贝尔直升机公司攻击侦察直升机发展

于琦

（中国直升机设计研究所，江西景德镇 333001）

攻击侦察直升机概念可上溯到20世纪60年代，代表型号是在轻型观察直升机竞标中获胜的贝尔直升机公司的OH-58，主要用于目视观察、目标捕获、侦察和指挥控制，其改进型OH-58D首次在轻型直升机上引入先进的光电系统和“海尔法”反弹导弹，同时兼具了高性能昼夜间侦察和有限打击的能力。相比之下，此前轻型直升机在战场上要么执行炮兵校射、侦察任务，要么扮演飞行的反坦克导弹发射阵地角色，而OH-58D把强大的攻击能力和侦察能力进行完美结合。2004年，由于“科曼奇”项目撤销和OH-58D直升机日渐老化，正是在这种需求背景下，轻型攻击侦察直升机（LARH）项目浮出水面。针对美国陆军提出的投标要求，贝尔直升机公司提出了竞争方案ARH-70A，与OH-58D直升机一脉相承。在经历了过渡性侦察直升机OH-58C、改型攻击侦察直升机OH-58D、轻型攻击侦察直升机ARH-70A、武装空中侦察（AAS）项目和OH-58F座舱和传感器升级项目后，贝尔直升机公司推出了一款常规构型的竞标方案—贝尔360 Invictus。

1.1 OH-58C

1976年，贝尔公司根据与美国陆军签订的改型合同，按C标准对1架OH-58A进行改型。主要改进有：装1台额定功率313kW的艾利逊T63-A-720涡轴发动机，发动机安装红外抑制器；
采用平板玻璃座舱盖；
配备现代化航空电子设备和目标捕获系统。OH-58C的最后构型包括：安装新的仪表板；
为减小战斗易损性所做的一些结构上的修改；
配备美国大陆公司的导航设备，白昼光学设备；
改进的航空电子设备和维护性；
增大发动机功率，从而提高直升机的高温高原性能。

1.2 OH-58D

1979年，美国陆军提出“陆军直升机改进计划”，要求用现有直升机改型，装备旋翼轴瞄准具和激光目标识别与指示系统，在不良能见度和夜间使用。1981年9月，OH-58A的改型方案中标。最初的合同额为1.48亿美元。1983年OH-58D首飞。1985年12月首次交付。

OH-58D是一种双座侦查攻击直升机，主要任务是空中作战指挥与管制、空中侦察、目标截获和目标识别。武器系统包括：4枚FIM-92A“毒刺”空空导弹或AGM-114B“海尔法”空地导弹，也可以装2个7管M260 70mm火箭发射器，或者在座舱左侧武器挂架上安装12.7mm机枪吊舱。

1.2.1 性能特点

（1）体积小，重量轻，机动灵活；
（2）旋翼瞄准具可在遮蔽物后面观察目标；
（3）机载设备较先进，可在昼夜和复杂气象条件下遂行任务；
（4）武器系统为模块式，可在数分钟内更换任一种武器；
（5）可遂行侦察和火力支援等各种任务；
（6）结构简单可靠，维护方便，在野外1个人即可更换发动机。

1.2.2 主要改型

（1）特种部队型，用于特种作战；
（2）“基奥瓦勇士”武装型，增加武器挂点，采用该型的“毒刺”导弹；
（3）“多用途型直升机”，以满足美国陆军快速反应部队的需求；
（4）“隐身基奥瓦勇士”，采用全套隐身措施的改型；
（5）“基奥瓦勇士改进型”，改进新的电子设备。

1.2.3 作战能力

（1）具有较强的观察和隐蔽能力，能隐藏在山地、树林等地形地物后对目标实施观测，可避开对方侦察和火力打击，并具有较强的夜间攻击能力；
（2）具有先进的视觉、导航、通信、武器和驾驶舱集成系统，导航系统可提供精确的目标位置，数字通信系统以数字方式发送给其他飞机，战场图像可以被传输以向指挥和控制部门提供实时的态势感知；
（3）可快速空中部署，并在抵达后几分钟即可投入作战使用，可用C-130飞机运输。

1.3 OH-58F

OH-58F采用升级的座舱和传感器，包括数字飞行控制系统和座舱显示器。安装在机头部位的雷神AAS-53光电/红外摄像机。直升机减重73kg，提升了飞行性能。OH-58D和OH-58F如图1所示。

图1 OH-58D（左）和OH-58F（右）

ARH-70是美国贝尔直升机公司在贝尔407民用型的基础上为美国陆军研发的攻击侦察直升机（ARH），以替代现役的OH-58D“基奥瓦勇士”直升机。主要任务是野战炮兵观测、为激光制导炮弹提供目标照射、以及向反坦克部队、空降兵提供侦察和目标搜索等。针对美国陆军关键要求之一的部署能力，ARH-70的设计中采用了可折叠的旋翼和可拆卸的武器挂架、垂尾及平尾。ARH-70的一个突出特点是将目标截获传感器转塔悬挂在机头下方。不仅无需考虑旋翼旋转和振动的影响，还减轻了重量，更重要的是体现了美国陆军转型后的任务重点—注重城市战。

2004年，波音/西科斯基RAH-66“科曼奇”直升机项目的下马，导致美陆军急需新型武装侦察直升机，以代替现役的OH-58D“基奥瓦勇士”武装侦察直升机。2004年12月9日，美国陆军颁布新型ARH项目招标书。针对美国陆军的需求，贝尔直升机公司选定贝尔407军用改型参与ARH项目，与波音公司、西科斯基公司和欧洲直升机公司一同竞争ARH项目合同。

2005年7月，经过全面评估之后，美陆军正式宣布选择贝尔ARH。美陆军授予贝尔直升机公司价值2.11亿美元合同，涉及为期3年的系统开发和验证。2006年7月20日，第1架ARH-70实现首飞。2008年8月，因为ARH-70项目超出了预算40%，单机价格超过预算70%。2008年10月16日，由于研制费从3.59亿美元暴增至9.42亿美元，单机成本也从856万美元增至1448万美元，而且交付日期从2009年推迟到2013年，合同价格高达62亿美元，最终美国国防部宣布取消了已耗时3年的贝尔ARH-70项目。贝尔407和ARH-70直升机如图2所示。

图2 徐州市城市建成区（现状条件）与1976年前P+Pa～R关系对比图

图2 贝尔407（左）和ARH-70（右）直升机

3.1 研发概况

2019年10月，贝尔公司推出参加美国陆军“未来攻击侦察飞行器”（FARA）竞标的贝尔360 Invictus原型机设计方案。其是五家竞标公司中唯一采用常规构型的，不存在太多的新技术挑战，在经济性、可靠性、可用性等方面都优于竞争对手。贝尔360的特点是机动性好和杀伤力强，配备了模块化的开放系统从而使其具备执行多种作战任务能力，同时具备可持续发展的能力，意味其能够衍生出多种不同用途的其他型号。这些特点都能保证直升机在战场上为陆军提供全面的战场态势感知能力。最为关键的是，该机采用了一种低成本、高可靠性的传统直升机布局方式，无论是技术难度还是研发经费显然在所有竞争对手中最低，从而为美国陆军提供了一种风险较低的选择。

贝尔360直升机在巡航速度上也实现了一定的突破，悬停效率和速机动性也得到了提高。能够充分利用地形，为地面部队提供强大的情报支撑，并为其塑造恰当的战术环境，从而通过“知己知彼”来智取战局。贝尔公司完善的设计/制造模式和数字化生产线，能够确保设计/生产制造的协同，从而确保贝尔360直升机生产速度和改进速度。贝尔360作战效果如图3所示。

图3 贝尔360作战效果图

贝尔360直升机可谓是延续了贝尔公司几十年来的“优良传统”—在保证性能达标的情况下，重点考虑低技术风险、低成本、生存能力和杀伤力。贝尔360直升机结合了经过验证的低风险技术以及先进的工艺，融合了创新方法，使贝尔360直升机满足或超越了FARA合同规定的所有要求。

为了满足竞标要求和时间要求，贝尔借鉴了OH-58D的成功经验以及未来垂直起降飞行器（FVL）项目的技术，设计小型直升机。双座的标志性设计，机头下方的转塔和涵道式尾桨，只采用一台发动机，进气口在机身左侧，排气口在右侧。这种设计大大降低了成本。能够符合陆军3000万美元的价格要求。贝尔360 Invictus原型机方案如图4所示。

图4 贝尔360 Invictus原型机方案

贝尔公司在美国陆军协会（AUSA）年会上展示贝尔360 Invictus直升机的全尺寸模型，并宣布准备在2022年推出第一架原型机。贝尔360 Invictus全尺寸模型如图5所示。

3.2 改进与创新—从贝尔525和“科曼奇”到贝尔360

贝尔公司在贝尔525型直升机的基础上进行改进来打造未来攻击侦察直升机，其中原因很简单，贝尔公司在这类直升机的研制方面有着丰富的经验，贝尔525本身也非常的可靠且实用，按照贝尔的思路，通过这种“稳健型”的改进方式将会打造一型在经济性、可靠性、可用性等方面都优于竞争对手的机型，并且这种机型由于不存在太多的新技术挑战，风险控制也会比较容易，不太会出现延期等情况。

从构型布局上来说，贝尔360直升机确实是很普通且传统的直升机—单旋翼、涵道式尾桨、纵列式座舱布局，这些都是现役军用直升机中很常见的元素。该机的旋翼系统也是直接从贝尔525“借鉴”过来的，按照贝尔官方的说法，凭借该旋翼系统，在测试中飞行速度已经达到了每小时200km。旋翼系统的移植工作包含了整个桨毂、整流罩以及旋翼桨叶系统，不过会根据贝尔360直升机的实际大小进行缩比设计。旋翼数量从贝尔525的5片减少为4片，最高飞行速度随之从370km/h降低到343km/h，使贝尔360的速度能够满足FARA的333km/h的速度门槛。贝尔525与贝尔360外形对比如图6所示。

图6 贝尔525与贝尔360外形对比

除了旋翼系统之外，贝尔360直升机还采用来自525直升机的飞控系统，一套由柯林斯航空航天公司打造的模块化、开放接入式的航空电子系统。在发动机方面，因为是轻型直升机，该机主要由单台通用电气的“改进涡轮发动机”提供动力，其位置将安装在旋翼桨毂的左后方。在发动机的右侧装了一台辅助动力装置，为一些机载系统（如液压系统、武器发射系统等）提供动力，并且也会在直升机需要加速度或者进行其他机动动作时提供额外的动力。目前，贝尔公司正在为这种发动机的布局方式申请专利。

美国陆军的FARA计划就是要招标一款新的直升机。这款直升机要能够替代此前美国陆军使用的OH-58D轻型武装直升机，而且速度要够快、研制时间要短、价格还要尽可能便宜。为了能够尽量地缩短研制时间，允许参与竞标的直升机厂商借鉴原有的技术。贝尔360在科曼奇的基础上，进行了性能的小幅缩水以及价格的大幅削减的改进，贝尔360 与“科曼奇”武装直升机除了在外形上颇有相似之处外，在很多细节上都有“科曼奇”的影子，比如低阻机身、旋翼整流罩、纵列双座、可收放起落架、涵道尾桨、机腹侧下方的内置弹舱等，这些指标都与“科曼奇”如出一辙。这也说明了贝尔360在设计上非常重视降低雷达截面积，以达到较好的隐身效果。

传统设计并不意味着“传统性能”，该机虽然采用了大量的成熟技术，但是也引入了不少新的东西，从其浑然一体的桨毂/旋翼系统设计、进气排气设计和发动机布局设计等方面，可以看出贝尔根植传统构型上做出了大量的调整和创新，从而试图打造一种布局简单、成本较低、制造方便，同时性能达标的飞行器。RAH-66与贝尔360外形对比如图7所示。

图7 RAH-66与贝尔360外形对比

贝尔360整体采用了多面体圆角设计，进出气道也采用了S型过渡，整个系统都采用了能够有效降低噪音的几何外形，所以具有对雷达、红外和噪音的全面隐身能力。贝尔公司的360直升机方案在外形上和“科曼奇”武装直升机最大的不同就是其倾斜尾桨。贝尔360垂尾位于尾梁两侧，而“科曼奇”的垂尾位于涵道式尾桨顶端。贝尔360直升机还有一个独特且有趣的特点就是其发动机的进气口在机身的左侧，但是排气口却在另一侧同一水平高度的位置，这一设计的目的与隐身性能有关。贝尔360的进排气和斜置尾桨如图8所示。

图8 贝尔360的进排气和斜置尾桨

3.3 技术特点

（1）采用了单旋翼＋涵道尾桨、串联双座设计，机身曲线光滑、机头下方有20mm机炮，单发，加装辅助机翼分担旋翼系统升力，获得更大前飞速度。贝尔360的侧视如图9所示。

图9 贝尔360的侧视图

（2）贝尔360直升机的旋翼系统整流罩做得相当好，甚至连桨距操纵机构都被做进了桨毂整流罩内，其操纵方式和贝尔以往的差别不小，而其塔座与桨毂之间的缝隙也相当小，对气动阻力的影响也会非常小。贝尔360的整流罩如图10所示。

图10 贝尔360的整流罩

（3）采用先进航电系统，座舱主显示采用一体化彩色显示器，左右两块中等尺寸彩色显示器，采用双侧杆操控装置。大尺寸多功能显示屏可以提供各种数据和影像，极大提升了飞行员的感知能力。充满科技感的驾驶舱如图11所示。

图11 充满科技感的驾驶舱

在两侧还有两个较小的显示屏，可以根据需要显示电子地图和关键飞行数据。彩色显示器如图12所示。

图12 彩色显示器

（4）采用内部武器挂载方式、可收放式起落架。可收放的武器和起落架如图13所示。

图13 可收放的武器和起落架

（5）机翼翼展较大，在飞行时可以提供一定的升力，并可以挂载较多的弹药。涵道尾桨有倾斜角度，不仅可以平衡旋翼产生的反作用扭矩，还能提供一定的升力。大翼展机翼如图14所示。

图14 大翼展机翼

（6）机鼻下方有光电转塔，以及多管机炮，可以根据飞行员头部转动进行自动瞄准。光电转塔如图15所示。

图15 光电转塔

（7）贝尔360的电传操作系统由贝尔525直升机的同型操控系统改进而来，比传统直升机先进很多。采用电传操作系统如图16所示。

图16 采用电传操作系统

（8）操纵杆类似先进战机的侧杆系统，与常规的直升机有很大差距。操纵杆如图17所示。

图17 操纵杆

（9）飞行员头盔盔体采用碳纤维，前部安装光电探头，面罩配备投影装置，可以为飞行员提供超广角视觉增强画面。飞行员头盔如图18所示。

图18 飞行员头盔

（10）增强的态势感知和传感器技术。

（11）由柯林斯航空公司打造的模块化，开放式构架。

3.4 技术优势

（1）数字化架构。允许制造、供应链和维护之间实时协作，以促进更顺畅、更好的改进，能够降低下游成本和进度风险。利用先进建模和仿真技术覆盖产品全寿命周期与价值链，从基础材料、设计、工艺、制造以及使用维护全部环节，集成并驱动以统一的模型为核心的产品设计、制造和保障的数字化数据流。（2）虚拟与现实融合。可提供一个通用的数据源贯穿飞行器的整个寿命周期，可监测生存能力，并使得测试场景能够随着战场技术的发展而建模，能够将现实与虚拟技术融合。（3）超凡的机动性。无论是在大都市、城市峡谷还是崎岖的农村地形，贝尔360直升机的设计能够提供大的速度、航程和机动性。先进的旋翼、辅助升力短翼和优化的尾桨使其能够在任何环境下进行攻击和侦察行动。（4）极强的杀伤力。在战备状态，贝尔360直升机装载20mm机炮和内部机载武器，并配备综合弹药发射装置，以适应目前和未来的作战需求。先进传感器和发射效应的结合提高了态势感知能力，并提高了多域作战的能力。

3.5 技术参数

最大平飞速度370km/h，巡航速度333.36km/h，作战半径250km，任务留空时间90min，有效载荷640㎏。在35℃的环境下，无地效悬停升限1219m，操纵品质达到一级。

攻击直升机实质上是一种超低空火力平台，其强大火力与特殊机动能力的有机结合，最适应现代战争“主动、纵深、灵敏、协调”的作战原则，在战争中具有不可取代的地位与作用。现代立体化战争对武装直升机的综合作战能力提出了更高的要求，如空战能力、夜视能力及在恶劣条件下的作战能力、先进的电子设备、复合材料的大量使用、高性能的动力装置、数字化集成座舱、机动性和隐身性等。为了满足未来作战的要求，新一代轻型攻击直升机必须发挥其对地攻击、火力支援、空中格斗和武装侦察的综合能力。