武直-10作战能力分析

11月11日,本次航展开幕前最大的悬念揭晓:一架隶属广州军区陆航的武直10意外地出现在珠海航展现场,进行了短时间的航展飞行表演彩排。这是武直-10首次进行公开展示,也是广州军区陆航部队首次公开武直-10已装备该部的消息。…[详细]作为中国最先进的武装直升机,武直-10此前曾几度在本届航展的出席名单中增删。这次突然的亮相,显示解放军对其性能的信心,而在这背后,武直-10的研制其实经历了相当多的坎坷和波折。

2012-11-12 第 0053

基本特征:武直10属于6吨级中型武装直升机

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武直-10作为我国第一款专用武装直升机,同时也是世界上最先进武装直升机之一,是我国陆军航空兵主力打击武器,在空-地联合作战中将发挥重要作用。最近两三年来,该型机已经进入多个陆航旅服役,而公开亮相则是水到渠成的最后一步。

武直10的全身照,可看到它采用双发、串列双座、机身两侧带短翼的基本结构,与当今主流的专用武装直升机基本相似。

武直-10属于6吨级中型武装直升机,采用双发动机、正常旋翼加尾桨布局,五叶旋翼、四叶尾桨,阶梯式纵列双座设计,炮手在前,驾驶员在后,后三点式固定起落架。发动机采用并轴自由涡轮式涡轮轴发动机,安装在机身两侧,旋翼采用碳纤维大梁、蒙皮和不锈钢、玻璃纤维加固,可抗小口径机炮炮弹直接命中,可折叠以减小停机和运输占地面积。机身采用窄机体设计,纵列双座布局可有效减少被弹面积和风阻,两个乘员座舱互相独立,有防弹玻璃风挡和装甲加强。前起落架采用带液压缓冲的重型支柱,在坠机状态可以有效的吸收冲击力以保证乘员的生命安全。

武直10机身两侧装有短翼,在高速飞行时可为旋翼卸载,短翼上安装有两对武器挂点,短翼外侧一对挂点可以挂载四联装ADK-10半主动激光制导重型反坦克导弹挂架,内侧一对挂点则一般挂载19连装火箭弹发射巢。机头下部安装一门链式机炮,机头正面为火控系统安装挂点,分为上下两部分,各自有独立的双向稳定系统,可分别独立旋转、稳定,上部为飞行员夜视系统,采用红外热像仪,可以为飞行员提供各种速度和高度下的夜视能力和贴地飞行能力;下部为炮手的截获-打击系统,为光电式综合瞄准镜,同时兼容大小视场下的搜索-跟踪能力,具有白光电视、热成像夜视、激光测距三个通道,可以有效满足全天候条件下的搜索-打击任务。

动力波折:世界上功率载荷比最高的直升机

直升机作为特殊的飞行器,与飞机有本质的区别,其大部分升力和推进动力都来自于旋翼的旋转,因此其对于动力特别敏感。功率载荷指的是直升机单位重量能分配到的动力功率,实际上相当于固定翼飞机的推重比,但是对直升机来说更为重要,直接影响了直升机的悬停高度、悬停重量、飞行高度、高原起飞重量等能力。

成都军区的“黑鹰”直升机在高原飞行。研制武直10时,中国陆军航空兵对其发动机功率的要求甚至高于“黑鹰”,这对中国的技术水平而言是难以实现的,也是其难产多年的主要原因。

青藏高原使用要求令武直10研制充满艰辛

武装直升机要满足作战需求,需要保证高爬升率、高加速性,因此需要大功率发动机以满足高功率载荷的需求;同时由于作战地域的广泛一般还要求在高温天气和高原环境下保证足够的飞行性能,而高温高原环境下主要是发动机功率因进气不足而大幅度下跌,只有平时显得功率过剩的动力系统在高温高原环境下才有足够的功率裕度满足需求。我国上世纪80年代从美国进口的S-70黑鹰直升机即使机体寿命已经消耗殆尽,因为国产直升机和进口的俄罗斯米-17直升机功率载荷低于S-70“黑鹰”无法达到其高原作业效果,因此目前S-70“黑鹰”也还必须担当陆军航空兵在青藏高原执行高难度任务的主力。

我国地域广阔,横跨寒带、亚寒带、温带、亚热带和热带,同时领土内有大量高原地域和高温沙漠地形,新疆地区的沙漠夏季高温也对于直升机是严峻的考验,西南云贵高原空气稀薄同时夏季高温潮湿对直升机载荷能力的削减相当巨大,美国陆军航空兵越战期间在环境与云贵高原类似的老挝等地就遭遇了艰难的考验,而更为艰难的是西北部的世界屋脊青藏高原,其平均海拔高度超过3000米,部分边境地区甚至超过4000米,而大量的7000米以上山脉更是直升机的天然险地。青藏高原、新疆地区、云贵高原本身又是国家安全问题的热点区域,必然是武装直升机最重要的战场,因此高温高原能力对于我国武装直升机来说极为重要。在武直-10的研发中,陆军航空兵就提出要求该机能确保在青藏高原满足带弹起飞作战的需求,这个要求对于各国直升机来说是前所未有的需求,以高原性能著称的S-70“黑鹰”本身在高原环境下的载荷也只能说是略胜于无无法达到武直-10要求的高原性能,而也成为了武直-10难产的主要原因。

武直10初期型照片,与生产型主要区别体现在发动机短舱外形上。用普惠PT6C-67C的初期型排气管朝上,发动机进气口位置也很靠后。

武直10的功率载荷比“独步天下”

以典型的先进武装直升机AH-64“阿帕奇”为例,其最大起飞重量达到了9525千克,比武直-10大至少超过50%,而其早期型采用和S-70“黑鹰”发动机属于同一系列的通用电气T700-GE-701型涡轮轴发动机,单台功率1285千瓦,后期型换用T700-GE-701C型,单台功率1417千瓦,高原性能和S-70“黑鹰”相当,其在高原地形的阿富汗执行任务,必须减少机炮备弹才能保证满足需要的燃料储备。而最大起飞重量在6吨左右的武直-10,初期采用的加拿大普拉特惠特尼公司PT6C-67C发动机功率达到了1252千瓦,功率载荷至少达到0.4千瓦/千克,远超过功率载荷不足0.3千瓦/千克的AH-64“阿帕奇”后期型,欧洲“虎”式武装直升机重量与武直-10类似,仅采用单台功率873千瓦的MTR-390发动机。只有这样在全世界直升机中独一无二的高功率载荷才能满足我国陆军航空兵对高原性能的超高标准要求。

但是武直-10独步天下的性能是建立于进口发动机的基础上,而该发动机问题曝光后,在美国压力下加拿大方面对其实施了禁运措施,这也是导致武直-10迟迟无法批量装备部队的主要原因。

使用涡轴9的武直10量产型。涡轴9功率低于普惠发动机,但重量也更轻,加上整体的减重,终于使武直10达到军方的高原性能要求。

为替换进口发动机,武直-10换用了国产涡轴-9发动机,其较PT6C-67C更为先进,采用并轴式设计,动力涡轮输出轴穿过燃气发生器高压轴,节约了机身长度同时也降低了重量,发动机功重比达到了4.5千瓦/千克,远高于PT6C-67C的3千瓦/千克水平。但是主要问题在于该机虽然重量轻,但是功率只有1000千瓦左右,比PT6C-67C减少250~300千瓦,这使得整机功重比有相当幅度下降,虽然其功率载荷还明显优于AH-64“阿帕奇”和“虎”式,足以满足大部分区域作战需求,但是青藏高原作战需求还是一道门槛死死的卡在了前面。

在这样的情况下,减重成为了必然的选择,发动机本身重量降低以及传统系统的优化使得重量可以降低约400千克,而将机头传统的直连式光学瞄准镜更换为更轻、反应更灵敏的光电转塔瞄准镜,使得该机重量下降到6吨以内,虽然还无法达到原有的高功率载荷,但是也基本满足了青藏高原使用的需求,因此近两三年来该型直升机开始大规模加入陆军航空兵部队服役。

光电鹰眼:火控系统配置仅次于阿帕奇

武直10头部特写。球形装置是采用双向稳定器的白光/红外热像/激光测距三光合一的观瞄系统,体积十分小巧。

武装直升机是一种高速打击平台,而其需要对付的目标主要是机动的地面车辆,因此其需要确保在高速飞行中搜索、捕捉目标的能力,同时直升机经常采用转圈方式使用机炮打击侧面目标,因此其火控系统需要可以向两侧转动。在这样的需求下,直升机火控系统其实跟坦克火控系统很接近,这一对生死之敌在火控系统设计上取得了惊人的一致。先进武装直升机火控系统和坦克车长周视瞄准一样,采用双向稳定器和白光/红外热像/激光测距三光合一设计,旋转基座,来实现大视野、大转动幅度、精密跟踪和高速稳定性。在传统的火控系统中,由于电视系统的分辨率和刷新率限制,因此白光通道必须采用直接光学连接手段,直接接入炮手目镜,而热像仪系统和激光测距仪本身采用的是电信号,但是也被迫跟白光通道安装在一起,复杂的光路设计导致瞄准镜体积重量增大,尤其是光路需要从机头瞄准镜处延伸到炮手仪表板上的目镜,占据了机头大量空间。AH-64“阿帕奇”这样80年代初期服役的武装直升机一般都采用了这样的设计,武直-10早期样机也采用了类似的火控系统。

1980年代设计的阿帕奇由于技术水平限制,火控系统白光通道体积庞大复杂。但目前的阿帕奇旋翼顶部可装长弓雷达,功能十分强大。

随着光电技术的发展,电视摄像头分辨率和刷新率都极大提高,座舱显示屏性能也有飞速发展,过去采用的是电视制式的模拟式CRT显示器,而现在则采用了数字式的液晶显示,白光通道的工作已经可以用光电设备取代,而取消了复杂的光路连接肘管后,稳定平台可以独立于机身设计也大大降低了重量和设计难度,本身稳定的精度和转动速度也得到了极大的提高。

武直-10的火控系统配置完整,炮手火控系统具有白光/红外热像/激光测距三个通道,同时飞行员也拥有高性能夜视系统辅助,系统安装位置也在下方视野最好的机头部位,这个配置水平在现代武装直升机中属于高端配置,大部分武装直升机都缺乏这样先进而完整的搭配。

当然武直-10与阿帕奇还存在差距,主要是部分阿帕奇已升级至“长弓阿帕奇”,在旋翼顶端安装了“长弓”毫米波雷达。毫米波雷达比起光学瞄准系统探测距离更远,受雨雪烟雾等恶劣气象影响更小,配合以毫米波制导版本“海尔法”导弹,更是获得“发射后不管”能力。

利爪坚盾:ADK-10导弹可有效打击现役坦克

武直10能携带8枚AKD-10重型反坦克导弹。AKD-10使用激光半主动制导,作战性能远超目前许多国家的主力陶式反坦克导弹。

有明亮的眼睛,还得有锋利的爪子才能真正成为低空打击的利器,而武直-10在武器选择上,采用了和AH-64“阿帕奇”类似的配置,正常情况下可以携带38枚火箭弹和8枚重型反坦克导弹,以及一门旋转链式机炮。

武直10所配备的ADK-10重型反坦克导弹是执行对地攻击任务的核心武器,可以打击坦克、装甲车辆和坚固工事,与美国AGM-114“海尔法”导弹类似,弹重超过40千克,采用激光半主动制导,命中精度在1米以内,同时其战斗部重量近7千克,直径近170毫米,可以保证有效打击第三代主战坦克,射程超过8千米,各方面性能都远超大部分国家武装直升机使用的“陶”式反坦克导弹。

武装直升机需要贴近地面直接打击敌方部队,在复杂地形下小口径高炮和单兵防空导弹都将对其构成严重的威胁,因此提高武装直升机的生存能力成为了其发展中极为重要的一环。在武装直升机传统设计上主要是增强机身装甲、加强旋翼结构强度等手段来硬扛武器攻击,在武直-10上也采用了类似的设计。

武直10的防御系统电子配置:短翼翼尖处是红外/紫外导弹告警系统和激光报警系统,机身前后两侧是雷达告警器,后部下方还装有箔条/热焰干扰弹发射器。

同时武直-10加强了对敌方火力的干扰,以主动对抗来降低敌方防空火力效率,其短翼翼尖安装有红外/紫外导弹逼近告警系统和激光报警系统,红外/紫外导弹逼近告警系统可以检测到导弹发射的尾焰,在导弹发射时即通知飞行员做出对抗应对,而激光报警系统则可以预警敌方高炮/近程防空导弹系统的激光测距仪信号,在机身后下部还安装有雷达告警机可以预警火控雷达锁定,而在实现预警后,机身下部的干扰弹发射器可以发射箔条/热焰干扰弹,干扰地方火控雷达和红外制导导弹导引头,有效的提高生存效率。

武直-10广泛应用了各种先进技术,进行了合理的设计,在性能上达到了世界领先水平。美国AH-64D“长弓阿帕奇”直升机吨位大、火力强,但功率载荷上较弱,与武直-10相比,其“长弓”毫米波雷达和“长弓”海尔法毫米波制导导弹使得其战斗力居于全球首位。俄罗斯的米-28N“浩劫”直升机体型巨大,但是发动机功率不足,且其导弹还使用落后的无线电指令制导,火控系统只有单向稳定能力,战斗力与其巨大体型完全不匹配。欧洲“虎”式直升机,分为对地和反坦克两个版本,反坦克版本缺乏机炮,而对地版本火控较弱,同时两个版本对下方目标搜索能力不足,而功率载荷更是远不如武直-10。

从各方面分析,武直-10在当今世界来说,是仅次于AH-64D“长弓阿帕奇”的先进武装直升机,而首次广州军区陆航装备武直-10的消息,也从侧面显示其将作为解放军陆军航空兵最重要的打击武器在未来发挥重要作用。

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