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S-97直升机

S-97直升机(S-97“袭击者”高速直升机)

S-97直升机

S-97“袭击者”高速直升机一般指本词条

S-97直升机(英文:Sikorsky S-97 Raider,绰号:侵袭者),是美国西科斯基公司在X2技术验证机的高速旋翼基础上,研製的一种新型高速直升机。

该机装有两副共轴反转的刚性旋翼以及一个尾部推进桨,并採用了电传飞控系统,最大飞行速度超过482千米/时。S-97直升机能够在搭载武器和6名乘员的状态下达到374千米/时以上的飞行速度。

S-97直升机于2011年开始研製,2014年製成首飞原型机,2015年5月22日成功首飞。

基本介绍

  • 中文名称:S-97直升机
  • 英文名称:Sikorsky S-97 Raider
  • 前型/级:X-2验证直升机
  • 次型/级:此为最新型级
  • 研製时间:2011~2015年
  • 国家:美国
  • 飞机类型:共轴双旋翼高速直升机
  • 研製单位:西科斯基公司
  • 最大飞行速度:482千米/小时
  • 最大起飞重量:5170千克

发展沿革

历史背景

自从20世纪50年代开始,传统的直升机由于飞行速度慢、飞行高度低、机动性差等问题面临严重的生存挑战。于是,一贯追求技术领先的美军开始不停尝试研发新一代直升机。美国西科斯基公司首次公开展示的S-97“侵袭者”高速直升机原型机,并称S-97採用了该公司在X2技术验证机上验证的高速旋翼机概念,最大飞行速度超过482千米/小时,能够在搭载武器和6名乘员的状态下达到374千米/小时以上的飞行速度,具备了新一代直升机的高速和高机动性的先进性能。
西科斯基公司生产的黑鹰直升机西科斯基公司生产的黑鹰直升机

研製历程

2005年在美国直升机协会论坛上,西科斯基公司公布了X-2技术验证机的方案,试图利用现有的航空技术来实现共轴式刚性旋翼与尾螺旋桨推进的布局,从而实现一次直升机领域的飞跃式发展。在范保罗等航展上,西科斯基也展出了基于共轴式刚性旋翼技术的轻型高速侦察直升机方案,说明西科斯基试图将这一技术用于军用直升机的发展,这一点引发了西方观察家对高速直升机的关注。对于西科斯基而言,新一代的直升机必然要有全新的气动布局,各项参数要超越前一代直升机,尤其在飞行速度上要更快,能够达到460千米/小时以上,因此基于X-2的武装型号在公布后就成为未来直升机发展的热门方向之一。
X2技术验证机X2技术验证机
2008年,第一架X-2技术验证机首飞成功,X-2使用了刚性旋翼与尾螺旋桨推进的组合式布局,在三余度电传操控下能够实现动力与飞行状态之间的平顺过渡。共轴式刚性旋翼的主要作用仍然是为X-2提供升力,当飞行速度逐渐提升时,发动机的主要输出功率会更多地分配给尾螺旋桨推进器。在数年的飞行测试中,X-2的飞行速度有了明显的提升,从220千米/小时逐步提升到460千米/小时,各分系统的成熟让西科斯基更加坚定发展其军用型号,这就是S-97“侵袭者”。
2011年西科斯基选择了36个部件製造合作製造商,在2012年1月马里兰州举办的航空座谈会上,通用电气公司的YT706-GE-7008发动机决定作为S-97的动力。该发动机由黑鹰直升机的动力发展而来。有了强有力的动力系统,S-97的战术特点会更好地被发掘,如高航速、大航程以及大载荷量。S-97碳纤维机身由位于布里奇波特的极光飞行科学公司的製造厂生产,其中套用了许多先进的製造工艺,该公司此前还生产过CH-53重型直升机的主旋翼构件,因此积累了一些经验。按照西科斯基S-97项目的时间表,2012年前完成第一架S-97的製造,2013年完成关键设计评审,2014年中期完成升级版的製造,2014年底完成首飞并完成两架原型机的製造任务,2015年向美国军方和其它客户展示S-97的飞行性能与作战能力,其中第一架原型机作为西科斯基的测试资产,第二架用于美国军方的测试和评估。
S-97直升机S-97直升机
2013年9月,极光公司的飞行发展中心向西科斯基公司交付了S-97原型机的複合材料机身,包括一个综合驾驶舱、机身中央货舱和尾椎结构。当时西科斯基负责S-97项目的主管称,这是S-97项目的一个重大里程碑,此后西科斯基的团队开始对原型机进行总装。
2014年10月,西科斯基公开展示了S-97首飞原型机,与此前研製的5-97存在较大不同。首先是机身线条更加硬朗,机鼻低下前倾,视觉效果颇有苏-27略微低头的味道,巨大的风挡占据了机首较多的空间,这意味着飞行员拥有更好的视野。机尾垂直方向舵也有较大幅度的修改,取消了X型布局,与X-2更像一些。尾部的螺旋桨则放置在两幅尾翼之间,尾轮布局也与X-2类似,改为后三点式起落架。需要注意的是,最新型的S-97与早期型、X-2都有差别,发动机进气口设定在机身上方,这对抑制红外辐射、雷达隐身以及降低较大粒径的颗粒物都有帮助。从侧面看机身则显得更加简洁,特别是可收放的前起落架舱的设计,让S-97增加了几分科幻的感觉。
S-97的定位是轻型武装侦察直升机,与日本川崎重工的OH-1武装侦察直升机、义大利阿古斯特·韦斯特兰公司的A-129“猫鼬”武装直升机等处于同一级别。该机长11米左右,共轴旋翼直径大约为10米,最大起飞重量5.17吨,执行典型侦察任务时重量为4.44吨,标準燃油状态下滞空时间2.7小时,作战半径600千米,巡航速度超过370千米/小时,高温环境中悬停高度大约为3000米。西科斯基作为“黑鹰”直升机的製造商,显然不会丢掉10吨级通用直升机这块超级大蛋糕。西科斯基的刚性旋翼加尾螺旋桨推进也可能被整合到“黑鹰”平台上,发展出新一代的10吨级通用直升机。
西科斯基公司称将用S-97研製成果改进黑鹰直升机西科斯基公司称将用S-97研製成果改进黑鹰直升机

技术特点

动力系统

S-97的研製于2010年9月启动,其设计初衷是作为美国陆军轻型侦察直升机选型,替代OH-58D型轻型侦察机。该机继承了西科斯基公司在X-2验证机上的一系列高速旋翼新技术,外挂多种武器系统,可搭载6名士兵。除了低速悬停,S-97设计最高时速超过407千米,集螺旋桨式固定翼战机和普通直升机优势于一身,主要用于未来局部战争中的武装侦察、轻型突袭、轻型攻击和特种作战,是实现快速突袭、定点清除与打击的绝佳武器平台之一。
T700涡轴发动机T700涡轴发动机
S-97採用与美国现役黑鹰直升机同系列的T-700发动机。它是由美国通用动力公司设计的涡轴发动机,属于T-700系列第一阶段的改良型号。其最大输出功率为1145千瓦,能以1210千瓦的功率持续工作30分钟。该发动机最先装备与AH-64H直升机,接着用于MH-60M直升机,随后又在实际套用中不断升级改进,最大持续输出功率不断增加,最大巡航速度也随之增加。

共轴旋翼

S-97与常规直升机不同,採用共轴双旋翼和推进尾桨技术,顶着一对直径10.2米的4叶共轴反转无铰刚性双旋翼,其尾部是一副直径2.1米的“向后吹风”的六片螺旋桨。这样的设计,优势明显。S-97的共轴双旋翼设计,採用两个旋翼上下排列,在同一个轴线上反向旋转,升力和前飞拉力可同时增大。同时,西科斯基公司在吸取共轴对转双旋翼布局的基础上,使用2副共轴反向旋转的刚性旋翼。由于刚性桨叶没有挥舞铰,上下旋翼可离得很近,没有碰撞的危险。这些都为其高速航行提供了可靠的安全保障。
S-97直升机技术特点S-97直升机技术特点

电传飞控

S-97的高速优势,还基于它採用了世界先进的电传飞控系统。电传飞控系统,即利用反馈控制原理,将飞行器的运动作为受控参数的电子飞行控制系统,用于稳定和控制飞行器的飞行姿态和航迹运动。其优势在于,没有机械结构,可靠性比起传统的机械式飞行控制系统要可靠,同时大大减轻了飞行员的操纵压力。
S-97直升机3D模拟图S-97直升机3D模拟图
S-97的电传操纵系统是由感测器组件、输入设备、飞行控制计算机、舵机和电气传输线路组成。S-97採用模拟式电传操纵系统,使用模拟感测器、模拟计算机和输入输出设备的系统构成。
得益于较先进的电传飞控系统,S-97的主旋翼、推进尾桨和发动机实现了一体化控制。因此,除了巡航速度快,该机还擅长空中滑翔、高速转弯等高难度动作,高速机动性和敏捷性也优于传统直升机。

复材机身

S-97之所以能成就高速,是各种因素共同作用的结果,而採用複合材料一体化机身,便是其一。
S-97直升机展示S-97直升机展示
该机机身包括一个综合驾驶舱、一个货舱和一个尾椎,採用複合推进式总体布局,流线造型明显,稜角圆滑,很少有突出部,整个机身浑然一体。这样的设计,一方面有利于减小飞行阻力,提高巡航速度,另一方面还能降低敌方雷达反射截面积,提高隐蔽突袭能力和生存能力。机身採用美国最新研製的複合轻质材料,整个机身总重只有5吨左右。

武器装备

S-97在机首下方加挂了1门新型加特林机炮,与“阿帕奇”直升机的单管机炮不同,新型机炮採用了隐形设计:让炮身被包在一个圆筒里,共6个炮管,射速为每分钟6000发左右。同时,在S-97机身两侧各有一个武器挂架,可挂载“海尔法”反坦克飞弹之类的精确制导武器。此外,S-97还在尾部推进器两旁增加了平衡翼,可避免飞弹发射后的碎片和火焰直接接触到尾部螺旋桨,使直升机在使用任何一侧的武器时都能自如地控制机身。
S-97直升机S-97直升机

性能数据

S-97直升机参考数据:
基本参数
乘员
2名驾驶员
载员
6名武装士兵
长度
11米
整机空重
4057千克
最大起飞重量
5170千克
动力系统
发动机
1台通用电气YT7062600SHP涡轴发动机(功率1900千瓦)
旋翼
1(2同轴转子直径)×10米直径
推进螺旋桨
6刃变螺距螺旋桨,2.1米直径
飞行性能
巡航速度
407千米/小时(有外挂武器)
最大速度
444千米/小时
航程
570千米
航时
2小时40分钟
升限
3000米
机载武器
机枪
50卡尔W机关枪,备弹500发
火箭
7孔射击火箭舱

服役动态

美国《空军时报》网站2011年4月24日报导,美国西科斯基飞机公司自费研製一个全新的直升机概念方案。 S-97“侵袭者”将装备一个尾部推进螺旋桨,使其能够突破传统构型直升机的约200英里/时(321千米/时)的前飞速度上限。
S-97直升机三视图S-97直升机三视图
2013年9月,西科斯基公司开始了S-97原型机的最后组装,採用共轴式设计。西科斯基计画花费大约2亿美元进行研製,在该项目中联合了50个合作伙伴,其中38个投入了资金。
2015年2月3日,美国西科斯基公司开始对S-97直升机原型机进行地面测试,主要测试该机的动力系统。
2015年5月22日当地时间早上7点,S-97原型机在西科斯基佛罗里达州西棕榈滩工厂完成首飞,在首飞中进行了三次起降以及10节速度下的所有基本机动,整个过程约耗时一小时。

总体评价

西科斯基研製的S-97通用直升机将服役到2030年之后,西科斯基的刚性旋翼加尾螺旋桨推进也可能被用于改进“黑鹰”平台,发展出新一代的10吨级通用直升机。西科斯基公司根据美国陆军有人/无人补给空中运输项目研发了无人版的“黑鹰”直升机,能够在山地危险环境中对前线作战部队进行补给。按照美国陆军空中力量发展路线图,未来四分之一的前线补给任务将会由无人驾驶飞行器执行,因此无人化也是西科斯基未来发展的方向之一。不排除发展出无人驾驶的S-97武装侦察直升机,与有人驾驶的S-97进行混编作战,这样将极大拓展S-97的任务弹性,让无人驾驶S-97深入更加危险的区域执行侦察、打击任务,而有人驾驶的S-97主要负责控制和情报综合,成为美军前线侦察作战的杀手锏。
S-97直升机试飞S-97直升机试飞
S-97直升机也存在一些问题,一是飞行是的巨大噪声是制约其隐身性能的头号因素,连美军也抱怨该机噪音奇高,难以在敌情複杂的地带实施隐蔽行动。二是S-97直升机的超高速与大航程的矛盾,与机身安全性可靠性的矛盾,也不容忽视。

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