計劃到首飛

對西科斯基公司的雇員和當?shù)氐墓妬碚f，1972年是令人振奮的一年，UTTAS項目的獲得使得公司未來一片光明。拿下UTTAS項目之后，西科斯基公司有可能一掃在直升機生產上持續(xù)15年的萎靡不振，并停止連年不斷的裁員，這也是西科斯基公司多年來首次在陸軍直升機競標中獲勝。為了贏得UTTAS項目，西科斯基公司組成了強有力的領導團隊，提出了明確的研制思路，采用了正確的技術理念，研發(fā)了創(chuàng)新的設計方案。無疑，在此基礎上研制出的新技術直升機必定能夠滿足軍方的所有要求且價格合理，美國陸軍沒有理由拒絕。

初選中標之后，西科斯基公司的重點轉到設計、制造和演示驗證比競爭者更好的原型機上面來。由于貝爾公司出局，現(xiàn)在只剩西科斯基公司和波音·伏托爾兩家公司爭奪最后的勝利。在拿到最終生產權之前，雙方要經(jīng)受52個月的競爭比對測試。但有一點毫無疑問，最終的贏家必將對今后幾十年的美國直升機工業(yè)影響深遠。此時，研制成功的原型機成為兩家公司最緊迫的任務。為了讓自己公司的YUH-60A能比波音·伏托爾公司的YUH-61A領先一步實現(xiàn)飛行，西科斯基公司下定決心要趕在合同規(guī)定日期之前完成UTTAS原型機首飛。

事實證明，西科斯基公司確實做到了?；仡欉@段歷史，設計、制造、調試原型機的過程還算容易，但實現(xiàn)原型機首飛才是該項目最為艱難的一步，西科斯基公司在這一點上遭遇到的困難完全始料未及。

UTTAS項目的初步工程設計階段（BED）正式開始于1972年8月30日，當天西科斯基公司總裁韋斯利·庫爾特與美國陸軍航空系統(tǒng)司令部的莫里斯·施奈德簽訂研制合同。合同金額接近6200萬美元，包含研制成本和獎勵金，西科斯基公司根據(jù)合同要制造3架飛行測試機、一架地面測試機和一架靜力測試樣機。合同文件量很大，總共有2307頁。其中437頁用于描述直升機技術要求，規(guī)定鑒定工作流程的有575頁，還有600頁專門對各種工作做了規(guī)定。

對比31年前，也就是1941年伊格爾·西科斯基與陸軍航空兵簽訂XR-4原型機合同時的情況，UTTAS的合同簽訂過程已經(jīng)相當成熟了。當時那份合同總共就一頁紙，規(guī)定了直升機的技術要求，結果從此一個全新的產業(yè)出現(xiàn)了。西科斯基公司的XR-4直升機是在1941年3月簽訂的合同，10個月后就進行了首飛。4個月后飛往俄亥俄州代頓市的賴特機場接受驗收。飛行驗收7個月后，陸軍航空兵將第一份生產合同授予西科斯基公司，其意義遠不只是生產一種直升機。

西科斯基公司R-4直升機（右）與“黑鷹”直升機（左）。R-4是美國陸軍航空兵使用的第一種機型，也是世界上第一種量產直升機，二戰(zhàn)期間該機最快生產速度為每月10架

從獲得原型機研制合同到最終贏得量產合同為止，UTTAS初步工程設計階段按時間順序排列的所有標志性事件

5年內，西科斯基公司向政府交付了近500架R-4、R-5和R-6直升機。如此大的生產量表明直升機已經(jīng)在美國陸軍中站穩(wěn)了腳跟并成為航空領域的一部分。

對于UTTAS項目來說，YUH-60原型機的生產進度盡管遠不如XR-4那么急進，但由于幾家生產商的競爭使得該項目具有很大的挑戰(zhàn)性。下表列舉了UTTAS項目從原型機到獲得生產權期間的一些重大事件。

飛行活動安排在合同授予26個月之后開始，比合同規(guī)定的早兩個月。首架原型機在首飛前兩個月出廠。首架機的生產提速確立了各項保障活動的技術協(xié)調。這些活動包括每個總裝位置、機身型架的加載、零件和配件完備、原材料和采購零件的到貨日期、工藝裝備的制造和圖樣發(fā)放的進度計劃。

根據(jù)直升機硬件的可用性安排了實驗室測試設備和裝置，飛行儀表和數(shù)據(jù)遙測裝置也是如此。簽訂合同后的頭兩年都耗在這項工作上，在此期間，一些重大事件都按照提速的進度完成了。在發(fā)出了大約2500份圖樣后，同陸軍人員一起對設計進行了初步和關鍵設計評審。直升機工藝裝備、工作指令、部件生產和材料采購單交付都按計劃進度完成。靜力測試樣機、地面試驗機和3架飛行測試機的裝配都沒有遇到重大問題。

UTTAS項目期間與陸軍人員共事，使西科斯基公司工程師對陸軍前十年間在旋翼機技術專業(yè)知識方面所取得的進步印象非常深刻。從筆者的角度看，官方直升機學科的重心在20世紀50年代位于空軍賴特·帕特森空軍基地，20世紀60年代轉向海軍宇航局，70年代轉到了陸軍航空系統(tǒng)司令部。

詹姆斯·E.坎皮恩

肯尼斯·M.羅森

設計成本計劃控制系統(tǒng)

在可交付的合同當中，不是只有UTTAS直升機需要進行設計和測試。那段時期，官方要求簽約方具有有效的成本計劃控制系統(tǒng)（CS）2，尤其是簽約方所使用的需官方支付的費用類合同。在這個系統(tǒng)中，所有計劃性工作都劃分成較小的、易于管理的一攬子工作，指定負責人安排進度和預算。對成本和進度計劃方面的實際情況持續(xù)進行評估，任何調整都要向管理層和客戶報告。根據(jù)信息可以判斷項目狀況是否正常和是否需要在問題變得不可控、漏洞太大前采取補救措施。

西科斯基公司任命財務部的詹姆斯·E. 坎皮恩為UTTAS成本/計劃調度經(jīng)理，并在其帶領下制定公司自己的計劃，以滿足（CS）要求?？财ざ鞯娜蝿站褪茄邪l(fā)一套系統(tǒng)，供經(jīng)理使用并據(jù)此在需要時采取糾正措施。對使用人員進行培訓后，系統(tǒng)還必須經(jīng)過陸軍和三軍小組的批準。如果沒有經(jīng)過批準，無論原型機性能多優(yōu)良，生產提案多具吸引力，西科斯基公司都不可能獲得生產權。

高管層參與此事有助于系統(tǒng)在內部推行。首先需要向財務部門推行，財務部門的文化修養(yǎng)并不是建立在立竿見影的實際運行成本和計劃之上的。成本計劃控制系統(tǒng)的價值在于為負責計劃管理工作的人員提供立即的反饋，以便能及時采取糾改措施。由于原有觀念根深蒂固，推行這樣一套直接明了的系統(tǒng)將需要高管層的支持，對此西科斯基公司總裁給予了全力支持。

系統(tǒng)由坎皮恩和他手下的10人小組負責制定，被稱為“西科斯基公司項目運行跟蹤系統(tǒng)”（Sikorsky Program Operations Tracking System），首字母縮寫為SPOTS。這個系統(tǒng)制定出來后，對UTTAS項目組幾百名成員進行了培訓，為系統(tǒng)的貫徹執(zhí)行和獲得批準做好準備。培訓期間，重點主要放在讓使用人員能夠迅速地看到其工作成效，及時防止出現(xiàn)重大的成本或計劃調度問題。在陸軍（CS）評審小組初次來訪，審查西科斯基公司是否已經(jīng)做好準備演示SPOTS期間，小組要求與一位具有代表性的一攬子工作負責人進行談話?？财ざ鬟x擇一位工程師接受談話，他選擇的是肯尼斯·M.羅森。這一選擇絕對不是隨機的，因為羅森絕非一位普通的工程師。羅森為贏得UTTAS項目曾做出過重大貢獻，首先是YUH-60A推進系統(tǒng)設計，之后又為“黑鷹”項目工程管理立下汗馬功勞。后來羅森出任了西科斯基公司負責研究和工程的副總裁。

羅森不負眾望使陸軍小組當時即宣布了西科斯基公司已做好準備可以進行官方批準程序。1973年2月得到美國陸軍批準，并于1個月后得到了三軍的批準。SPOTS成為首個政府按照成本計劃控制系統(tǒng)要求采用的完全計算機化系統(tǒng)。這對西科斯基公司和陸軍UTTAS小組來說都是一項重大成就。

在得到三軍批準后不久，各軍種人員紛紛向西科斯基公司提出申請要求進行SPOTS培訓。坎皮恩和他的小組與陸軍、海軍、空軍以及國防審計局聯(lián)合為國防系統(tǒng)管理學校和賴特·帕特森空軍基地的空軍技術學院開設了一周的培訓課程。所有關于SPOTS的培訓和討論的目的都是為了增強一種觀念，即西科斯基公司是UTTAS生產項目的最佳公司。

UTTAS項目中的地面試驗機正在進行關鍵應力與運動、發(fā)動機與機體相容性、發(fā)動機應力與振動測試，諸如安裝調整試驗、飛行前驗收試驗、傳動系統(tǒng)的200小時軍用合格試驗等一系列試驗都是在地面試驗機上完成的

測試故障威脅首飛

首架UTTAS原型機在批準飛行前需進行大量測試，查找有可能危及飛行安全的異常情況。適航資格規(guī)范要求這些測試要在直升機部件有測試裝置的情況下開始進行。實驗室和地面測試開始不久就出現(xiàn)了幾次故障，這證明了試飛前全面測試項目的價值和必要性。其中有兩次故障尤其致命，一次來自彈性軸承旋翼，另外一次是和傳動系統(tǒng)有關。兩次故障如果是在飛行過程中發(fā)生將很有可能帶來災難性后果。

采用轂軸結構測試設備對整個旋翼轂組件的過應力進行測試的過程中，旋翼系統(tǒng)出現(xiàn)了問題。在載荷和運動高于飛行水平的情況下進行測試時，彈性軸承內的不銹鋼薄片的疲勞損壞造成其中一個球形彈性軸承徹底報廢。這個故障導致槳葉連接軸的外側運動達到測試設備的極限。如果這個故障發(fā)生在飛行過程中或旋轉試驗臺上，結果都會是災難性的。這次故障非常嚴重以至于對西科斯基公司的UTTAS項目造成了威脅，因為公司的彈性軸承旋翼沒有備用的設計方案。幸運的是，他們很快就發(fā)現(xiàn)薄片損壞是由測試條件加速，以及不銹鋼合金的薄片疲勞強度較低造成的。通過對某些薄片進行應變測量，發(fā)現(xiàn)在測試裝置中模擬的槳葉揮舞振幅較高，造成薄片振動彎曲應力要比最初所使用的不銹鋼所能承受的要高。彈性軸承旋翼是羅德公司設計并制造的，在該公司的及時支持下，采用一種疲勞強度更高的合金進行了替換，為旋翼塔測試和首飛及時、徹底地解決了問題。

第二次嚴重故障發(fā)生在地面試驗機上，對于首飛來說，在所有計劃的地面測試中，沒有任何測試比地面試驗機運轉更重要。地面測驗機是用地面錨鏈固定在試驗臺上的UTTAS原型機，通過完全動力譜運轉。地面試驗機試車是所有推進、傳動和旋翼系統(tǒng)都通過真實控制系統(tǒng)在真正機體上同時運轉的首個測試。陸軍要求在授權許可啟動飛行活動之前地面試車50小時。這項試驗于1974年9月完成。這是最后一次強制性飛行前測試，是陸軍進行安全飛行檢查的階段。地面試車發(fā)現(xiàn)了一個最重要的問題是UTTAS尾部和中間減速器沒有使用潤滑脂。設計人員建議兩個減速器使用潤滑脂來提高彈傷承受力，因為這樣可以減少潤滑脂從減速器外殼上的彈孔中漏出。使用潤滑脂還有一個目的就是通過提供永久性密封組件來減少維修。這些都顯示了潤滑脂的優(yōu)勢，也是吸引陸軍的所在，所有臺架測試都表明性能良好。

但是，直升機系留測試很快暴露了一個問題：由于潤滑脂本身是絕熱的，如果出現(xiàn)局部齒輪過熱的現(xiàn)象，減速器溫度傳感器將無法探測到，這要么是由潤滑脂本身要么是由減速器內裝油脂的裝置設計缺陷所造成的。由于中間減速器冒煙，地面人員才發(fā)現(xiàn)減速器過熱，并在起火之前馬上停止了地面試驗機的地面試車。這次經(jīng)歷的結果就是立即重新使用傳統(tǒng)的潤滑油及時保障首飛進度。

UTTAS測試團隊由沃爾特·A.萊恩帶領，他的團隊曾負責過適航性規(guī)范的準備和磋商工作。整個UTTAS原型機研制項目的地面和飛行測試活動都由萊恩指揮。之后萊恩還負責管理西科斯基公司位于佛羅里達西棕櫚沙灘飛行測試機構的所有工程工作。安迪·拉帕太和弗蘭克·克魯茲作為他的助手，分別負責指揮所有地面測試活動和飛行測試項目。盡管存在前面所說的技術問題，他的團隊還是按要求及時地完成了所有地面測試。最重要的是，與陸軍人員成功地進行了規(guī)定的安全飛行檢查，并按計劃獲得了飛行許可。

總體來講，規(guī)定旋翼和傳動系統(tǒng)要進行整100小時的地面測試。另外還對很多動部件進行了實驗室疲勞測試，在飛行活動開始之前保證疲勞壽命裕度。為了弄清故障模式進而了解該部件需要加強的部位，對部件斷裂點進行過應力疲勞測試是最理想的方法。但公司市場部內部擔心的是疲勞測試斷裂的每個部件可能會引起客戶的焦慮。但是飛行標準和UTTAS項目的技術人員并未感受到這種擔心。他們非常清楚疲勞測試的結果，在低應力級累積高周后是不會產生任何故障的，部件所受應力達不到故障值就對弄清關鍵故障模式起不到什么作用。

第一副UTTAS項目旋翼正在西科斯基公司功率為5884千瓦的旋翼試驗塔上接受測試。對旋翼的測試在彈性軸承薄片問題被解決后開始。軍方要求的100小時飛行前驗收試驗于1974年8月完成

“十字交叉梁”尾槳被安裝在運轉臺上驗證其穩(wěn)定性、性能與適航性。軍方要求的50小時飛行前驗收試驗于1974年8月完成

不同于傳統(tǒng)的旋翼和尾槳測試臺，西科斯基公司專門為UTTAS項目設計了主減速器測試系統(tǒng)，以適應其軸角度、輸入軸間隙和座架。在飛行前驗收測試中，主減速器的測試扭矩為正常飛行時的1.1倍。西科斯基公司于1974年8月完成了100小時不間斷運轉測試，一個月后完成200小時軍用合格試驗

在初步工程設計階段的大部分時間里，美國陸軍航空兵系統(tǒng)司令部飛行標準部在西科斯基公司派駐了一名工程師，負責評審測試報告并監(jiān)管測試活動。但讓客戶代表自由出入測試實驗室并接觸所有工程數(shù)據(jù)，還需要對公司內部文化進行一些調整。結果表明，代表的參與對于和美國陸軍航空兵系統(tǒng)司令部就測試結果進行交流，以及在必要時及時改變方向起到了至關重要的作用。代表還敦促陸軍加快了測試計劃的批復，如果接到批復較晚很可能會延誤測試的開展。陸軍派駐西科斯基公司的這位重要的工程師就是杰克·凱姆斯特，由飛行標準部任命。

首架序號為21650的飛行樣機完全按合同規(guī)定進度進行了制造。這對公司和陸軍UTTAS項目辦公室來說都是一項重大成果。1974年10月中旬獲得陸軍的飛行許可，團隊也開始進入飛行測試研制階段。

在這一項目處于最佳狀態(tài)時，西科斯基公司和陸軍均未料到在飛行活動開始不久就遇到了眾多挫折。簽訂UTTAS合同的頭兩年里，公司的關注點主要集中在原型機首飛上，這在預算范圍內提前完成了。但接下來一年半時間里的關注重點就轉移到了千方百計解決重要技術問題上。實現(xiàn)UTTAS原型機飛行已成為該公司壓倒一切的任務。

第一架YUH-60A，序號為S/N 21650，于1974年6月28日出廠，距合同簽訂僅22個月。這是準備開始飛行前系統(tǒng)運轉和檢查飛行數(shù)據(jù)儀表系統(tǒng)

1973年，西科斯基公司參與競爭美國陸軍的武裝攻擊直升機，它最大限度地采用了UTTAS項目中的成果，如動力部件和尾翼，采用了縱列式座椅和機體下方的回轉炮塔。如果制造這種UTTAS第一次改型機并進行飛行試驗的話，那么提高旋翼的高度可能是它將進行的主要設計改進

改進型號胎死腹中

在原型機設計和制造過程中，1973年有了一次研制首架UTTAS改進型號的機會。盡管后面將對一長串非常成功的“黑鷹”改進型號進行描述，但首次研制改型的嘗試開頭卻很不順利。當時西科斯基公司打算利用UTTAS部件制造一種新型武裝攻擊直升機。但YUH-60A原型機還未試飛，對“黑鷹”進行改型的首次嘗試過程就結束了。

1969年，AH-56A“夏安”項目取消后不久，陸軍就開始著手研制一種新型武裝攻擊直升機（AAH），其速度能力較AH-56A所規(guī)定的更加適中一些。巡航速度降低到純直升機的能力范圍內，因而不需要輔助推進力和機翼來卸載旋翼。很明顯，在“夏安”項目終止之后，風險性小是陸軍對武裝攻擊直升機性能要求的一個因素。普遍認為，20世紀70年代初旋翼機技術顯然沒有成熟到能夠研制出低風險復合式直升機的水平，因此不能實現(xiàn)最初先進空中火力支援系統(tǒng)的目標。

1973年發(fā)布新型武裝攻擊直升機招標書時，UTTAS正在設計過程中，很明顯其性能和生存性要求都與對UTTAS的要求非常相似。新型武裝攻擊直升機145節(jié)的巡航速度、35攝氏度、1219米高空每分鐘137米的爬升率，以及續(xù)航能力都與UTTAS相似，甚至預期的總重都與UTTAS的十分相似。

由于這些相似性，西科斯基公司尋求為整個UTTAS推進系統(tǒng)、旋翼和尾槳，以及傳動系統(tǒng)匹配一個符合武裝攻擊直升機要求的專用新機身。這種方法的合理性在于兩條產品線之間昂貴的升力和推進系統(tǒng)的共同性將會給通用運輸和武裝攻擊直升機項目在采購和運行保障耗資方面節(jié)省大筆開支。這一概念看起來很有吸引力，至少公司內部是這樣認為的，西科斯基公司于是決定競爭AAH項目并建立團隊擬制提案，爭取再次斬獲一個陸軍項目。下圖為西科斯基公司具有UTTAS升力和推進系統(tǒng)的AAH候選設計方案的全尺寸圖。

但此次競標并未成功，UTTAS/ AAH未能問世，也未有任何回旋的余地。陸軍可能感覺到將兩個重要的直升機項目交給同一家公司會增加風險系數(shù)，尤其是西科斯基公司當時還不是陸軍熟悉的簽約方。

陸軍的AAH項目最終除了產生非常成功的AH-64“阿帕奇”直升機外，還使該機型的生產商休斯公司得以躋身為與貝爾、波音和西科斯基公司一樣的主要直升機生產商。最重要的是，AAH項目使陸軍的作戰(zhàn)能力得到了大幅提升。它提供了針對裝甲車和地面戰(zhàn)斗部隊的殺傷力，這是當時任何旋翼機都無法匹敵的。另外，AH-64的設計還為飛行機組成員提供了史無前例的對高密度威脅的防護能力。（未完待續(xù)）

編輯：王昕