和式德味——德日联合研制BK-117系列直升机
由二合一
早在Bo-105的生产还在按部就班的进行的时候,梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司的技术人员就开始筹划该机的后继机的发展,在他们看来,虽然Bo-105在商业上取得了一定的成功,不过该机机体仍然较小,可供改进的空间不足。为此,他们在原机基础上进行放大,并且使用动力更加强大的发动机,新机型被命名为Bo-107。
而几乎与此同时,曾经在二战中为逞凶一时的日本陆海军提供大量技术装备的日本川崎公司在战后遭到了一系列分拆,并且在飞机设计业务上遭到美国限制,早期只能以特许生产形式为新组建的日本自卫队生产各种美式武器,后因美国为对抗苏联和中国等因素考虑放松了限制,从而使川崎公司重新投入更加有利可图的整机研发生产的业务。不过和其他国家不同的是,由于日本自卫队的规模在冷战期间一度较小,而且在1967年4月通过的《武器出口三原则》的限制下难以大量向国外出口武器,因此军品业务并不能带来较高利润,在这样的背景下,川崎公司开始将目光投向民用市场,希望依靠自己之前生产各型美式直升机的经验研制一种新型通用直升机,并且按照川崎公司的内部编号规则命名为KH-7。
双方在各自推进了一段时间的研发工作后都意识到,在当时的国际市场上,美苏法等国的成熟产品已经占据了较大的市场份额,如果依靠自身实力独立研发一款新机型,在市场竞争中往往无法占优,而在前期研发过程中耗费的大量资金也会被分摊在生产机型上,这样一来又推高了单机成本,又反过来加大了打入市场的难度,从而形成了恶性循环。于是,这两家公司分别开始在世界范围内寻找合作伙伴,在1974年中双方开始初步接触,1976年初双方组成了一个约20人的工程小组具体商讨设计要求和目标等事宜,1977年2月25日双方签订了一项协议,以Bo-105为基础研制新型直升机,为了体现德日合作的原则,新机型的编号为BK-117。
根据分工,梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司主要负责新直升机的主体设计,包括旋翼(在Bo-105基础上进行改进)、机尾、飞控系统和其他液压控制系统等,而川崎公司则负责起落架、内部框架、主传动装置和其他一些设备的研制。为了加快进度,双方约定各自在1979年底前各自完成2架原型机的生产(不过实际上由于种种原因川崎公司只生产了1架原型机),其中一架用于试飞,另外一架则用于静力测试。梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司生产的第一架原型机于1979年6月13日在奥托布伦(Ottobrunn)首飞成功,而川崎公司生产的第一架原型机则在同年8月10日在岐阜县首飞成功。然而,就在试飞过程中,原型机暴露出了一系列问题,而梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司方面由于缺乏足够的有经验的技术工人从而导致研发进度更加迟缓。本来按照计划,BK-117将在1980年底前取得适航许可,然而直到1982年12月9日,该机才在德国取得适航许可,到了几天后的12月17日日本方面为该机同样颁发了适航许可,至于美国联邦航空管理局则要到次年的3月29日才最终颁发适航许可。
继承中的新意
由于该机在开始时就是作为Bo-105的放大改进型号,因此改进在很多地方都继承了Bo-105的技术特征,不过由于有川崎公司的加入,因此在很多地方也有了一些颇具新意的亮点。
BK-117三视图
该机采用典型的舱式布局,结构基本与Bo-105相似,由驾驶舱、座舱、货舱和发动机甲板构成。机体长9.91米,旋翼直径11米,机体空重1727千克,最大起飞重量3350千克,主构件是带有单曲铝板和粘接铝合金层板的半硬壳式铆接铝合金结构。
由于是在Bo-105基础上进行了一定的放大,因此BK-117机内空间也相应有所增加,机组成员根据客户需要可以设定为1人制或2人制,除了机组成员外,根据不同产地其座位布局也有微调,其中梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司生产型可搭载7名乘客,而川崎公司生产的则可搭载9名乘客,在极端情况下甚至可以搭载最10名乘客。除此之外,该机还可以加装相应设备作为医疗救援直升机使用,在执行医护任务时该机可以搭载一副担架或两副并排的担架和6名随同人员。
展示中的一架BK-117医疗救援直升机,机舱内的担架和人员布置情况清晰可见
同样沿袭自Bo-105的还有滑橇式起落架,BK-117的起落架为铝合金结构管状滑橇,滑橇可从横管处拆卸,并且可以根据实际需要选装地面移动轮、应急漂浮装置、稳定保护装置以及雪橇。
作为该机早期型主要的动力装置,LTS 101-750B-1型涡轮轴发动机衍生自著名的LTS 101家族,最大功率可达593马力。在其驱动下,该机最大速度可达250千米/时,实用升限4575米,航程541千米。而在后期换装了更加先进的发动机后,该机性能又有一定程度的提升。为了给发动机提供燃油,BK-117全机身装有四个软油箱,其中前、后为主油箱,两个主油箱之间为两个供油油箱,油箱位于座舱地板下面的油箱舱内,具有两套独立的给发动机和公共主油箱送油系统,可搭载697升燃油。另外根据需要,还可在机舱内选装1个或2个容量为200升的辅助油箱,还可选装2个容量为150升的外挂副油箱。
BK-117的旋翼系统在Bo-105所采用的无铰旋翼的基础上又做了一定改动,钛合金的旋翼桨毂与无铰旋翼相连,桨叶由玻璃纤维增强复合材料制成,前缘带有不锈钢防蚀护套,根据需要其中两片旋翼可以折叠。尾桨为两片跷跷板式桨叶,两片玻璃钢制半刚性桨叶安装在垂尾左侧,采用性能和噪声都较优的MBB-S102E翼型。
作为一款20世纪70年代末期开始研发的直升机,BK-117的机内设备较为简单,包括带有电加温皮托管和静压孔的空速指示器,气压高度表,姿态指示仪,转弯和倾斜指示仪,垂直速度指示器,陀螺磁航向系统,磁罗盘和时钟等。不过,为了保证安全导航飞行,该机可以加装全球定位导航系统。
1架BK-117 B-2的座舱实景图
型号一览
作为一型发展较为成功的通用直升机,BK-117在研发成功后形成了一个规模庞大的家族,以下仅仅统计和基本型亲缘关系较近的型号:
(1)BK-117 P-2
由梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司生产的第一架原型机,注册编号D-HBKA,目前在位于巴克贝格(Bückeburg)的直升机博物馆中。
(2)BK-117 S-01
第一架预生产型机,注册编号D-HDRF,目前保存在斯图加特机场的德意志空中救援队(Deutsche Rettungsflugwacht,DRF)总部大楼楼顶。
(3)BK-117 P-3/P-5
由川崎公司生产的第一架(也是唯一一架)原型机,日本注册编号JQ0003,目前保存在位于岐阜县各务原的航空航天博物馆内。
(4)BK-117 A-1
早期生产型,装有2台莱康明LTS 101-650B-1型涡轮轴发动机。
(5)BK-117 A-3
针对A-1进行的改进,于1985年3月投产,主要包括加大尾桨直径和换装新型尾桨桨叶,提升了稳定性,最大起飞重量达到了3200千克。
(6)BK-117 A-4
与1986年7月投产,主要针对传动系统进行了改进以改善在起降阶段的表现,同时又对尾桨进行了改进,此外,德国的生产型还加装了额外的机内油箱,进一步扩展了航程。
(7)BK-117 A-3M
基于BK-117 A-3的武装型,于1986年投产,在原有机体基础上加高了滑橇起落架,可以搭载最多11名士兵,在机体下方可以安装1个装有12.7毫米勃朗宁航空机枪的机枪炮塔,炮塔内有450发子弹,并且可以通过飞行员的头盔显示器进行瞄准攻击。不仅如此,该机还可以通过加装短翼等方式挂载武器,典型的挂载方案包括8枚“霍特”II反坦克导弹或者“陶”式反坦克导弹,以及空对空导弹、火箭发射巢以及航炮吊舱等武器。除此之外,在机门处还设有侧射手位,可以加装1挺12.7毫米机枪。此外,全机电子设备采用MIL-STD-1553B数据总线,并且还安装有红外干扰仪、雷达告警仪和箔条/红外干扰弹发射器等电子对抗设备。
试飞中的BK-117 A-3M,可见还加装了光电桅杆
(8)BK-117 B-1
于1987年12月首飞,主要改进是换装了动力更强的LTS 101-750B-1型涡轮轴发动机,最大载荷提升了140千克。
(9)BK-117 B-1C
获得英国授权的机型,该机在航程和续航时间上有所缩减。
(10)BK-117 B-2
该机最大起飞重量可达3350千克,换装2台LTS101-750B-1涡轮轴发动机,尾桨再次获得升级,着重改善了在高温和高空的性能表现,并且可以实现单发悬停。
(11)BK-117 C-1
采用新的座舱和透博梅卡“阿赫耶”(Arriel)1E涡轮轴发动机,后期还换装了更加强大的“阿赫耶”1E2涡轮轴发动机,最终进化为EC-145系列直升机。
(12)NBK-117
设定中的印度尼西亚国内生产型,仅生产3架。
根据德日双方最终达成的生产协议,在总计443架BK-117系列直升机中,梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司生产了329架(此外还包括2架原型机),而剩余的111架(此外还包括1架原型机)则由川崎公司生产。按照型号划分的话,梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司共计生产的274架BK-117 A-1和B-2等早期型号,其余则为C-1型。另外值得一提的是,BK-117 C-2后被命名为EC-145,因此并没有被算入狭义的BK-117家族中。
使用客户
就在研制成功之后,BK-117就立刻被投入生产,由于德日两国市场有限,所以开拓海外市场就显得尤为重要。该机也确实没有让梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司和川崎公司失望,获得了一系列民航和救援/医疗机构的订单,除此之外,该机也作为军用直升机进入了一些国家的武装力量服役。
(1)加拿大
加拿大空军司令部曾经对BK-117机型颇感兴趣,因此曾经租借了一架BK-117 A-3用于测试,并且被赋予了CH-143的加拿大制式编号。不过经过一番测试后,加拿大空军最终并没有使用该机,唯一的一架CH-143也被归还梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司加拿大分部。
(2)伊拉克
在两伊战争中,无论是伊拉克陆军还是伊朗陆军/革命卫队,都在战场上大量使用了直升机。而与受到外部封锁而不得不依靠少量备件而艰苦支撑的伊朗人不同,伊拉克在战争期间从国外进口了大量直升机,其中就包括了BK-117。
伊拉克军队中的BK-117并没有被投入对地攻击,而是主要担负运输任务。值得一提的是,时任伊拉克领导人的萨达姆·侯赛因对BK-117颇为热衷,经常使用该机作为自己的私人座驾,在当年的伊拉克国家电视台的节目中曾出现过萨达姆搭乘BK-117视察军队的画面。
搭乘BK-117悠闲休假的萨达姆,远处还有另一架SH-3
飞行中的1架伊拉克空军BK-117直升机
另外根据传闻,至少有1架BK-117被改装为搜索和救援直升机,具体运作情况不明,后于海湾战争中被多国联军击毁。
在机库中被摧毁的1架BK-117,机身上代表“搜索和救援”的SAR字样清晰可见
(3)南非
从20世纪70年代末期开始,南非国防军就被投入了安哥拉内战和其他边境冲突之中,虽然南非空军的幻影-F1系列战斗机与同样介入安哥拉内战的古巴空军米格-21/23系列战斗机的空战颇富有传奇色彩,但是对于在地面作战的南非国防军士兵而言,直升机对于他们作战乃至日常驻扎的作用显得更为重要。基于这样特殊的国情,南非空军一直高度重视直升机,在南非空军中直升机数量一度占据了总规模的“半壁江山”。不过,相比起数量庞大的“美洲狮”(南非升级型号被称为“羚羊”),和自行研制的“茶隼”(Rooivalk),BK-117相对显得并不出众。实际上,作为一款轻型通用直升机,BK-117有效填补了AW-109和“美洲狮”之间的空档,在执行运输、联络以至于一些低烈度作战任务时都能表现出色。
正在与“茶隼”展开合练的南非空军BK-117直升机
在实际应用中,南非的多沙环境也让BK-117多少有些“水土不服”,为此南非空军设法为其安装了沙滤,以有效保护发动机等设备。另外值得一提的是,在80年代南非为了平息国外对其实施种族隔离制度的舆论压力,在国内几个黑人聚居区域成立了“共和国”,其中就包括了位于南非北部与津巴布韦接壤的“文达共和国”(Republic of Venda),位于中部的“博普塔茨瓦纳共和国”(Republic of Bophuthatswana)、位于东南部沿海的“特兰斯凯共和国”(Republic of Transkei)和“西斯凯共和国”(Republic of Ciskei),而这些“独立国家”在“独立”后纷纷成立了自己的“武装力量”,也获得了一部分原南非国防军的武器装备,其中就包括了BK-117。例如,博普塔茨瓦纳国防军空军在1987年引入了2架BK-117作为联络机,而在西斯凯国防军空中力量中总计装备了3架BK-117,这也是该“国”装备的唯一的直升机。不过在之后的南非民主化进程中,这些国家又纷纷被统一,而这些武器也都被划归回南非国防军的作战序列中。例如上文中所提到的西斯凯国防军,该部经过整编,目前是作为南非国防军陆军第21营被部署在约翰内斯堡郊外。
1架原西斯凯国防军装备的BK-117直升机
相比起Bo-105,BK-117的军方订单就显得较为乏善可陈。一方面是由于该级别军用直升机市场已经较为饱和,另外也与当时梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司和川崎公司主打民用的市场推广策略有关,事实上,该机无论是产量还是销量都足以说明问题。
改头换面的EC-145
作为一种机型,BK-117的发展已经趋于成熟,不过从技术角度看该机依然有提升性能的潜力。随着梅塞施密特·波尔克·布罗姆公司在冷战后经历的一系列兼并重组,最终成为欧洲直升机公司(Eurocopter,现为空中客车集团旗下空中客车直升机公司)的一部分,BK-117的独特价值吸引了新公司的注意,尤其是之前的BK-117 C-1型号虽然并没有发展完善,但是却前景广阔,而之前欧洲直升机公司又有EC-135机型的发展经验,于是一个集二者精华于一体的新机型很快出现在了绘图板上,新机型最初被称为BK-117 C-2,不过出于商业目的的考虑,该机获得了一个新名称EC-145(后改成H-145)。
由于有之前在BK-117上的合作关系,川崎公司也参与了EC-145的研发工作,并且分得了包括机体框架、主传动系统、电子设备和油料系统在内40%的整机生产份额,剩余的包括控制系统、座舱设备安装和变速箱等60%的生产份额由欧洲直升机公司完成。第一架原型机于1999年6月12日在德国多瑙沃斯(Donauwörth)首飞成功。
相比起BK-117 C-1,EC-145的机身加长了0.46米,宽度则增加了0.13米,这样使得货仓容积最大可扩大6立方米。在换装了新型“阿赫耶”2E涡轮轴发动机后,该机最大速度可达268千米/时,巡航速度为246千米/时,最大航程则为680千米。此外,该机尾部原有的传统尾桨被涵道式尾桨取代。虽然动力得到提升,不过在一套“可变转速和扭矩匹配系统”(variable rotorspeed and torque matching system)的加持下,EC-145的噪音极低,甚至被欧洲直升机公司称为“同级别中最安静直升机”。
此外,相比起之前的机械式仪表,EC-145全面引入了“玻璃座舱”,包括由泰雷斯公司研制的带多个多功能液晶显示器的飞控显示系统,并且还包括一套四轴控制的自动驾驶仪以及双通道全权限数字式发动机控制(full authority digital electronic engine controls,FADEC)。除此之外,该机还配有全球定位系统,可以满足精确导航需要。
和BK-117一样,该机也同样具有军用改型H-145M,该机衍生自EC-145的大改H-145,为了满足军用需要,该机加强了机体防护,不仅在机身重点部位安装了装甲,而且油箱也被升级为自封油箱。除此之外,在机头下方还安装有集成了光电/红外探测器的光电转塔,机身两侧的武器挂载梁可以挂载包括70毫米火箭发射巢在内的各种武器。
2015年巴黎航展上进行展示的1架H-145M武装直升机,右侧武器挂载梁上挂载有一个70毫米火箭发射巢
同一架H-145M的左侧特写,武器挂载梁上挂载的是12.7毫米航空机枪吊舱
H-145M座舱特写,可见已经非常现代化
虽然与“虎”式、NH-90等同时期欧洲国家研发的军用直升机相比,EC-145(包括H-145M)在性能上并不占优势,不过凭借其先进的探测设备和较为灵活的任务弹性(例如H-145M可以同时满足人员运输和火力打击的需要),也获得了一些国家军队的青睐。例如,德国空军目前装备了15架H-145M作为特种作战用途,阿尔巴尼亚空军也以该机替代了原有的Bo-105,此外,玻利维亚空军、哈萨克斯坦空军和塞尔维亚空军都订购了该机作为轻型武装直升机使用。尤其值得一提的是,泰国陆海空三军都选择了H-145M,其中泰国陆军订购了6架,并且将其中一架按照要人专机的要求进行改装,而泰国海军则订购了5架,这些直升机都在2016年开始交付。
德国空军H-145M静态特写
刚刚交货的2架泰国海军H-145M直升机,涵道尾桨上标有英文“皇家泰国海军”字样
1架刚刚到货尚未完成组装的泰国陆军H-145M直升机
涂有泰国空军迷彩的1架泰国空军H-145M直升机,涵道尾桨上方德国国旗和编号尚未去除
美国陆军的选择
作为世界上首屈一指的直升机大国,美国研制的各型军用直升机一直享有盛誉,不过美国陆军却要引入一种国外研制的直升机,这乍一听有些不可思议,但是这确实在EC-145系列身上发生了。
早在20世纪80年代,着眼于与苏军在中欧平原展开全面战争的美国陆军发起“轻型直升机试验”(Light Helicopter Experiment,LHX)项目,以替换当时正在装备的AH-1“眼镜蛇”(Cobra)武装直升机、UH-1“休伊”(Huey)通用直升机、OH-6“印第安小马”(Cayuse)轻型观测直升机和OH-58“基奥瓦勇士”(Kiowa)侦查直升机。原计划考虑准备2种轻型直升机,其中一种作为轻型攻击/运输直升机使用,另一种则作为轻型武装侦查直升机,后来前者被放弃,后者则最终发展成为RAH-66“科曼奇”(Comanche)。虽然该机性能颇为先进,不过由于技术复杂、造价过高等原因,最终于2004年被宣布放弃。
不过随着时间的推移,原有预定被替换的各型直升机“年事已高”,急需后继机型替换。因此,在2004年美军又开始进行新一轮的直升机招标,其中就包括了“轻型通用直升机”(Light Utility Helicopter,LUH)项目。而在旷日持久的阿富汗战争和伊拉克战争中美军人力物力财力消耗过大,早已不复冷战时期“为求最好不惜最贵”的“壕”气,此次竞标中美军着重考虑了“性价比”的因素。在参与此次竞标的直升机中,除了EC-145系列衍生的UH-145之外(该机主承包商为EADS北美分部),还包括贝尔公司的210和412系列、AW139和麦道“探险家”(Explorer)系列等。由于有之前丰富的运作经验(尤其是H-145M的研发经验),因此新的UH-145机型在很多方面都占据先机,也正是该机的高可靠性和低成本的优势,使得该机最终中选。2006年6月30日,美国陆军官方宣布UH-145赢得了总价超过30亿美元的合同,并且在之后获得了官方编号UH-72A,绰号“拉科塔”(Lakota,一个目前生活在美国中西部北达科他州和南达科他州的印第安人部落)。截止到2014年5月,美国陆军已经接收了第300架“拉科塔”,最终装备数量将达到338架。
从数据上看,“拉科塔”和EC-145系列差别不大,机长13.03米,旋翼直径11米,机高3.45米,机体空重1792千克,最大起飞重量3585千克,发动机依旧是“阿赫耶”系列的1E2型,在性能表现方面,该机较EC-145系列略有提高,巡航速度为246千米/时,最大速度269千米/时,最大航程685千米,实用升限4018米。不过和EC-145系列不同的是,该机加装了符合美军要求的一系列电子设备,包括AN/ARC-231空中无线电终端。另外,相比起H-145M,该机也改回了较为传统的尾桨设计。
起降中的1架美国陆军UH-72A直升机
由于该机性能平平,加之潜在假想敌出现变化,美国陆军权衡利弊,最终并没有以UH-72A作为新型侦查直升机(取而代之的则是之前被封存的一批早期型“阿帕奇”),不过在美国本土,这些直升机作为培训新飞行员的教练直升机倒也算是有声有色,取代了早已老掉牙的TH-67。除了美国陆军,美国海军也看中了该机运作成本低可靠性高的优势,购买了5架用于美国海军试飞员学校的日常教学和科研任务,以替代越战时期的过时货TH-6B。
飞行中的1架美国海军UH-72A直升机,机身上红色边条内文字意为“美国海军试飞员学校”缩写
非常有意思的是,该机经过一番“美国化”的改进后又成功外销,而出口对象也是EC-145系列的客户。2013年7月,泰国陆军宣布,从美国引进6架“拉科塔”,到了2014年3月28日,泰国陆军和生产商空中客车直升机公司正式签署了总价3400万美元的合同,合同不仅包括6架直升机,还包括了囊括AN/ARC-231空中无线电中端在内的任务设备包。截止到2015年12月,所有6架都已交付完毕,这些直升机将与同门的H-145一道构成泰国陆军轻型通用直升机的主力。
虽然在之前UH-72A与侦察直升机失之交臂,不过正所谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”,就在之后美国陆军提出的旨在取代OH-58D的“武装空中侦察机”(Armed Aerial Scout,AAS)项目中,UH-72A的深度改进型AAX-72X再次披挂上阵,在2012年9月进行了一系列演示飞行。相比起UH-72A,该机在性能上更胜一筹,不仅在座舱下安装了一个光电探头,而且两侧也增设了武器挂载梁,可以挂载包括火箭发射巢在内的一系列武器。后期在集成了制导火箭弹后,配合光电指示设备打击效果将大大提升。
在纳什维尔国际机场展示中的1架AAX-72原型机
从BK-117到EC-145,再到UH-72A,可以说在经历了近40年的发展后,直到现在依然焕发着生命力,这样的成绩充分证明了BK-117原始设计的成功,也足以让当初的设计人员引以为豪……未完
涅槃的铁十字之翼——战后德国军用飞机发展简史(十三)
来源《舰载武器》杂志