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【軍事博評】William:解放軍直20中型通用直升機 美系與歐系概念之爭?

照片摘自兵工科技2018年第四期

話說上個月陳嘉上導演的微博有這一道貼文



大約由這段時間開始,網上流傳直20試量產型已經進入西部軍區陸航第二旅試用,而流傳的直20近照忽然大幅增加,之後4月號的兵工科技雜誌社更以副頁形式公開直20的尾部特寫,至今月12日,中國國際航空航天博覽會更宣佈直20會參加11月舉行的珠海航空展。


照片來自網絡

直20的由來並沒大家想像中久遠:中航第二集團的哈爾濱飛機公司在06年珠海航展上曾展出一架幾乎和黑鷹一樣的「10噸級通用直升機」模型,但至少2008年前,解放軍還沒有直20項目。當年陸軍航空隊所有直升機數目只有300多架,且以法國授權生產的直9多用途直升機、剛開始大量生產的直8改進型運輸直升機及由俄國進口的MI-171系列多用途運輸直升機為主;購自美國的S-70C黑鷹式直升機則集中於成都軍區陸航團第二團(即今日的陸航第二旅),供西藏及喜馬拉雅山運補與登山救援之用。


照片來自網絡

真正的轉變是10年前的汶川大地震。當時災情慘重,成都軍區兩支陸航團大約只有30多架直升機 (以及其他少數民用直升機)在成都附近,在國內其他直升機部隊趕來前,空中救援陷入很大的困境。考慮到災後陸航直升機部隊開始大幅擴編,並由團級改成旅級,不排除解放軍是以汶川救災為戒,謀求建立更龐大的陸軍航空部隊,以備救災運補及戰時大量運送突擊兵力(即今天所謂空中突擊旅),10噸型運輸直升機項目也大約在這時候提出;另一方面,海軍更需要中型反潛直升機,這亦支持了10噸級別直升機各種衍生型的進一步需求。


照片來自網絡

由日後「軍八股」及論文透露的機型推斷,江西昌河(景德鎮)飛機公司及哈爾濱飛機公司推出方案參與競爭。昌飛提出構形類似NH-90,但引擎艙佈局不同的方案,而哈飛似乎直接把展覽會上的方案拿來用。由直20的最終構形及集中在哈飛的機場試飛所見,解放軍更為喜歡哈飛的方案。


美系與歐系通用直升機使用概念之別:


事實上,直20構形之爭,某程度上亦解放軍內部對美系與歐(法)系通用直升機哪個更適合陸航團使用的爭辯,因為兩者雖然同是中型通用直升機,但設計及使用概念均很不同。



由越戰至今,美系通用直升機基本上就是步兵班(9-11人)突擊運輸直升機,只以吊運方式運載大型裝備。這與美國陸軍航空團的裝備架構有關:陸航系統中有CH-47重直升機(必要時可向其他軍種借MH-53),負責裝運重裝備與小型車輛,不需黑鷹「重複建設」;另方面,陸軍提出黑鷹須能以C-130運輸機空運,故體型上亦受壓縮,更難載貨;而基於越戰的教訓,黑鷹的座艙布局更適合人員進出,整機人員可於5秒鐘內出艙,機槍手也有接近180度的射界。加上靈活及馬力強勁,其實十分適合前線大規模機降突擊,以及特戰部隊機降滲透之用。



相對地,歐洲各國幾乎沒有生產重型運輸直升機,最多只向美國購入CH-47,故他們過去設計的中型/中重型通用直升機,如美洲豹、超黃蜂,以至冷戰後設計的EH-101及NH-90都有搭載小車輛/重裝備並由尾跳板進出的功能。


此外,由於較強調運人運貨的「通用性」,NH-90雖只比黑鷹重800公斤左右,但大小就明顯大一圈,而這正正不能讓它完整塞進C-130運輸機內。不過,由於全球快速部署需求不重,且亦可借用美軍大型運輸機駄運,故方便空運的要求就不若黑鷹了。


直19及直18與母型-法制海豚及超黃蜂的差異,圖片來自網絡

老解的選擇? 


直20設計上幾變成黑鷹的氣動小修版(或更難聽的名字:山寨(1)),由慣性思維去想,似乎就是中國的直升機廠徹底「躲懶」的結果。然而,設計人員可以將購自法國並具有生產及改進權的直8與直9,改成除動力艙架構外幾乎是另兩種直升機的直18及直19,足見他們並不如眾人所想的懶散;再講,老解的直升機工業本來就師承法國,是傳統「法粉」,與法國也多有合作。事實上,解放軍甘冒「罵名」及違反固有設計特色,而選擇黑鷹的構形,並非沒有理由。


1. 時間緊迫及首次研發:直20立項後研發時間較短,而且需求相當「強勁」,若要提高研發速度,唯有以手上擁有的機型加以仿製改良;另方面,解放軍有相當多中型通用直升機使用經驗,但設計與生產尚屬首次,自然會以手頭上(以及公認)最佳的型號作參考;



(照片來自空軍之翼:UH-60“黑鹰”直升機在中國的三十年)

2. 老解有多年操作經驗,而且對黑鷹的整體架構及任務妥善率相當滿意:解放軍自85年首次引入S-70C民用型黑鷹至今,已超過32年,甚至已建立次要零件維修與自製的能力(購買合約訂明主要零件仍由美方提供及負責大修),對於黑鷹的靈活性、妥善率及高原地區性能屢有激賞,故在生產新中型通用直升機時,自然看上黑鷹的設計;



(照片來自張明德先生”NH-90 VS. UH-60:簡要技術特性對比”)

3. 黑鷹結構簡單,但防護及墜地耐衝擊能力更強:作為中型通用直升機,黑鷹更強調步兵突擊能力,而設計上更重視乘組員安全,例如取消過往慣用的地板油箱設計,把主油箱搬到後機身,令油箱中彈率大降,而且地板及整機結構也能佈置更強的抗衝擊措施;相對地,NH-90有歐直典型地板油箱設計,雖然抗衝擊結構強度和美軍標準相當,但地板油箱的抗彈性及墜地時的安全仍然存在隱憂。



(UH-60前機身緩衝措施圖解,摘自張明德:”飛翔軍馬-黑鷹直升機的故事”)


(2014年初直10事故新聞片段,緩衝起落架(最頂的箭嘴)雖然還是給巨大的落地衝擊力撐開,但駕駛艙仍然十分原整;另外具緩衝行程的座椅亦似已退到駕駛室窗戶的下方)

另外,黑鷹前三點起落架的二段式油壓避震桿亦具備緩衝設計,可大幅減輕前機身墜地時的衝擊力;而飛行員座席亦有相當大的緩衝行程,可有效保障他們的安全。事實上這兩項設計早已引進至直10及直19型武裝直升機上,2014年3月某架直10因故墜落田野,這兩項設計正正保住了飛行員的性命;相對地,NH-90的後三點設計,駕駛艙的緩衝能力就較為「一般」了。



(可搭載山貓機動車的MI-171。照片來自日本周辺国の軍事兵器)

4. 避免重複建設:由當初的陸航團,到陸航旅,再到今日設立空中突擊旅,老解明顯想學習美國,發展大規模空中突擊戰術。這種戰術比較強調多種直升機各司其職,以達到最佳的部隊/裝備運輸效率。回看老解的直升機編制,老解中重型通用直升機有直8/直18、MI-171及研發中的直18機艙加闊型,都具備尾艙跳板及載運小型車輛的能力,故直20設計更傾向專心駄運步兵班,以免重複建設;再講,以直20的機身,也無法塞進機動車,跳板也自然變得多餘。



直20與黑鷹的分別


雖然直20的整體佈局和黑鷹非常接近,其實仍有相當的「歐式」設計,扣除駕駛室前窗框結構及機艙門的開門方式,以及比80年代入役的黑鷹採用更多複合材料外,就現時所知,直20與黑鷹最大的分別在於以下幾項:



直20主機身稍有擴大 / 加長,尾樑稍為收窄,出現明顯的過渡結構:直20由駕駛艙到主艙門一段結構,似有加長,而機身後部明顯較粗壯,這設計目的無非有兩個:原黑鷹主機身後部的位置就是主油缸,擴大後部機身容積,一來可能是加大油箱,強化續航力,二來也可能是將油箱後移,讓機艙有更大空間,稍稍改善黑鷹較擠迫的人員艙設計。相應地,由於重量增加了,尾樑亦稍為收窄,以減輕重量。這設計最終給了直20一個「歐式」的屁股。



20採用五葉槳及明顯的歐洲式的槳轂設計:五葉槳的設計,雖然看似較黑鷹的四葉槳重,但在翼面積相當的情況下,每塊槳葉及其結構可造得較小較輕,而五葉槳的轉速亦可以有所下降,靜音性能亦會較好,這點在直10身上已有充分的驗證。五葉槳另一優點是震動遠比四葉少,可以大幅減少減震措施,減少槳轂的複雜度,也可降低一定的重量與造價。另外,槳轂上蓋及下半部亦有外殼保護,這可說是歐系及一眾解放軍法系直升機常見的特色。



(某段講述五葉槳設計的論文,照片來自網絡)

 



(左為黑鷹在裝進運輸機前的模樣,右為老解運8A型試裝S-70C的情況,此時S-70C的槳葉及槳轂已拆。照片來自網絡)

當然,這五葉槳也是有個對老解來說不算十分大的代價:黑鷹為方便全球部署,主要設計要求是在不拆任何東西的情況下塞進2.74米高的C-130系運輸機的貨艙,故UN-60最後設計成只有2.67米的機身(將主機輪「跪地」,並把槳轂設計成能往下「縮」才能造到);然而直20的五葉槳位置較高,高度其實已稍高於2.7米。當然,這對老解而言也沒什麼,運8及運9的貨艙高度只有2.6米,無論如何也要拆下槳葉及槳轂才能塞進去。事實上,解放軍暫時未有全球快速部署的能力與需要,這個缺點其實不算什麼。


選擇更大馬力的引擎:老解30多年前購買的S-70C是民用版黑鷹,但引擎馬力是比同期UH-60A至少大15%的高原增強型。現時的直20似乎亦要求更強馬力,這是由於機身稍大,而且改用五葉槳形式,機身似乎至少增重300-500公斤。現時直20似有兩種候選引擎,即中法合制的渦軸16(1500KW,民用機直15現用引擎)及航展上已展出實物的渦軸10(1600KW)。無論選用哪種引擎,其實都比大部分新型黑鷹所用的T700-701C/D型稍強。不考慮油耗及耐用性問題,兩種引擎都可供直20至少相當於新型黑鷹的馬力比,以維持飛行性能。



(左為渦軸16,右為渦軸10,照片來自網絡)


(UH-60M的上反排氣道設計及其他黑鷹直升機用的HIRSS套件,照片來自網絡)

不過,現在的直20原型機及試生產機並未發現黑鷹常用的抑壓引擎尾氣紅外線設備(如HIRSS)。由於引擎馬力足夠,裝了也不嚴重影響動力輸出,故這類裝備仍未見踪影實令人費解,有可能是設備還在研發中,或者裝在噴氣管道壁的機身內,又或者預量產型機部署在低威脅區域,沒必要裝。然而,參考近年戰例,壓抑尾氣紅外線裝置的作用似乎有所下降,直升機在遇著利用焦平紅外顯像觀察裝置,並手持第三代紅外線導引頭的手提地對空導彈的敵軍時,不用熱焰彈仍然難以脫身。



(2016年叙土邊境,庫爾德族武裝擊落土耳其AH-1W直升機;土軍AH-1W的紅外線抑壓裝置其實比UH-60常用的HIRSS還要先進)

小結:


作為現代化陸軍,除具備強大的直接/間接火力外,提升機動能力,讓兵員或裝備迅速部署在前線甚至敵後不同地區,也是不可或缺的。雖然負起罵名,但一種類似黑鷹而具同樣運兵效率與安全性的中型通用直升機,對於解放軍陸軍現代化也非常重要。再講,雖然設計與使用概念是冷戰後期提出,但黑鷹仍十分契合當今的戰術運用模式,而且設計的生命力亦將十分「強橫」:黑鷹的型號仍不斷更新,而且美軍的未來高速通用直升機驗證機(例如S-97及V-280),駕駛艙及人員艙都採用類似UH-60的構形。解放軍甘於採用類近黑鷹的設計,可能也是看到它至少還有數十年的「生命」,對日後的軍工生產也將十分有利。


 



(法軍1949年研發的AMX-50-100型戰車,除車身稍有改動外,引擎布置及懸掛系統幾乎就是來自虎2型坦克)

註1:出現山寨的情況,多與後進國重建國防工業時期或未造過相關軍備有關。比較出名的是法國二戰後坦克工業幾乎由零重新開始,早年AMX-45至50系列的底盤幾乎就是國產版二戰德軍虎式及豹式;另外,韓國在發展KUH中型通用直升機時,原想引入法國的NH-90,但因價錢談不攏而一拍兩散,結果韓國佬就幾乎直接引用美洲豹的設計,只是把主起落架換成類近MI-171的避震桿。




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