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命运多舛的“鱼鹰”--美国V-22倾转旋翼机交付纪实  

2007-01-18 10:25:04|  分类: 装备科技B |  标签: |举报 |字号 订阅

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2006年3月,美国防部向媒体透露:海军陆战队、空军和海军将于2007开始装备410架V-22“鱼鹰”倾转旋翼机。同时,美海军陆战队将于近期向伊拉克派遣第一批MV-22。此外,美国贝尔和波音公司已经向美空军特种作战司令部交付首架CV-22美国多数媒体认为,这无疑可以为研制20年之久的V-22研发历程画上一个圆满的句号。

一波三折

1981年,美国防部正式出台了研制倾转旋翼机的计划。1983年,贝尔和波音公司与美国防部签署联合研制倾转旋翼机的合同。随后贝尔与波音达成协议,将XV-15技术验证机作为开发和研制未来倾转旋翼机的原型机。最初,倾转旋翼机的装备对象是美国陆军,但是这项计划很快就被放弃了。其理由一是该项计划技术难点多,风险大;二是耗资巨大,难以承受。与此同时,美海军陆战队却对该机产生了极大的兴趣,并最终成为定购该机的主要客户。1985年1月18日,该机被正式命名V-22“鱼鹰”。根据任务分工,美国贝尔公司主要负责研制机翼、发动机短舱、螺桨—旋翼装置和传动系统及发动机一体化。波音公司主要负责机体、尾翼、起落架、综合电子设备的研制。V-22于1989年完成首飞,1990年12月4日在美海军“大黄蜂”号航空母舰上进行了海上试飞。由于美国国会对这种独于无二的飞行器态度极为冷淡,美国防部决定在1990~1999,财年停止V-22计划拨款。

一年之后,虽然美国防部开始恢复拨款,但数额十分有限,仅限于科研设计和试验。在此后的研制过程中,V-22更是历尽艰辛。美国防部最初应该定购913架四种型号V-22,其中,海军陆战队为MV-22、海军为HV-22、空军为CV-22或SV-22A。但是,由于美国防部对研制计划消极抵触,结果研制SV-22A计划被取消,整个采购数量减少到657架。减少采购数量的原因主要是研制经费过高,如果按照1997年价格计算,每架研制经费高达4000万美金。再者,该机安全性差。1993年之前,5架验证机中有2架在试飞时因机载电子设备和发动机故障坠毁。这是“鱼鹰”遭受的第二次打击。

值得庆幸的是,V-22最终还是赢得了美军方的认同。美国防部之所以决定采购该机,主要是取决其优异的作战性能。在遂行海上登陆作战时,V-22将在海军陆战队中扮演空中运输角色,可大大提高机动作战能力,缩短机降时间和降低对降落地域的要求,以及在飞越敌防空区域时减少伤亡。在遂行空降战役时,与CH-46和CH-53D军用运输直升机相比,V-22具有航程远和飞行速度快等特点。此外,MV-22的爬升速度和载荷分别超过了CH-46的1倍和2倍。

据美国军事专家透露,在运输送18名海军陆战队员时,V-22最大作战半径可达930公里。此外,该机还具有短距离起飞,以480公里/时速度和最佳飞行高度飞抵目标、在空中悬停15分钟以及使用储备燃油实施垂直降落等优点。由于飞行速度快,V-22完全可以代替KC-10A和KC-135空中加油机。在完成空中一次加油后,V-22转场距离可达4900公里。目前,共计为美海军陆战队生产了12架MV-22,其中两架将根据CV-22倾转旋冀机设计方案实施改装,以便装备美国空军。剩余的MV-22将根据HV-22倾转旋翼机设计方案实施改装,装备美国海军。MV-22与CV-22、HV-22倾转旋翼机在机身结构、动力装置等方面没有什么太大区别,其不同之处是在载油量、机载电子和武器系统等方面。

常言道“祸不单行”。2000年4月8日,美海军陆战队1架MV-22运送19名海军陆战队员在本土执行训练任务时机毁人亡。同年12月,美国空军1架CV-22发生了同样的事故。这两起事故使所有的V-22停飞17个月。在此期间,美国贝尔和波音公句对该机机身结构进行了改进。在技术改进之前V-22身价为4000万美金,技术改进后身价猛升到了7100万美金,而批量生产型身价为5800万美金。

美国防部对于改进后的MV-22性能和可靠性持乐观态度,并决定继续研制V-22后续型号。同时,美国防部没有改变采购458架V-22的计划,其中海军陆战队采购360架MV-22,作为运输和机降海军陆战队员,以便全部取代海军陆战队使用的CH-46和CH-53D。海军采购48架HV-22,作为航母和大型作战舰只使用的搜索救援机、电子干扰机。空军采购50架CV-22,作为特种作战飞机,以取代AC-130H、MC-130E/H以及MH-53J。

为加快V-22研制和装备步伐,2002年上半年,美国贝尔和波音公司再次斥资1亿多美金对其进行改进。美国罗•莱斯公司也斥资3000多万美金改进其发动机,改进后的AE1107C涡轮轴发动机使用寿命将增加500小时。2005年9月,美国防部批准MV-22批量生产计划,从而结束了对该机为期18年的试验工作。

精益求精

根据美国防部的要求,美国贝尔和波音公司V-22 “鱼鹰”倾转旋翼机的设计思想主要包括以下几个方面:机载各主要系统、应该具有抵御轻武器攻击的能力;机组成员和全体人员的座椅应该具备防弹能力;座舱和货舱应安装空气调节系统,机上应该安装防电磁脉冲系统;发动机和减速器等应该安装在距机组成员较远的位置,以免对其造成伤害;机身的头部和机组人员驾驶舱应该加固,以防止发生意外时机组人员遭受伤亡。在从20米的高空坠地时,驾驶座舱应该保持85%的完好率。在以每小时120公里坠地时,机头整流罩可以保持完好;在以每小时30公里坠地时,起落架可以保持完好;机翼和桨叶应该确保在意外降落时不受损坏,其中包括短舱坠地时,其残片不对机身造成伤害;飞机落水后,可以在5级海浪的条件下在水上漂浮10分钟。

V-22的8大部件复合材料所占份额比例为:石墨/环氧树脂33.1%,玻璃纤维7.2%,金属51.5%,其它材料8.2%。V-22的油箱设计布局为:消耗油箱2个,容量为334升,油箱燃油重量为272公斤;前部油箱两个,容量为1809升,油箱燃油重量为1474公斤;后部右侧油箱1个,容量为1197升,油箱燃油重量为975公斤;机翼油箱8个,容量为278升,油箱燃抽重量为227公斤;货舱辅助油箱3个,容量为3036升,油箱燃油重量秀2470公斤。所有油箱可保证在遭受12.7毫米子弹攻击和从20米高空坠地时不漏油。通常发动机先使用消耗油箱工作,随后使用前部油箱以及后部右侧油箱工作。燃油消耗基本采取自动式,必要时可由机组成员手动控制。加油既可以采取封闭式,又可以采取暴露式。

独辟蹊径

V-22是一种融直升机垂直起降、悬停和固定翼飞机速度快、航程远等优点为一体的悬臂式上单翼飞机。该机在机翼两端各安装了一部旋转式短舱,两个短舱内安装一台美国艾利逊公司研制的AE1107C涡轮轴发动机。其单台发动机最大功率为4600千瓦,额定功率为4400千瓦,空中悬停时涡轮轴旋转频率15000转/分,飞行时涡轮轴旋转频率12750转/分,发动机重495公斤,长1.95米,宽0.73米,高0.83米。发动机采用模块式结构和双余度全功能数字式电子控制系统,具有以下优点:一是可以不断调整推力值,以便加强飞行管理系统,使飞机在爬高和巡航状态下尽量减少燃油的损耗。二是可以取消发动机在地面的调整工作,从而减少了维修环节,提高了经济效益。三是可以准确调定功率和发动机过度供油现象,使发动机热端部件所承受的应力变小,延长使用寿命。四是可以自动控制发动机功率,以满足飞行环境的需要,使飞机和发动机以及其他系统实施综合控制,以期减轻机组人员的工作强度。五是重量轻、调节速度快。

为减少红外特征,两台AE1107C涡轮轴发动机均安装了尾气排放冷却系统。两个短舱头部各装有一副由三片桨叶组成的逆时针旋转旋翼,桨叶由石墨/环氧树脂/玻璃纤维制成,平面形状为梯形,有利于提高前飞和悬停效率。当旋转短舱垂直向上时,便可像直升机一样垂直起飞。当达到一定飞行高度和飞行速度后,旋转式短舱向前转动90度到水平位置,该机便像普通固定翼螺旋桨飞机一样向前飞行。由垂直飞行状态转入水平飞行状态所需时间为12秒钟。在以直升机方式飞行时,操纵系统可改变旋翼升力的大小和旋翼拉力倾斜的方向,以便使飞机保持或改变飞行状态。在以巡航方式飞行时,上单翼后缘的两对副翼可保证飞机的横向操纵。铰接在端板式垂尾上的方向舵和平尾上的升降舵可以依靠舵机改变飞行方向和飞行高度。为提高飞行可靠性,该机采用了三余度电传操纵系统。

根据美海军陆战队的作战要求,V-22将主要以航母和其它大型舰只为基地。为减少飞机在甲板上的占地空间,采用了折叠式桨叶,其机翼也采用了旋转式,必要时可与机身平行。V-22导航系统包括:一部惯性导航系统,一部用于保障起降的AN/ARN-147近距导航系统,一部航空测向仪,一部无线电测高仪和一部空气信号系统以及若干部传感器。小型惯性导航系统可以保证向机载其它导航系统传递飞机的飞行速度、高度、磁航向、真航向等飞行参数。AN/ARN-147近距导航系统可以为飞机在正常条件下实施起降提供必要的参数。它还可以与地面系统协调,保证飞机在复杂气象和夜间条件下起降。此外,机上安装了“塔康”导航系统、AN/APQ-174D地形跟踪多功能雷达,以执行超低空飞行任务。机上还安装了先进的电子战系统、通信传输抗干扰系统、GPS和五台多功能显示器。其中,第五台显示器专门用于显示地形图,从而使机组人员可以借助信息处理终端显示屏观察到地面士兵所处位置,协同完成特种作战任务。机载设备可以确保V-22之间及飞机与基地、E-3A之间的联络。为提高夜战能力,海军陆战队使用的V-22将安装飞行员夜视镜,空军和海军使用的V-22改进型将安装AN/AAQ-16前视红外搜索雷达。此外,还安装了甚高频和特高频话音保密通信装置、敌我识别器、AN/AAR-47导弹告警系统。

V-22的机载武器可根据执行任务的性质进行选择,通常在货舱内安装数挺7.62毫米或12.7毫米机枪,在机身的头部下方安装旋转式炮架,机身两侧安装鱼雷和空空导弹挂架。V-22及其改进型均备有空中加油系统,其机组由三人组成。该机旋翼直径11.58米,翼展15.52米,机长19.09米,机高6.90米,海平面巡航速度185公里/时(采用直升机方式飞行)和509公里/时(采用固定翼机方式飞行),实用升限7925米,起飞滑跑距离152米,航程2225行米(满载,垂直起降)和3336公里(满载,短距起降),空重14463公斤,正常起飞重量达到21545公斤(垂直起降)和24947公斤(短距起降),最大起飞重量为27442公斤(短距起降)。

V-22的机身呈矩形,加大了机舱内的容积,可运载24名全副武装的士兵或12副担架及医务人员,也可在机内装9072公斤和外挂6804公斤货物。在执行寻找救护任务时,机上可以安装一个带有76米长钢索的绞盘,当机动过载2.5g和升限速度0.13~1.37米/秒时,其最大运载量为270公斤。在运载容积为21立方米货物时:可以外挂17×166×625厘米吊舱。就其飞行速度和航程来说,远远超过了CH-46直升机。与某些军用运输机相比,V-22也占有优势。就意大利9吨级G.222军用运输机来说,其最大飞行速度为633公里/时,最大航程仅为1400公里。

应该强调指出的是,V-22的确存在一些突出问题。首先,结构役计复杂。其次,易受地面防空武器攻击。再者,生产成本和使用费用昂贵,总之,随着V-22装备作战部队,美军的两栖作战能力以及全球作战保障能力将会有一定程度的提高。尽管美国防部已正式宣布装备V-22,但是,这并不意味着该机的发展一帆风顺。未来命运究竟如何,世人将拭目以待!

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