于琦

（中國直升機設計研究所，江西景德鎮(zhèn) 333001）

0.引言

根據陸軍預算需求，至2021財年，陸軍投入1.04億美元以啟動中型FVL研制，其中1000萬美元將用于成立項目辦公室并開展備選方案分析?？傮w上看，美國陸軍試圖加速裝備下一代旋翼機。為應對戰(zhàn)場威脅，美國陸軍未來司令部FVL多部門合作團隊正在為旋翼機提升速度和航程，保證未來與強大作戰(zhàn)對手作戰(zhàn)時，從相對安全的地方部署，不需要太多防護就能實施縱深攻擊。美軍未來垂直起降飛行器概念如圖1所示。

圖1 美軍未來垂直起降飛行器概念圖

1.輕型攻擊偵察直升機計劃的演進

后信息革命和后數字革命使美國陸軍正在朝著規(guī)模更小、更加機動靈活的方向發(fā)展，同時面臨著財政緊縮的問題，因此需要一種新型攻擊偵察直升機。美國陸軍的作戰(zhàn)原則是支持攻擊與偵察任務的合理結合，此外，未來的攻擊偵察直升機應該體現技術的飛躍，而不應該用新的形式表現舊的內容。用于實施攻擊任務的解決方案是研制一種新型直升機，這種直升機的任務首先是偵察、防衛(wèi)和近距離攻擊；其次，這種直升機必須能夠實施對傳統(tǒng)威脅的攻擊。因此，美國陸軍提出了未來攻擊偵察飛行器計劃。

2.未來攻擊偵察飛行器的技術性能要求

根據征詢書，美軍對“未來攻擊偵察直升機”要求，包括駕駛系統(tǒng)采用足夠的人工智能技術，至少部分時間可以無人駕駛模式飛行；可以使用一個安全的通信網絡來控制專用無人機；同時具有傳統(tǒng)偵察直升機不具有的速度和航程優(yōu)勢；采用一個開放式架構，易于升級和改進；最大飛行速度高達378km/h，作戰(zhàn)半徑不低于240km。

3.未來攻擊偵察飛行器里程碑節(jié)點

美國陸軍于2018年10月啟動了“未來攻擊偵察飛行器（FARA）”的競標，計劃2020—2023年完成最終設計，2022年進行原型機的首飛，測試將在2023財年第一季度開始，于2024年開始生產，預計到2028年具備初始作戰(zhàn)能力并進行批生產，2030年列裝。

FARA競爭性原型機項目將分為兩個階段。在第一階段，將有4～6個團隊，在1500萬美元資金支持下，在9個月內進行初步設計的開發(fā)，合同的授予在2019年6月完成。在2020財年的初步設計和風險評估后，陸軍計劃將參加競爭的團隊數量減少到第二階段的兩個，并為每支團隊授予7.35億美元資金進行一架原型機的設計、制造和試驗。

4.未來攻擊偵察飛行器費用要求

美國五角大樓目前正在全力推進“未來垂直起降飛行器”（FVL）項目，發(fā)展新型旋翼機平臺換代現有的直升機機隊。美國陸軍的2020—2024年未來財年國防計劃（FYDP）中為FVL項目投資47億美元，為使資金更加充裕，陸軍計劃放緩AH-64“阿帕奇”、UH-60“黑鷹”的采購和升級，取消CH-47F“支奴干”的Block II升級。FVL項目大部分投資，包括2020財年的7.35億美元和未來財年的21.3億美元，都將用于未來攻擊偵察飛機（FARA）項目。

根據征詢書，美陸軍設定FARA的最高出廠價格（只是單純的制造價格，不包括研制費）不超過3000萬美元。美陸軍為FARA設定的每飛行小時費用（CPFH）不超過4200美元，“阿帕奇”的CPFH通常為6000～7000美元。通常來說使用費用，比如燃油費嚴重依賴飛行器的重量，FARA比“阿帕奇”更小更輕，因此價格和使用費用更低。

5.未來攻擊偵察飛行器的競爭方案

未來攻擊偵察飛行器的5個參加競標的團隊分別是：貝爾公司、波音公司、卡瑞姆飛機公司、西科斯基飛機公司和AVX航空公司與L3 Technologies公司聯(lián)合團隊。已經公開原始方案的4款型號和波音公司準備提出的輕型化“阿帕奇”中，除了貝爾公司采用常規(guī)直升機布局外，其他的都采用了美軍目前正在積極發(fā)展的新構型旋翼飛行器布局，具有更大的荷載和飛行速度，科技感十足。

5.1 貝爾公司推出單旋翼帶尾槳構型的貝爾360 Invictus

2019年10月，貝爾公司推出參加美國陸軍“未來攻擊偵察飛行器”（FARA）競標的貝爾360 Invictus原型機設計方案，其是5家競標公司中唯一采用常規(guī)構型的，不存在太多的新技術挑戰(zhàn)，在經濟性、可靠性、可用性等方面都優(yōu)于競爭對手。貝爾360的特點是機動性好和殺傷力強，配備了模塊化的開放系統(tǒng)從而使其具備執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務能力，同時具備可持續(xù)發(fā)展的能力，意味其能夠衍生出多種不同用途的其他型號。這些特點都能保證直升機在戰(zhàn)場上安全地為陸軍提供全面的戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力。最為關鍵的是，該機采用了一種低成本、高可靠性的傳統(tǒng)直升機布局方式，無論是技術難度，還是研發(fā)經費，顯然在所有競爭對手中最低，從而為美國陸軍提供了一種風險較低的選擇。

5.2 AVX和L3 Technologies公司聯(lián)合推出復合共軸的AVX-L3 CCH

美國陸軍推動FARA項目的目的是為了尋求一型輕型攻擊偵察直升機，用于代替已經退役的OH-58D直升機。AVX飛機公司和L3 Technologies公司的聯(lián)合團隊設計了一種新型高速攻擊偵察直升機AVX-L3 CCH，用于參加美國陸軍未來攻擊偵察機（FARA）競爭性原型計劃競賽的第一階段。其總體布局與AVX早期參與美國陸軍聯(lián)合多任務演示驗證計劃JMR-TD的旋翼飛行器很像，但細節(jié)上做了改進。AVX-L3 CCH（Coaxial Compound Helicopter）直升機創(chuàng)新地采用了復合共軸布局，是一型帶有共軸雙旋翼和兩副涵道風扇推進螺旋槳的復合直升機。

5.3 西科斯基公布隱身高速Raider X概念

在華盛頓舉行的美國陸軍協(xié)會2019年航展上，西科斯基公司展示了“Raider”X共軸直升機?！癛aider”X融合了多年來在X2直升機技術的開發(fā)、測試和升級中所吸收到的經驗，并為作戰(zhàn)人員提供了攻擊能力強、可生存性和智能的裝備，該直升機將會在未來的戰(zhàn)場上有出色的表現，尤其是空戰(zhàn)。

5.4 卡瑞姆飛機公司推出魔幻感極強的AR-40

卡瑞姆（Karem）公司在2019美國陸軍協(xié)會論壇（AUSA 2019）展出了AR-40復合直升機概念模型，參與美國陸軍未來武裝偵察直升機競標，直面西科斯基共軸雙剛性旋翼+尾部推進螺旋槳的“Raider”X和采用傳統(tǒng)直升機設計的貝爾360 Invictus的競爭。AR-40在低速下以傳統(tǒng)直升機模式飛行，在高速下以復合直升機模式飛行，要實現這點全靠該機的可側轉尾部推進螺旋槳。

AR-40的合作與分工：卡瑞姆負責核心的旋翼和傳動技術，諾斯羅普提供生產和產品支持以及航空電子專業(yè)知識，雷神則負責任務系統(tǒng)集成和設計模塊化開放系統(tǒng)架構，所以該機在FARA競標中具有較強實力。

5.5 波音公司推出輕型化復合式“阿帕奇”—Boeing FARA

針對美國陸軍正在探索的新型攻擊和偵察旋翼機，在垂直飛行學會第75屆年度論壇和技術展示期間，美國航空航天制造商波音公司展示了下一代高速構型復合式“阿帕奇”攻擊直升機（Advanced AH-64 Block 2 Compound）的模型和概念圖。其是基于AH-64E的衍生品，比現有武裝直升機更快、航程更遠、燃油效率更高。波音公司表示復合式“阿帕奇”直升機能夠在美國陸軍實現其未來升力計劃之前，作為一種“臨時方案”幫助美國陸軍度過直升機裝備的緩沖期。當前FVL的兩個重要分支未來攻擊偵察直升機FARA計劃和未來遠程突擊直升機FLRAA正如火如荼進行，美國陸軍為FARA選定了5家競爭供應商，其中波音赫然在列。考慮到FLRAA計劃中，波音和西科斯基聯(lián)合推出SB-1復合式直升機，因此不太可能再在打造全新的直升機來參與競爭。因此，復合式“阿帕奇”如果輕型化，將成為FARA計劃的有力競爭者。

2020年3月，波音公司公布了其未來攻擊偵察直升機方案，命名為Boeing FARA。實際上，2016年波音公司就開始針對這種構型的復合式“阿帕奇”進行縮比模型風洞試驗，積累了大量的試驗數據和分析研究報告，這些都被應用到Boeing FARA的設計和研制上。由于總體設計與波音“高速阿帕奇”方案一致，因此，Boeing FARA本質上就是個輕型版本的復合式“阿帕奇”。未來攻擊偵察飛行器的競爭機型如圖2所示。

圖2 未來攻擊偵察飛行器的競爭機型

從構型上來說，波音公司的Boeing FARA也是采用了復合式構型設計方案，但是與最常見的復合式直升機不同，該機只是一種單純的“推力復合式直升機”，該機僅僅只有加裝了輔助推力裝置，而沒有加裝輔助升力裝置等部件。所以 Boeing FARA是一架“單旋翼帶尾槳+尾部推進螺旋槳”的復合式直升機。從構型上也不難看出波音公司的設計用意—在成熟的直升機構型基礎上稍作改動，從而實現在創(chuàng)新性、可靠性、經濟型和風險程度之間取得某種平衡。

6.結論與啟示

未來戰(zhàn)場上使用的攻擊偵察直升機應該與整個聯(lián)合部隊實現數字化連接，它必須與現有的聯(lián)合戰(zhàn)術數據鏈、計劃中的聯(lián)合戰(zhàn)術數據鏈以及陸軍網絡無縫集成。直升機也必須能夠向受支援的地面部隊傳送其使用傳感器獲得的全動態(tài)視頻，應該保留降落在地面指揮官的車輛旁毫無準備的著陸區(qū)和召開“面對面”協(xié)調會議的能力。

“Raider”X是FARA競標中的高端機型，并且以高性能和隱身為賣點。西科斯基公司的“Raider”X概念延續(xù)了S-97的基本設計，采用該公司引以為豪的共軸剛性雙旋翼和尾部推進螺旋槳，但進行進一步細化以突出隱身能力。貝爾360主打性價比和低風險為賣點。該機是一種具有隱身外形的傳統(tǒng)直升機，具有機身兩側內置彈艙和大翼展卸載機翼?？ㄈ鹉饭镜目苹米髌稟R40復合直升機安裝有先進主動適應旋翼，每個槳葉能都能根據情況獨立調整槳距，尾部還安裝了可旋轉尾槳，在高速時作為推進螺旋槳使用，其性能和復雜性介于貝爾360和“Raider”X之間，屬于折中方案。AVX飛機公司是一家頗具創(chuàng)造力的公司，曾經提出了很多非常新穎的設計原型，如今與L3技術公司合作，以團隊方式參與FARA的競爭，后者將為AVX公司提供其稀缺的工業(yè)制造能力。其CCH后機身兩側安裝有AVX公司特有的涵道風扇，以提供前飛推進力，設計的優(yōu)點是可以機身變得更短。雖然該機在機身兩側上方安裝了大翼展機翼，卻不是用來掛載武器的，而是在機身下方安裝了可掛4枚“地獄火”反坦克導彈的專用武器短翼。CCH上下旋翼之間有50%的間隙余量，該機已經通過風洞測試，表明能輕松達到370km/h的速度，遠超陸軍要求。Boeing FARA算是取了個中間值，指標不算太高，但也不是最差，成本和風險都控制在一個適中的范圍。

美陸軍給工業(yè)部門規(guī)定的計劃很緊湊，同時也給承包商要達到的性能指標很靈活，都是最低要求，速度、航程、機動性、生存性、費用等方面都很重要，但不可能各項指標都能達到最優(yōu)，需要在設計時進行權衡。