黑鹰从一到十(上)

一:世界上第一种抗坠毁设计的直升机

黑鹰(Black Hawk)的设计起源于上世纪70年代,是美军根据越南战争的经验,需要一种取代UH-1直升机的中型突击运输直升机。突击运输不同于后方运输,直升机要深入敌前从事人员输送,伤员后撤,装备吊运,物资补给等任务,这就要求直升机有很强的战场生存能力。同时相对于固定翼飞机,军用直升机是一种由于飞行高度低、飞行速度慢、又受地形地貌和气候影响大的飞行器,它的事故率一般都比固定翼飞机高。为了提高直升机的生存力,航空界一般有这样一个原则:尽量避免被发现,被发现后不易被击中,击中后要尽量保证安全返航,在最坏的情况下,击中后迫降或坠落,也要尽可能保证乘员的安全,这就是要设计直升机抗坠毁系统的原因。抗坠毁的原理就是采用一些吸能措施,利用机体结构变形和座椅吸能来消耗坠机时作用于机内乘员身体上的冲击能量,使最终作用在成员身上的能量小于人体能够承受生理限度。

500

电影《黑鹰坠落》剧照

具体到黑鹰直升机采用下面几方面的设计 1:结构设计方面,利用不能收放的起落架(可以吸收一半的撞击能量)、蜂窝夹层地板,和抗坠毁座椅在着地时的形变吸能来起到缓冲作用,递减作用在人体上的冲击能量;2:机身空间方面,半金属硬壳的机身,四条纵向主龙骨和四个承力框保证坠地后座舱以及机舱内要能够给机上人员保留一定的生存空间,不能出现塌陷、尖刺以及突出部位伤害人体,并让人员有能够迅速逃离的出口;3:人体约束系统方面,要装备性能先进的安全带,固定住成员,避免在旋转、碰撞以及翻滚等情况下被甩出;4:防火抑爆方面,装备抗坠毁自封邮箱和发动机舱灭火系统,自动断电设备,避免坠地后起火。这样一套系统保证黑鹰直升机坠毁后,乘客生存率达85%,驾驶舱可承受垂直坠毁速度为11.5米/秒。后来很多直升机也都采用了类似的技术,包括AH-64阿帕奇,中国的直-10霹雳火等。当然抗坠毁系统也不是万能的,实际中还是有很多机毁人亡的战例。

500

中国坠毁的黑鹰残骸


 

二:两大系列

黑鹰是美国西科斯基公司(sikorsky)设计制造的,第一种型号UH-60A 1974年10月开始首飞,距今已经43年了,目前还在生产,漫长的发展过程中产生了诸多的型号,有几十种之多,但是按照发展的基本型号来说,可以分为两大类。就是大部分陆军和空军和商用的S-70A/C系列和海军用的S-70B型,可以分别称为黑鹰和海鹰(Black Hawk 和Sea Hawk)。S表示西科斯基公司自己的产品代号。至于常见的UH-60,SH-60的编号则分别是军方命名的代号(U表示通用,S表示反潜,H则是直升机的简称)。

500

UH-60

500

SH-60


三:三人机组

关于黑鹰的机组成员数各种资料的表述非常的混乱,从1名机组到4名机组成员的表述都有,在西科斯基的官网上,写的是机组成员三人。那么哪个是最终答案呢?

实际情况是这样的,黑鹰的驾驶人员是两人,机长在右侧,副驾驶在左侧。驾驶舱后面,是机舱,机舱分成两部分,靠近驾驶室的一部分较小,有三个座位,一个朝后,两个朝侧面,这三个座位并不同时使用,有几种方案,比如坐一名领航员或一名机械师,或者两名机枪射手。根据资料在美军陆军用于突击运输或者特种部队用于低空渗透等特种作战任务时,最常见的方法成员组合是带两名射手,在两名射手的前方是两扇可以滑动打开的玻璃窗,他们都有自己的武器转台,可以操作的武器主要是M134米尼冈转管机枪,M3 12.7毫米机枪,M240机枪等。

所以黑鹰的机组可以在2到4人间改变,最常见的布置是4名机组成员。

500

黑鹰的标准驾驶舱和机舱座位


 

四:四个挂架

不同于武装直升机,有一部分图片显示的黑鹰没有挂架,有些又有挂架,这个是什么原因呢?

西科斯基公司开发了很多增强套件,其中最常见是外挂物支持系统(ESSS),ESSS是一套碳纤维-环氧树脂短翼,安装位置在直升机侧面机枪射手窗的后上方,主要作用是提供4个挂架可挂载4个副油箱,用来支持黑鹰转场,ESSS的内侧挂架可挂两个1705升副油箱,外侧挂架可挂两个872升副油箱,这样UH-60A的航程可达2130千米,可以自持飞越大西洋,后来也广泛用来携带武器,理论上能带总重4535千克的武器,什么海尔法,九头蛇之类的武器都能带,这样黑鹰就被改装成武装直升机(澳大利亚就装备了AH-60武装直升机)。因为ESSS的平直短翼在挂载外挂物后会遮挡机枪,后来出现了新的外挂系统,叫外部油箱系统(ETS),它不会挡机枪,但ETS的上翘式短翼只能挂载两个副油箱,也不能带武器了。

500

ESSS短翼带副油箱

500

ESSS短翼带海尔法导弹

500

ETS短翼带副油箱


五:大体可分为五部分

500

黑鹰多用途型三视图

动力和传动系统,起落架,旋翼和尾桨系统,机身,操控系统和仪表设备。

黑鹰用是通用电气公司的T700-GE-700涡轮轴系列发动机(民用型和海鹰除外),两台发动机在机身两侧分离设计防止被炮火同时集中(对比米-8系列直升机就是发动机并列设计),后期型发动机外部排气口增加了红外抑制装置,降低被红外制导武器跟踪的距离。

 

传动装置由主减速器,尾减速器构成,两台发动机功率通过自由离合器输入主减速器。主减速器由三个单元体组成便于维护工作,可在无滑油下干运转30分钟,主减速器将动力传递给旋翼,尾减速器传递给尾桨。

起落架是不可收放的后三点式起落架,双腔液压缓冲,相对于前三点式起落架好处好多,主要是直升机突然坠落时提供缓冲;主起落架和后起落架可以相距较远,着地稳定性更好,对不平地面的适应力强。

 

旋翼和尾桨,黑鹰是单旋翼带尾桨的构型,旋翼4片,直径16.36米,可以折叠。为了改善旋翼的高速性能(推迟桨尖失速),桨叶前沿后掠,旋翼以钛合金为骨架,外覆玻璃纤维,旋翼有很强的抗弹能力,能承受23毫米炮弹直接命中。4片尾桨设在尾梁左侧,直径3.35米,十字型安装,以20度上倾的角度安装(这个设计比较少见),它能辅助主旋翼提供部分升力,原因是因为黑鹰直升机重心落在主旋翼轴的后面,在悬停和前飞时会产生抬头力矩,尾桨用于平衡这个力矩。尾桨材料是石墨环氧树脂。

500

旋翼(桨尖转到这个角度看就是前掠了)

500

倾斜20度的尾桨

 

机身为半硬壳结构,由于大量采用各类树脂和纤维等复合材料,其空重较轻,采用下置活动平尾。驾驶舱和发动机的关键部件均设有装甲,机身低矮扁平,是为了能够用飞机空运,C130可以运输一架,C5可以运输6架,运输时黑鹰的旋翼能折叠。该机长度19.76米(旋翼旋转时),高5.13米。机舱内正常载员11人,座位呈3-4-4布置。

500

低矮的机身是空运的要求

操纵和仪表:操作和其它单旋翼直升机类似,都是总距油门杆(collective控降),周期变距操纵杆(cyclic控前后左右飞)和方向舵脚蹬(pedal航向)控制。仪表除了必备的各种高度表,速度表,地平仪,电台,导航设备外,机上装有AN/APR-39雷达告警装置,以及专门对付热寻的防空导弹的AN/ALQ-144红外干扰装置,和M130或AN/ALE-47箔条以及红外干扰弹发射器。

 

AN/APR-39系统可持续提供360度全覆盖自动探测,识别威胁类型、载体和杀伤力,为每个驾驶舱机组人员提供威胁示警,通过座舱多功能显示器进行图像或视频显示。

 

AN/ALQ-144红外干扰装置,绰号“迪斯科灯”,是一种有源红外干扰装置,通过加热石墨辐射源,它能发出经过调制精确编码的红外脉冲,来模仿直升机发动机排放的废气红外光谱,干扰来袭导弹的热寻的导引头,几乎装备了所有美军现役直升机。

 

机身上还有M130或者AN/ALE-47发射器以用来发射箔条以及红外干扰弹。对于执行特种作战的MH-60/HH-60或者后期型号的黑鹰还会增加很多设备。比如AN/APQ-174地形跟踪雷达,AN/AAQ-16前视红外传感器,AN/AAR-47或AAR-57导弹告警接收机, AN/AVR-2或AVR-3激光告警接收机,可伸缩的加油管等等,以完成夜间渗透,超低空渗透,远距离渗透,在有强大防空火力下渗透等复杂的任务。

500

单旋翼有尾桨直升机操作就靠这三东西

500

MH-60(能看到伸缩加油管,地形雷达,前视红外砖塔,机枪手枪下的黑色粗筒是干什么的呢,答案文尾公布)

500

ALQ-144迪斯科灯

全部专栏