世界前沿技术发展报告2023《世界航空技术发展报告》(五)直升机技术
(五)直升机技术
资料来自:《世界前沿技术发展报告2023》和网络
2022年,世界直升机技术取得重大发展。在常规直升机技术方面,新型重型运输直升机、下一代中型通用运输直升机、有人/无人旋翼飞行器编组和直升机全自主飞行技术发展较为显著。在新概念直升机技术发展方面,美国未来攻击侦察机(Future Attack Reconnaissance Aircraft, FARA)和未来远程突击机(Future LongRange Assault Aircraft, FLRAA)项目的技术发展备受关注。
1.常规直升机技术
经过多年发展,常规直升机技术已基本成熟。目前,常规直升机技术发展重点为新型动力系统、开放式系统架构和有人/无人编组技术等。2022年,欧洲联合启动下一代旋翼飞行器能力(NGRC)项目。美国和法国重视发展有人/无人旋翼飞行器编组技术。美国直升机全自主飞行技术取得重大进展。
1.1 北约六国联合启动下一代旋翼飞行器能力项目
2022年6月,法国、德国、英国、意大利、荷兰和希腊六国国防部长联合启动了北约下一代旋翼飞行器能力项目。该项目首批资金投入约2900万美元,主要任务是共同探索未来直升机的创新解决方案,以保持技术优势和促进多国合作。在该项目框架下,六国将探讨如何利用最新技术来满足各自需求,寻找具备混合动力和电动推进、开放式系统架构,以及改进的飞行性能等特征的解决方案。下一代旋翼飞行器能力项目的概念阶段将由北约后勤和采购局(NATO Support and ProcurementAgency, NSPA)牵头执行,可为相关成员国开发并部署新一代旋翼飞行器提供基础。
下一代旋翼飞行器能力项目主要为替换北约各国现役的NH90、AW101等中型通用运输直升机设立。这些型号均为20世纪80年代至90年代研制、2000年前后开始装备部队。到下一代旋翼飞行器能力项目完成研制并投入使用时,这批装备的服役时间将超过30年。目前启动的该阶段工作主要是协调各国需求,并以欧洲各国直升机相关领域的技术能力为基础,确定下一代旋翼飞行器能力项目的初步指标和概念方案。
1.2 美国和法国重视发展有人/无人直升机编组能力
2022年3月,美国海军和海军陆战队联合演示了有人/无人直升机编组能力。演示中,美国海军使用一架MQ-8C“火力侦察兵”(Fire Scout)无人直升机,在地面控制站的辅助下进行目标探测和任务协调。海军陆战队使用UH-1Y通用直升机和AH-1Z攻击直升机根据MQ-8C提供的信息实施了火力打击。有人机/无人机编组协同能实现异构装备优势互补和互促增效,成为航空装备形态、空中作战样式的发展重点。美国海军已实施战术作战管理器(Tactical Battle Manager, TBM)、联合无人作战航空系统(Joint Unmanned Combat Air System, J-UCAS)、通用控制系统(Common Control System, CCS)等计划,解决了有人/无人直升机空域集成、编队飞行、协同操控、指令传输、信息融合等问题。此次演示表明,美国海军已成功验证无人机前置侦察预警、有人机后置火力打击的完整杀伤链闭合,初步具备有人/无人直升机编组协同打击能力。
2022年6月,法国武器装备总署(Director General Armaments, DGA)表示,法国陆军将在2025年前列装H160M、NH90 Caiman和“虎式”Mk Ⅲ(Tiger Mk Ⅲ)升级型三型新型直升机。围绕法国陆军涵盖陆航和地面装备的“蝎子”(Scorpion)装备计划需求,三型直升机将大量应用自主/半自主技术,提供有人/无人编组协同作战能力,且相关功能可能集成到法国陆军未来的战术指挥与控制软件中。为此,三型机需要融入数字环境,改进威胁探测,综合新的武器,并提高感知和打击的精确性。
目前,有人/无人编组协同已成为世界各国快速、有效提升其现役常规构型直升机作战能力的重要途径。美军现役AH-64E、MH-60R等型号均已具备有人/无人编组协同能力。国外主要国家均选择在不对直升机平台进行太大升级改造的情况下实现有人/无人编组协同,从而高效提升直升机态势感知、火力打击等能力,进而提高其任务效能和战场生存力。
1.3 美国“黑鹰”直升机完成不载人全自主飞行
2022年2月,DARPA联合西科斯基公司(Sikorsky)完成了UH-60“黑鹰”(BlackHawk)直升机首次不载人的全自主飞行,展示了障碍物规避、跑道上空小幅度机动等能力。西科斯基公司称,集成自主软件的“黑鹰”直升机将在座舱内配置一个开关,可在两名飞行员、一名飞行员、无飞行员三挡间进行选择。
相关试验采用了DARPA机组人员驾驶舱工作自动化系统(Aircrew Labor In-Cockpit Automation System, ALIAS)项目的成果。该项目于2015年启动,西科斯基公司于2016年获得第三阶段合同。该项目旨在开发接管基础飞行操作自动化系统,降低飞行员作战飞行工作负担,提高任务能力和飞行安全,缩减飞行员的培训周期和规模,节省培训和工资成本。
2.新概念直升机技术
目前,新概念直升机的发展重点是高速直升机。美军正在开展的未来攻击侦察机和未来远程突击机(FLRAA)等项目代表了高速直升机技术发展的最新水平。
2.1 美国“劫掠者”X型直升机参与陆军“未来攻击侦察机”项目竞争
2022年10月,西科斯基公司基于快速复合型S-97改进的“劫掠者”(Raider)X型直升机首架原型机完成了90%的制造工作。该原型机将进行项目结构测试,以验证机身的飞行和地面载荷能力。“劫掠者”X基于洛克希德·马丁公司在利用数字化设计、3D打印和制造技术开发创新武器系统方面的工作经验,采用了基于模块化开放系统架构(Modular Open Systems Architecture, MOSA)的航空电子设备和任务系统,为计算、传感器、生存能力和武器提供“即插即用”选项,不仅能够降低采购成本,而且能够实施快速、经济可承受的升级,从而在不断演变的威胁面前保持技术和性能领先。“劫掠者”X将参与美国陆军未来攻击侦察机项目的竞争。参与项目争夺的另一种机型为贝尔德事隆公司(Bell Textron)的贝尔360“无敌”(Invictus)攻击侦察直升机。美国陆军拟在2024财年从两种竞争机型中选出一型,完成工程研制并投产,拟于2028年列装部署。
2.2 美国贝尔V-280倾转旋翼机获得美国陆军未来远程突击直升机项目
2022年12月,贝尔公司获得美国陆军近40年来最大直升机采办竞标合同。由贝尔公司研制的V-280“勇士”(Valor)倾转旋翼机中标美国陆军未来远程突击直升机项目。该项目研发合同价值高达13亿美元。V-280“勇士”倾转旋翼机于2017年12月首飞,最高巡航速度达305节(约合565千米/小时),截至2021年6月,飞行超过214小时,展示了其低速敏捷性和远程巡航能力。未来远程突击直升机原型机拟于2025年交付部队,于2030年前后正式服役,逐步替代约2000架“黑鹰”通用直升机和约1200架“阿帕奇”(Apache)攻击直升机。