2026年。

研發(fā)進(jìn)展

2011年，H160直升機(jī)項(xiàng)目啟動(dòng)；2015年，首架原型機(jī)首飛；2016年，直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)凍結(jié)；2018年，第一批量產(chǎn)型直升機(jī)首飛；2020年2月，H160M“獵豹”項(xiàng)目進(jìn)入預(yù)研階段；2020年7月，H160獲歐洲航空安全局（EASA）型號(hào)認(rèn)證；2021年5月，H160獲日本民航局（JCAB）型號(hào)認(rèn)證；2021年9月，H160獲巴西民航局型號(hào)認(rèn)證；2021年12月，空客公司向日本交付首架H160，用于電子新聞采集任務(wù)，日本ANH直升機(jī)公司成為全球首個(gè)H160直升機(jī)的運(yùn)營(yíng)商。

阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展歷程

2014年，空客公司為H160直升機(jī)選擇普惠加拿大公司的PW210E發(fā)動(dòng)機(jī)和賽峰直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)公司的阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)作為候選動(dòng)力裝置。2015年6月，H160進(jìn)入試飛階段，PW210E為H160首架原型機(jī)的首飛提供動(dòng)力。由于H160要求配裝的發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫高原條件下能滿足功率增加10%的要求，而PW210E功率水平無(wú)法滿足且普惠加拿大公司決定不再對(duì)PW210E進(jìn)行升級(jí)，所以空客公司最終選取阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)作為H160的唯一動(dòng)力裝置。

阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)

阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

技術(shù)特點(diǎn)

阿拉諾是賽峰集團(tuán)的新一代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，功率為820～970kW，適用于4～6t級(jí)中型雙發(fā)直升機(jī)或2～3t級(jí)單發(fā)直升機(jī)。阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)功率介于阿赫耶（Arriel）和阿蒂丹（Ardiden）發(fā)動(dòng)機(jī)之間，與同等級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其最大優(yōu)勢(shì)在于耗油率可降低10%～15%，且可在高溫高原條件下滿足功率增加10%的要求。阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)首翻期為5000h，且維修時(shí)間僅為同等級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的1/2。

阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，具有良好的維修性和保障性，能有效提升載荷和航程并具有優(yōu)良的環(huán)保性能。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了34項(xiàng)創(chuàng)新專(zhuān)利技術(shù)，包括氣動(dòng)設(shè)計(jì)、增材制造、控制系統(tǒng)和高效燃燒等。在氣動(dòng)設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)了高性能和可靠性，采用了2級(jí)離心壓氣機(jī)、單級(jí)動(dòng)力渦輪結(jié)構(gòu)，進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)向葉片改善了發(fā)動(dòng)機(jī)巡航狀態(tài)下的熱動(dòng)力學(xué)循環(huán)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低油耗；在制造方面采用了增材制造技術(shù)，燃油噴嘴、進(jìn)口導(dǎo)葉和擴(kuò)壓器葉片等零件均采用增材制造技術(shù)，快速生成復(fù)雜形狀零件且數(shù)量大幅減少；在控制方面采用了第四代全權(quán)限數(shù)字式電子控制（FADEC）系統(tǒng)，并采用了賽峰最先進(jìn)的健康監(jiān)測(cè)、自動(dòng)故障診斷和預(yù)防性維修技術(shù)，可與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)（BOOST）完全兼容；在燃燒方面采用了新型回流燃燒室，新燃燒室設(shè)計(jì)利用油氣混合旋流穩(wěn)定火焰，達(dá)到均勻溫度以保護(hù)部件的目的，新燃燒室僅保留了主燃油噴嘴，省去了常用于起動(dòng)的噴嘴，將燃油噴嘴的數(shù)量減少到9個(gè)，具有更好的可操作性和更簡(jiǎn)單的布局。

研發(fā)歷程

阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)研制之前，賽峰集團(tuán)在歐洲清潔天空計(jì)劃框架下以Tech 800驗(yàn)證機(jī)為平臺(tái)進(jìn)行了預(yù)先研究，2013年完成驗(yàn)證機(jī)的首次運(yùn)行，這是阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要里程碑。該驗(yàn)證機(jī)主要針對(duì)耗油率、二氧化碳排放、噪聲控制、復(fù)合材料質(zhì)量、鈦鋁合金部件和控制系統(tǒng)等方面的技術(shù)突破來(lái)開(kāi)展驗(yàn)證，關(guān)鍵技術(shù)涉及壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)和性能、燃燒室低污染排放、渦輪在高溫下的工作性能以及高效率渦輪等。

阿拉諾1A于2013年開(kāi)始臺(tái)架試驗(yàn)，2014年開(kāi)始地面試驗(yàn)，2015年交付空客公司用于H160動(dòng)態(tài)直升機(jī)0號(hào)機(jī)的裝機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，2016年隨H160首飛同年完成高空模擬試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)斷油試驗(yàn)，2017年完成耐久性試驗(yàn)并向空客公司交付第一批初始生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，2019年6月獲頒歐洲航空安全局（EASA）型號(hào)合格證，2021年6月獲頒美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）型號(hào)合格證。賽峰集團(tuán)為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)航空燃料（SAF）戰(zhàn)略目標(biāo)，阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)認(rèn)證可以使用高達(dá)50%的可持續(xù)航空燃料，包括生物燃料。

結(jié)束語(yǔ)

賽峰集團(tuán)根據(jù)精準(zhǔn)定位，構(gòu)建差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)為4～6t中型雙發(fā)直升機(jī)市場(chǎng)設(shè)計(jì)了阿拉諾發(fā)動(dòng)機(jī)，并主動(dòng)識(shí)別和挖掘H160直升機(jī)的潛在需求，優(yōu)先發(fā)展出第一型也是唯一與該飛機(jī)平臺(tái)匹配的動(dòng)力裝置，同時(shí)積極助力民轉(zhuǎn)軍用的H160M的系列化發(fā)展，開(kāi)拓出了一條與飛機(jī)平臺(tái)融合打造系列化的共贏發(fā)展之路。