欧洲一体,三军通用
2016-12-08
一机多型的NH90
1985年9月,法国、意大利、联邦德国、英国和荷兰五个国家的国防部长签署了一份研制可供海军、陆军使用的NH90直升机的谅解备忘录。NH90这一编号表示二十世纪九十年代的北约组织直升机,意在二十世纪九十年代开始投入使用。后来几经反复,1992年2月,法、德、意、荷四国政府在北约组织框架内成立了北约直升机管理机构。该机构包括计划指导委员会和北约直升机管理局,负责管理NH90项目。1992年3月,参加NH90项目的主要厂商签署了合作协议。8月,成立了欧洲直升机工业集团(英文简称NH)。
当初拟定的NH90主要有以下两种型别:
舰载反潜直升机执行反潜任务时,可以母舰为中心,在10海里范围内进行搜潜、识别、跟踪和攻击;执行攻击海面舰只时,具有超视距导向目标的能力;可参加防空作战,包括对反舰导弹的探测;可对舰船进行垂直补给;可执行人员运输、搜救,布放轻型水雷等。这是本文的主角。
TTH90陆基战术运输型执行直升机空降作战时,作战半径为250千米。还可执行运输、搜救、侦察、电子战、空中指挥、火力支援、空投货物、布雷等任务。
后来,NH90还发展出C-SAR战斗、搜索与救援,舰载通用以及民用等型别。
上个世纪八十年代末,面对日益严峻的海上防空形势,法国、德国、荷兰、意大利、西班牙、英国就曾和美国及加拿大联合开启了九十年代北约护卫舰更新计划(NFR-90),目的是联合研制一种具有跨世纪先进水平的防空型护卫舰。除水面作战平台外,NFR-90计划中还包括两个相关计划,一是区域舰空导弹系统——“北约防空作战系统计划”,另一个是“北约护卫舰直升机(NFH90)计划”,也就是NH90的舰载反潜型。
由于种种原因,上述欧洲几个国家在研发新一代水面舰艇项目上分道扬镳,但为该计划配套的NH90舰载直升机却得以保留发展。该机也被称作NFH,即北约护卫舰直升机。
研制分工
经过演变,法、德、意、荷四国参与NH90项目厂商的名称已经发生很大变化。按照现在的企业名称,NH90直升机由欧洲直升机公司、欧洲直升机德国公司、意大利阿古斯塔·韦斯特兰公司和荷兰斯托克-福克航宇公司联合建立的欧洲直升机工业集团(2008年成为股份公司)研发。2001年6月21日,葡萄牙加入NH90项目。
欧直公司:负责旋翼系统、桨叶自动折叠系统、应急浮囊、飞行操纵系统、电源系统、环控系统、核心航电系统和救援绞车,占31.25%的工作份额。该公司建有一条总装生产线,负责法国、新西兰、希腊和阿曼订货的生产。
欧直德国公司:负责燃油系统、前机身、中机身、通信系统、航电控制系统、共用航电系统/设备以及战术运输型的任务系统集成,占31.25%的工作份额。该公司建有一条总装生产线,负责德国、比利时订货的生产。
阿古斯塔·韦斯特兰公司:负责主减速器、后机身、液压系统、自动飞控系统、直升机管理系统以及舰载型的任务系统集成,占32%的工作份额。该公司建有一条总装生产线,负责意大利、荷兰、葡萄牙、挪威订货的生产。
斯托克-福克航宇公司:负责中间减速器、机身尾部结构、起落架及其位于机身两侧的整流罩,占5.5%的工作份额。
葡萄牙加入后研制分工未变,但生产份额进行了调整。葡萄牙航空工业股份公司获得了1.2%的生产份额。此后,比利时成为第6个参研国。如果计入分包商和供应商的数量,参与NH90项目的厂商超过了250家。
技战术要求
几个研制国对NH90提出的战术技术要求主要包括:能在-40~+50℃的环境下温度下正常执行各种任务;具有全天候飞行能力;实用升限6000米,并能在4000米海拔高度、国际标准大气+10℃的条件下起飞着陆;能在1500米海拔高度、国际标准大气+20℃、最大风速83.3千米/小时(45节、任何风向)的条件下起飞;反潜型直升机可在6级海况下,从舰艇上按仪表飞行规则昼夜起飞;主旋翼桨叶和尾梁折叠后,可以停放在驱逐舰的机库内;具有防核辐射和生化武器的能力;尽量减小声学、雷达、红外特征信号;降低易损性,被7.62毫米子弹击中后不影响执行任务,被23毫米炮弹击中后能继续飞行20分钟;抗坠毁性符合美军标MIL-STD-1290A的规定;使用寿命应达到10000飞行小时或30年;具有高的可靠性,每1000飞行小时的故障次数不应超过250次,整机平均故障间隔时间大于4小时,可用度不低于87%,可执行任务率不低于97.5%,每飞行小时所需要的维修工时不超过2.5小时(除发动机之外)等。
NH90在执行反潜任务时,最长飞行时间为4小时,并备有20分钟余油。或在距离起飞地点93千米的目标区域进行3小时的搜潜任务。或执行典型的4小时作战任务,其中在2小时的有效搜潜时间内,通过自身布设的声纳浮标进行监视和搜索,并可有20分钟时间使用航空鱼雷打击发现的敌潜艇。返回舰艇等平台后,只需20分钟的准备工作,即可再次出动。反潜型NH90还可携带反舰导弹执行反舰任务,或为其它平台发射的反舰导弹实施导引或中继。
在NH90开始设计之际,飞行器雷达隐形的原理已进入实践。当时,F-117A、B-2A已经服役,RAH-66“科曼奇”直升机业已设计,这些都对NH90的设计产生了一定影响。 NH90从机头开始直至尾梁,在机身侧面具有明显的折线,将机身侧面分为上、下均内倾的平面,有利于降低雷达截面积。机身全部由复合材料制成,使空重降低了大约15%,同时降低了雷达和红外特征信号。
在改善易损性和可靠性方面,设计人员为其采用了新型旋翼系统、耗油率低的新型涡轴发动机和抗坠毁自封油箱、主动振动控制技术、复合材料结构、电传飞控系统、综合故障检测与诊断系统、联合式航电系统和模块化航电设备等先进技术、系统和设备,明显提高了任务效能和作战适用性。
在提高飞行安全方面,该机的传动系统采用模块化设计,降低了易损性,并由机上的健康与使用监控系统监控,实现了视情维护。主减速器采用一体化润滑系统,主减速器和2个附件齿轮箱均具有30分钟的干运转能力。尾传动系统通过1个斜齿轮从并车级引出,采用复合材料以减轻重量,同时降低易损性。主减速器的额定功率为2925千瓦,当一台发动机停车时,可在短时间内提供2170千瓦的传动功率。
总体布局与技术特点
NH90直升机的总体布局深受SA330“美洲豹”和“超黄蜂”的影响。它将尾梁高置,以利于在通用型上设置跳板式尾舱门。反潜型和通用型均在机身两侧设置一扇可向前移动的滑动舱门。为了方便人员上下,该机和“美洲豹”一样,在舱门下方的机身上设置了固定式登机踏板。
NH90的舱室容积较大。NFH型通常在驾驶舱内配备1名驾驶员、1名副驾驶兼战术协调员。驾驶舱之后即是任务工作台及1个战术协调员、1个声纳操作员座椅。在这两个并列安置的座椅之后,是吊放声纳的固定式保护罩和吊放声纳的收放装置。在这个装置之后一边是声纳浮标投放装置,一边是战术观察员座椅。NH90在机身上部、主减速器之后装有2台涡轴发动机。出于隐形的需要,发动机进气口设置在机身顶部,发动机尾喷管向上排出尾气。
NH90的旋翼系统为4片桨叶的主旋翼,转速为256转/分,桨尖速度为219米/秒。桨叶采用CATIA软件完成外形和结构设计,采用OA3先进翼型,相对厚度在桨根处为12%,在桨尖处为9%。从桨叶展长的95%处开始,桨尖后掠。桨叶由复合材料制成,内有大梁和2个翼盒,后段件以泡沫蜂窝充填。桨叶前缘有镍合金包条,既可以保护电热防冰装置,又能防止前缘腐蚀。
水平尾翼安置在尾梁末端,有斜撑杆与尾斜梁相连。尾桨布置在尾斜梁顶部左侧。4片桨叶的铰接式半刚性尾桨,尾桨转速为1235转/分,浆尖速度为207米/秒。桨叶由复合材料制成,弦长0.25米,其根部有叉形接头,通过弹性轴承与桨毂连接。桨毂带有弹性轴承和减摆器。
NH90采用液压收放的前三点起落架。主起落架为单轮,为增加主轮距,主起落架安置在机身两侧的整流罩里面。前起落架为双轮。3个起落架均向后收起,全部带有高性能缓冲器,并满足MIL-STD-1290A规定的抗坠毁要求。NFH型的起落架满足以4米/秒的速度硬着舰的要求。可选装4个应急浮囊,能够在3级海况下漂浮。4个充气浮囊分别安装在驾驶舱两侧的机身上、主起落架整流罩后半部。
动力装置和电子系统
法国、德国、荷兰、葡萄牙、比利时、芬兰、瑞典、挪威、澳大利亚、新西兰和希腊的NH90直升机均装2台RTM322-01/9涡轴发动机。意大利和西班牙分别选定T700-T6E、CT7-8F5作为NH90的动力装置。
T700-T6E发动机由美国通用电气公司、意大利Avio公司合作研制生产。单台起飞功率为1909千瓦,最大连续功率为1692千瓦。采用全权数字电子控制系统,可以减少驾驶员的工作负担,并增强了维修性。Avio公司负责用于意大利NH90直升机生产型一半的设计和试验工作。Avio公司将生产用于意大利60%和世界其它市场40%的T700-T6E发动机。T700也是意大利EH101的动力装置。
NH90安装有完全集成的核心航电系统和任务系统。系统中有多台计算机,通过2条美军标MIL-STD-1 5 5 3 B数据总线(其中一条用于核心航电系统,另一条用于任务系统)在子系统/设备间建立互连。核心航电系统主要由5个子系统组成,即航电控制系统、控制与显示系统、通信和识别系统、导航系统和设备管理系统。其中,航电控制系统由核心管理计算机、显示器和键盘输入单元组成,控制与显示系统与夜视镜兼容,主要包括4台(TTH型)或5台(NFH型)203毫米×203毫米的多功能显示器、1台告警管理计算机和1套备用仪表。通信和识别系统包括机内通话装置、告警声音信号发生器和外部通信设备,其中外部通信设备包括2台甚高频/超高频电台、1台带有归航信标的甚高频/超高频测向仪、1套敌我识别装置和1台S模式应答机。导航系统包括惯性导航/全球定位系统、多普勒速度传感器、无线电高度表、大气数据系统、微波着陆系统和导航测距器等。设备管理系统包括2台设备管理计算机和1套数据传输设备,其中2台计算机通过专用线互连,并作为远距离终端挂到核心航电系统的1553B数据总线上。当任务系统中的数据传输设备出现故障时,设备管理系统中的数据传输设备也能为任务系统服务。
战术控制系统的核心是2台任务计算机、1套数据输入/传输设备和1条1553B数据总线。TTH型主要的任务子系统/设备有:1台专用甚高频调幅战术无线电台、1台甚高频/调幅处理机和1台脉冲处理机;气象雷达、前视红外传感器(意大利伽利略航电公司研制)和障碍告警系统;1台带有威胁数据库的电子战系统处理机、雷达和告警接收机、激光告警接收机、导弹告警装置、红外干扰机和箔条/曳光弹投放装置;活动地图发生器和法国泰雷兹集团的“顶级猫头鹰”头盔瞄准/显示系统等。NFH型还装有Link11数据链终端、搜索雷达、声纳浮标、拖曳式磁探仪和视频/声频网络等。搜索雷达通常是伽利略航电公司、泰雷兹集团和EADS防务电子公司联合研制的欧洲海军雷达。瑞典订购的18架直升机均采用萨伯集团研制的模块化战术任务系统,并为NFH型选择了美国特来芬尼克斯公司的APS-143B(V)3搜索雷达。挪威的NFH型装有美国ITT公司的AN/ ALQ-211综合射频对抗系统。
试飞、采购情况
1992年9月1日,法意、德、荷四国正式签订了NH90设计与研制合同。合同明确了研制5架原型机和1架地面试验机体的具体细节。其中,法国负责制造3架原型机,编号为PT1~PT3;德国负责制造1架战术运输型(TTH)原型机,编号为PT4;意大利负责制造1架舰载型(NFH)原型机,编号为PT5。全部5架原型机均在1999年底前完成首飞。
法国制造的首架原型机PT1(注册号F-ZWTH),于1993年10月开始装配,1995年9月29日出厂,同年12月18日首飞。次年2月15日举行了官方首次试飞。1997年7月29日按意大利的要求飞到阿古斯塔公司,换装T700-T6E涡轴发动机。改装后于1998年3月13日首飞(意大利编号MMX612)。2000年6月,意大利正式宣布选择T700作为其NH90直升机的动力装置。2000年8月31日,该机完成了所有的试飞计划,累计飞行365小时,主要验证了振动、飞行品质、动力系统和传动系统特性。此外,该机还在法国海军“拉菲特”级护卫舰“阿克尼特”号上进行了为期2天的舰载试飞,共完成62次着舰。
PT5是意大利制造的NFH原型机,意大利编号MMX613。1999年12月22日首飞。2001年5月2日—8日,在“艾特纳”号补给舰上进行了舰载试飞,共完成77次着舰和42次甲板锁定。该机还进行了应急漂浮系统试验。
GTV(地面试验机),由意大利制造的地面试验机体,装有各种测试传感器和仪器,能监控300个参数。1995年9月28日投入试验,至2000年6月共计试验539小时。
1998年5月19日,法、德、意、荷四国签署了批准首批采购154架生产型NH90的协议。
截至2009年12月,NH90项目共获得14个国家的529架确认订货。截至2013年1月,装备使用舰载型NH90的情况是:法国海军共有27架NFH型,意大利海军装备46架NFH型,荷兰海军有12架NFH型、8架TNFH型,挪威有6架ASW型、8架CG型,瑞典则有5架ASW型。其中的一些国家将用NH90逐渐替换AB212ASW和ASH-3D直升机。