近十余年来,我国军事工业进入井喷阶段,以歼-20隐身战斗机、055万吨驱逐舰、99A主战坦克、东风-17高超声速武器为代表,一批顶尖装备定型并批量服役,代表着国产武器总体已达到世界一流水平。尽管如此,国产装备在部分特定领域仍然在一些短板,通过军工科研人员的不懈努力,最终催生了轰-6K远程轰炸机、094A型战略核潜艇等型号。这些装备虽然算不上国际领先,但相比过去也有长足进步,并且形成了更加健全的研发、生产体系,只要后续投入足够资源,在这些领域比肩霸权也是水到渠成的事情。不过,仍然有这样一个领域,即便倾尽当前的技术资源,仍然很难在短期内实现赶超,这个国产装备的空白就是——重型直升机。
中俄合作研制的AHL重型直升机在刚刚过去一段时间,海军可能购买俄罗斯卡-52K重型舰载武装直升机的消息,一度在国内引起了不小的波澜。事情的背后也反映出一个问题,国产武直-10原本可以成为一款与卡-52、美国AH-64D类似的重型直升机,但由于实装发动机动力不足,被迫取消了部分装甲、电子设备及毫米波雷达。这样一来,武直-10在性能受限的同时,最大起飞重量也从规划的10吨降至不足8吨,成为一款中型武装直升机。当然,随着国内涡轴-16发动机研制成功,武直-10后续型号,也具备了升级为重型武装直升机的潜力。相比之下,国内在重型运输直升机领域的空白,就显得极为刺目。
卡-52K之前引起较大讨论就目前来说,国内运输直升机主要包括直-8、直-9和直-20三种型号。其中直-9由引进的法制“海豚”直升机发展而来,是一款4吨级轻型直升机。直-20则是一款10吨级中型直升机,也是国内目前最新锐的型号。而直-8在技术同样与法国有一定渊源,属于13吨级的中型直升机。以当下的划分标准而言,都与重型直升机(至少16吨级)有一定差距。事实上,重型直升机虽然似乎不如战斗机、航空母舰那么引人注目,但技术门槛比这两者犹有过之。
直-20是目前国产直升机的新秀如今能生产第三代战斗机的国家,在中、美、俄之外,还有法国、瑞典、英国等国家,至于能生产航空母舰的国家,还要再多一些,但能购独立生产重型直升机的国家,仍然仅有美国与俄罗斯。而真正得到外界认可,并批量生产的重型直升机,全球也只有美国CH-47、CH-53和苏联/俄罗斯的米-6、米-26这四种而已。比较有意思的是,这4种重型直升机中的3种,与中国都有或多或少的渊源。我们也可以从诸多历史渊源,回顾这些直升机的发展过程,看看究竟有什么样的原因,导致了我们在重型直升机领域仍然是一片空白。
航母都能建成,重型直升机依然不见踪影很少有人知道的是,来自苏联的米-6,其实是我国装备的第一款重型直升机。大概在70年代初期,苏联出于缓和两国局势的考虑,提供了6架米-6。由于维护及操作不当,再加上后备零件短缺,1架米-6在1972年意外损失,此后又因其他原因损失两架,剩余的3架米-6也没有发挥太大作用。加之当时米-6的使用寿命非常有限,早期型号只有约300小时,后期型号也仅提升到600小时,因此这批直升机最终在1985年全部退役。从日后披露的消息来看,这几架米-6在退役后还进行了一定次数的飞行,在2001年还曾有人目睹米-6升空,但之后就再无下文。这是我国陆军第一次,也是迄今唯一一次批量装备重型直升机,期间由于种种原因制约,装备使用效果并不理想,也没有引起外界的太多关注。
曾经在陆航服役,如今在博物馆的米-6虽然并不知道当时国内是否有仿制米-6的想法,但由于当时我们在直升机领域,甚至整个航空设计、制造体系,都与苏联存在巨大差距,因此,可以预见的是,如果这种仿制计划存在,那也几乎注定是要失败的。此外,米-6在使用过程的表现一般,也在某种程度上影响了陆军对重型直升机的态度。总的来说,米-6这款重型直升机在陆军服役,并没有起到太大的促进作用,真正引发陆军对重型直升机的兴趣,还当属美制CH-47。
大致在在1976年左右,越南向中国提供了一架从战场上缴获的美制CH-47。这是越南在1975年一次突袭行动中俘获的,整体状态基本完好,甚至在理论上还具备升空的能力。当然,由于CH-47操作技术比较复杂,这架直升机并不像某些传言声称的那样,是从越南飞过来的。军方对这架CH-47非常感兴趣,将内部的发动机、传动结构等核心部件全部拆卸,进行了详细的测绘研究,最后只剩下外壳在博物馆展出。在这个过程中,国内第一次对CH-47有了较为直观的认知,这是我们与CH-47的第一次接触。
越南战场上的CH-47到了80年代初期,随着两国关系的缓和,美国考虑向中方提供先进武器,其中最成功、也是广为人知的一笔交易,当属购买24架“黑鹰”中型直升机。实际上,在“黑鹰”之外,美国还提供了CH-47直升机。当时,CH-47的民用型号波音-234进入中国,还在西藏高原地区进行了载重试飞,据说表现相当出色。据未经证实的消息称,中方曾一度打算引进6架CH-47,合同金额超过1亿美元,但最终由于两国关系变化而取消。
鉴于当时已经获得了完整的CH-47,最终却既没有购买,也未能仿制,这种与先进装备失之交臂的遗憾,曾经让大众很是感慨。许多文章对于当时没有逆向研制CH-47的原因,认为主要是当时技术及资源不足,同时陆军对于重型直升机的需求不大。这个观点大体上是没有问题的,但外界很容易忽视的一点是,越南提供的那架CH-47,其实还算不上重型直升机。
当年进入国内测试的波音-234CH-47是一个型号非常繁杂的系列,最早生产的CH-47A搭载的T55-L-5型涡轴发动机(两台),功率只有2250马力(1640千瓦),随后升级为T55-L-7型,功率也提高到2650马力(1980千瓦),此时的CH-47A最大舱内载重也仅有4.5吨。换句话说,早期的CH-47A从载重上来说,只能算作中型直升机。进一步改进的CH-47B性能虽然有一定提升,但仍然没有质的飞跃。在越南战争期间,CH-47A和CH-47B都大量活跃在战场,其中前者约有350架,后者大约100架。
越南战场上的CH-47据此分析,越南提供那架CH-47,大概率属于CH-47A,载重能力与国内后来仿制生产的直-8并没有多少差距,反而由于旋翼的特殊布置,在技术上有更大的难度,最终没有仿制也就很好理解了。而80年代考虑引进的CH-47,则是经过大规模升级的CH-47D,其发动机功率已大幅增长到3750马力(2800千瓦),并且之后又升级到功率更大的型号,舱内载重也提高到6.5吨。并在机腹纵向布置了3个货钩,具备最多外挂11吨重物的能力,已经是一款当之无愧的重型直升机,和之前的CH-47A已有天壤之别。
外挂武器是CH-47的拿手好戏至于第三中进入中国的重型机,当然是米-26重型直升机。这应该是舆论最熟悉的型号,毕竟在2008年汶川抢险救灾过程中,米-26有着极为优异的表现,令大众对这款世界最大的重型直升机记忆犹新。就目前来说,国内共有4架米-26,其具体性能可以从2018年4月在山东救火时的表现来评价。按照事后官方新闻报道,当时一架米-26在4天之内,共取水188次,每次取水重量约15吨,在4天之内取水总重量,超过2017年南方护林总站调水总和,对扑灭大火取到了不可替代的作用。
汶川中米-26的震撼一幕需要提及的一点是,重型直升机的舱内载重和外挂能力并不是一个技术标准。举个例子,美国CH-47的最新型号CH-47F,按照美国公布的数据,其空重约11吨,最大起飞重量21吨。不过,有些报道声称CH-47F具备外挂11吨重物能力,而CH-47F的最大舱内载重11吨,由于CH-47F空重与载重(外挂或舱内)之和已经达到21吨,貌似已经无法装载燃料,这样算起来当然不可思议。事实上,就CH-47F来说,其舱内最大载重在6.5吨左右,此时搭载的燃油重量约4.5吨,这是其最大起飞重量为21吨的数据来源。
美国CH-47的最新型号CH-47F而外挂重物的重量,一般并不计入最大载重之内。原因之一,直升机舱内载重时,意味着重物对直升机下方机体,甚至整个机体框架都产生负荷,受制于目前航空材料和结构,很难达到非常高的水准,像CH-47F的6.5吨内部载荷,已经是不错的水平。而外挂重物时,其受力点是腹部挂钩,只要挂钩结构能够支撑,发动机动力能够负荷(这一般不是问题),吊运就没有问题。因此,舱内载重和外挂重物完全是两个不同的概念。第二,直升机在舱内载物时,气动布局干净利落,一般来说飞行速度较快,抗风险能力较高。而外挂重物时,飞机平衡性较差,对于飞行高度、速度、移动距离有较大限制。事实上,目前美国陆军在使用CH-47挂载4吨级M-777超轻型榴弹炮时,就有飞行高度不得超过3000米等复杂要求,内舱载物和外部挂点的不同可见一斑。
内载和外挂完全是两个领域至于美制CH-53重型直升机,其也同样是由轻至重发展而来。最新型号CH-53K在近年刚刚完成研制。其最大起飞重量约38吨,舱内最大载重在10吨左右,设计最大外挂重量达到16吨(同时使用前后两个挂钩)。单独使用中部挂钩时,最大外挂载重为12吨(已完成测试)。而就目前来说,米-6已基本退役,CH-47则由于源自中型运输机的底子,性能稍逊,俄罗斯米-26与美国CH-53K,因此成为现役重型直升机的技术制高点,而这两者之所以如此强悍,与动力系统都有直接的关系。
CH-53K内部宽敞的机舱米-26使用两台11400马力(8500千瓦)的D-136涡轴发动机,总输出功率为2.28万马力。而CH-53K使用三台7500马力(5600千瓦)的T408涡轴发动机,总输出功率为2.25万马力。这两个数字实在看不出所以然来,那么我们不妨与其他装备进行横向对比。目前,国内99A主战坦克使用的150HB型柴油发动机,输出功率为1500马力,这就足以推动99A超过55吨的体重,在地面上纵横驰骋。而美国的“尼米兹”级核动力航母,满载排水量超过10万吨,凭借总输出功率为26万马力的动力系统,能在大洋上跑出超过30节的高速。相比之下,米-26和CH-53K以很不起眼的体积,搭载了接近航母1/10功率的动力系统,两款重型直升机的功率密度之高可见一斑。
米-26搭载的D-136涡轴发动机如果米-26和CH-53K进行比较,虽然米-26载重能力、吨位都更高一筹,并且由于在国内表现出色带来更大名气,但CH-53K其实是国际上公认的,功率密度最高的型号。其动力系统在与米-26相近的同时,旋翼长度比米-26短了近1/3,体积比米-26明显小了一大圈。这种剩余功率较多带来的好处,使得CH-53K在各种高温、高原,甚至更加复杂的气象中,都能游刃有余的行动。而且,较小的旋翼尺寸和体积,也是确保CH-53K登上各类两栖舰艇的必要条件。
CH-53K使用的T408涡轴发动机事实上,CH-53K的作战定位,就是一种能在枪林弹雨之中,为美国军队进行直接支援的突击型号,其真正完整的标签应该是“海陆通用战场突击重型直升机”。相比之下,米-26自诞生时的定位,就只是一款陆用重型直升机。苏联陆军的突击直升机,实际是由米-24和米-8搭配承担,米-26及更早的米-6并不存在战场突击的用途设定。总的来说,CH-53K和米-26各有特色,也都有自己的定位,算得上是平分秋色,但鉴于米-26诞生于上世纪80年代,而CH-53K是刚刚改进而来的型号,应该说米-26在刚刚诞生之时,是毫无疑问的重型直升机之王。
美军的直升机空中加油在全球只此一家当然,CH-53K和米-26在性能强大的同时,价格也是高出天际。之前美国海军陆战队采购的200架CH-53K,预计要支付250亿美元,平均每架1.25亿美元。而近期出厂的第8批次的CH-53K,出厂价格大致在9600万美元左右,后续有希望降低到9400万美元。相比之下,美国F-35隐身战斗机平均价格已经降至约8300万美元,其中最便宜的F-35A价格只有不到7800万美元。换句话说,CH-53K作为一款直升机,其价格已经比美国最新型的F-35还要高出一筹。米-26的价格就要便宜不少,目前大概不到4000万美元,但是米-26的结构设计比较老,使用寿命只有2000小时,并且油耗非常高,国内之前使用米-26时,每小时油费就在13万人民币左右,这还不包括机体折旧以及人员和维护费用。
CH-53K确实物有所值目前,国内对重型直升机的需求是不言而喻的。在陆军的2个空突旅中,主要装备直-19、武直-10两款武装直升机,及直-8、直-20和米-171三款运输直升机。其中直-20主要运输人员,而最新型直-8L和米-171最多只能运输“山猫”系列全地形车,虽然对突击部队的机动、防护和攻击能力,有全方位提升,但缺乏重型直升机,导致无法运输超轻型榴弹炮、轻型装甲车辆,难以为突击部队提供可靠的重火力保障。而国内之所以在引进米-26多年之后,依然迟迟没有突破,除了米-26机体设计较为陈旧、中方缺乏重型机设计经验之外,最重要的问题仍然来自发动机。
国产直-8L的数量已经不少早期直-8、直-9使用的发动机,都是由卖家提供的原版发动机仿制而来,是上世纪六七十年代的水平,只能说勉强堪用。后续发展的武直-10和直-20,早期使用的发动机都有一定不足,对两者性能造成了很大影响。就目前来看,国内较先进的直升机用涡轴发动机,有涡轴-16和涡轴-10两款。其中,涡轴-16是与法国联合研制的一款先进发动机,在2019年10月由官方媒体公布,涡轴-16研发取得巨大进展,已获得国内适航证,并表示涡轴-16是一款1300千瓦级(1750马力)发动机,初始设定目标为1200到1500千瓦,比较符合武直-10的需求。但由于涡轴-16是中法联合研制,目前只能应用于民用直升机,因此,进一步发展的军用型号还需要一定时间。
涡轴-16未来对武直-10会有较大影响相比之下,为直-20准备的涡轴-10功率更大,达到了1600千瓦(2160马力),由于其成熟时间晚于涡轴-16,一般认为涡轴-10的成熟,与国内在涡轴-16项目上获得的大量经验有直接关系。而之前有官方报道称,直-20一度搭载先进发动机登上高原,并成功完成实验,表明涡轴-10的开发应该比较顺利。但作为一款新研发的发动机,涡轴-10必然要完成一定的可靠性检验,目前并没有进入大规模生产阶段。并且即使是功率最大的涡轴-10,功率也仅有2160马力,距离美国CH-53K的7500马力和俄罗斯米-26的11400马力,还有很大的差距。
也许在涡轴-10完善后,海直-20才会批量服役唯一让外界有所期待的是,在2016年前后,中俄就宣布联合研制新一代AC322AHL重型直升机,近期又由官方媒体公布了最新进展。但就目前来说,外交界对这款直升机的细节知之甚少,仅知道这是一款起飞重量接近40吨,外挂重量15吨左右的先进重型直升机,至于预计何时完成研制、何时服役仍然是一个未知数。由于米-26并不适应陆军未来需求,CH-53K显然无法为我所用,因此AHL这种更接近CH-53K的战场突击型号,已经是国内在重型直升机领域最值得期待的未来,弥补陆航重型直升机空白的重任,实际上也将由AHL承担。
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