美国陆军未来轻型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）

0.引言

根据陆军预算需求，至2021财年，陆军投入1.04亿美元以启动中型FVL研制，其中1000万美元将用于成立项目办公室并开展备选方案分析。总体上看，美国陆军试图加速装备下一代旋翼机。为应对战场威胁，美国陆军未来司令部FVL多部门合作团队正在为旋翼机提升速度和航程，保证未来与强大作战对手作战时，从相对安全的地方部署，不需要太多防护就能实施纵深攻击。美军未来垂直起降飞行器概念如图1所示。

图1 美军未来垂直起降飞行器概念图

1.轻型攻击侦察直升机计划的演进

后信息革命和后数字革命使美国陆军正在朝着规模更小、更加机动灵活的方向发展，同时面临着财政紧缩的问题，因此需要一种新型攻击侦察直升机。美国陆军的作战原则是支持攻击与侦察任务的合理结合，此外，未来的攻击侦察直升机应该体现技术的飞跃，而不应该用新的形式表现旧的内容。用于实施攻击任务的解决方案是研制一种新型直升机，这种直升机的任务首先是侦察、防卫和近距离攻击；其次，这种直升机必须能够实施对传统威胁的攻击。因此，美国陆军提出了未来攻击侦察飞行器计划。

2.未来攻击侦察飞行器的技术性能要求

根据征询书，美军对“未来攻击侦察直升机”要求，包括驾驶系统采用足够的人工智能技术，至少部分时间可以无人驾驶模式飞行；可以使用一个安全的通信网络来控制专用无人机；同时具有传统侦察直升机不具有的速度和航程优势；采用一个开放式架构，易于升级和改进；最大飞行速度高达378km/h，作战半径不低于240km。

3.未来攻击侦察飞行器里程碑节点

美国陆军于2018年10月启动了“未来攻击侦察飞行器（FARA）”的竞标，计划2020—2023年完成最终设计，2022年进行原型机的首飞，测试将在2023财年第一季度开始，于2024年开始生产，预计到2028年具备初始作战能力并进行批生产，2030年列装。

FARA竞争性原型机项目将分为两个阶段。在第一阶段，将有4～6个团队，在1500万美元资金支持下，在9个月内进行初步设计的开发，合同的授予在2019年6月完成。在2020财年的初步设计和风险评估后，陆军计划将参加竞争的团队数量减少到第二阶段的两个，并为每支团队授予7.35亿美元资金进行一架原型机的设计、制造和试验。

4.未来攻击侦察飞行器费用要求

美国五角大楼目前正在全力推进“未来垂直起降飞行器”（FVL）项目，发展新型旋翼机平台换代现有的直升机机队。美国陆军的2020—2024年未来财年国防计划（FYDP）中为FVL项目投资47亿美元，为使资金更加充裕，陆军计划放缓AH-64“阿帕奇”、UH-60“黑鹰”的采购和升级，取消CH-47F“支奴干”的Block II升级。FVL项目大部分投资，包括2020财年的7.35亿美元和未来财年的21.3亿美元，都将用于未来攻击侦察飞机（FARA）项目。

根据征询书，美陆军设定FARA的最高出厂价格（只是单纯的制造价格，不包括研制费）不超过3000万美元。美陆军为FARA设定的每飞行小时费用（CPFH）不超过4200美元，“阿帕奇”的CPFH通常为6000～7000美元。通常来说使用费用，比如燃油费严重依赖飞行器的重量，FARA比“阿帕奇”更小更轻，因此价格和使用费用更低。

5.未来攻击侦察飞行器的竞争方案

未来攻击侦察飞行器的5个参加竞标的团队分别是：贝尔公司、波音公司、卡瑞姆飞机公司、西科斯基飞机公司和AVX航空公司与L3 Technologies公司联合团队。已经公开原始方案的4款型号和波音公司准备提出的轻型化“阿帕奇”中，除了贝尔公司采用常规直升机布局外，其他的都采用了美军目前正在积极发展的新构型旋翼飞行器布局，具有更大的荷载和飞行速度，科技感十足。

5.1 贝尔公司推出单旋翼带尾桨构型的贝尔360 Invictus

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5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安全地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。

5.2 AVX和L3 Technologies公司联合推出复合共轴的AVX-L3 CCH

美国陆军推动FARA项目的目的是为了寻求一型轻型攻击侦察直升机，用于代替已经退役的OH-58D直升机。AVX飞机公司和L3 Technologies公司的联合团队设计了一种新型高速攻击侦察直升机AVX-L3 CCH，用于参加美国陆军未来攻击侦察机（FARA）竞争性原型计划竞赛的第一阶段。其总体布局与AVX早期参与美国陆军联合多任务演示验证计划JMR-TD的旋翼飞行器很像，但细节上做了改进。AVX-L3 CCH（Coaxial Compound Helicopter）直升机创新地采用了复合共轴布局，是一型带有共轴双旋翼和两副涵道风扇推进螺旋桨的复合直升机。

5.3 西科斯基公布隐身高速Raider X概念

在华盛顿举行的美国陆军协会2019年航展上，西科斯基公司展示了“Raider”X共轴直升机。“Raider”X融合了多年来在X2直升机技术的开发、测试和升级中所吸收到的经验，并为作战人员提供了攻击能力强、可生存性和智能的装备，该直升机将会在未来的战场上有出色的表现，尤其是空战。

5.4 卡瑞姆飞机公司推出魔幻感极强的AR-40

卡瑞姆（Karem）公司在2019美国陆军协会论坛（AUSA 2019）展出了AR-40复合直升机概念模型，参与美国陆军未来武装侦察直升机竞标，直面西科斯基共轴双刚性旋翼+尾部推进螺旋桨的“Raider”X和采用传统直升机设计的贝尔360 Invictus的竞争。AR-40在低速下以传统直升机模式飞行，在高速下以复合直升机模式飞行，要实现这点全靠该机的可侧转尾部推进螺旋桨。

AR-40的合作与分工：卡瑞姆负责核心的旋翼和传动技术，诺斯罗普提供生产和产品支持以及航空电子专业知识，雷神则负责任务系统集成和设计模块化开放系统架构，所以该机在FARA竞标中具有较强实力。

5.5 波音公司推出轻型化复合式“阿帕奇”—Boeing FARA

针对美国陆军正在探索的新型攻击和侦察旋翼机，在垂直飞行学会第75届年度论坛和技术展示期间，美国航空航天制造商波音公司展示了下一代高速构型复合式“阿帕奇”攻击直升机（Advanced AH-64 Block 2 Compound）的模型和概念图。其是基于AH-64E的衍生品，比现有武装直升机更快、航程更远、燃油效率更高。波音公司表示复合式“阿帕奇”直升机能够在美国陆军实现其未来升力计划之前，作为一种“临时方案”帮助美国陆军度过直升机装备的缓冲期。当前FVL的两个重要分支未来攻击侦察直升机FARA计划和未来远程突击直升机FLRAA正如火如荼进行，美国陆军为FARA选定了5家竞争供应商，其中波音赫然在列。考虑到FLRAA计划中，波音和西科斯基联合推出SB-1复合式直升机，因此不太可能再在打造全新的直升机来参与竞争。因此，复合式“阿帕奇”如果轻型化，将成为FARA计划的有力竞争者。

2020年3月，波音公司公布了其未来攻击侦察直升机方案，命名为Boeing FARA。实际上，2016年波音公司就开始针对这种构型的复合式“阿帕奇”进行缩比模型风洞试验，积累了大量的试验数据和分析研究报告，这些都被应用到Boeing FARA的设计和研制上。由于总体设计与波音“高速阿帕奇”方案一致，因此，Boeing FARA本质上就是个轻型版本的复合式“阿帕奇”。未来攻击侦察飞行器的竞争机型如图2所示。

图2 未来攻击侦察飞行器的竞争机型

从构型上来说，波音公司的Boeing FARA也是采用了复合式构型设计方案，但是与最常见的复合式直升机不同，该机只是一种单纯的“推力复合式直升机”，该机仅仅只有加装了辅助推力装置，而没有加装辅助升力装置等部件。所以 Boeing FARA是一架“单旋翼带尾桨+尾部推进螺旋桨”的复合式直升机。从构型上也不难看出波音公司的设计用意—在成熟的直升机构型基础上稍作改动，从而实现在创新性、可靠性、经济型和风险程度之间取得某种平衡。

6.结论与启示

未来战场上使用的攻击侦察直升机应该与整个联合部队实现数字化连接，它必须与现有的联合战术数据链、计划中的联合战术数据链以及陆军网络无缝集成。直升机也必须能够向受支援的地面部队传送其使用传感器获得的全动态视频，应该保留降落在地面指挥官的车辆旁毫无准备的着陆区和召开“面对面”协调会议的能力。

“Raider”X是FARA竞标中的高端机型，并且以高性能和隐身为卖点。西科斯基公司的“Raider”X概念延续了S-97的基本设计，采用该公司引以为豪的共轴刚性双旋翼和尾部推进螺旋桨，但进行进一步细化以突出隐身能力。贝尔360主打性价比和低风险为卖点。该机是一种具有隐身外形的传统直升机，具有机身两侧内置弹舱和大翼展卸载机翼。卡瑞姆公司的科幻作品AR40复合直升机安装有先进主动适应旋翼，每个桨叶能都能根据情况独立调整桨距，尾部还安装了可旋转尾桨，在高速时作为推进螺旋桨使用，其性能和复杂性介于贝尔360和“Raider”X之间，属于折中方案。AVX飞机公司是一家颇具创造力的公司，曾经提出了很多非常新颖的设计原型，如今与L3技术公司合作，以团队方式参与FARA的竞争，后者将为AVX公司提供其稀缺的工业制造能力。其CCH后机身两侧安装有AVX公司特有的涵道风扇，以提供前飞推进力，设计的优点是可以机身变得更短。虽然该机在机身两侧上方安装了大翼展机翼，却不是用来挂载武器的，而是在机身下方安装了可挂4枚“地狱火”反坦克导弹的专用武器短翼。CCH上下旋翼之间有50%的间隙余量，该机已经通过风洞测试，表明能轻松达到370km/h的速度，远超陆军要求。Boeing FARA算是取了个中间值，指标不算太高，但也不是最差，成本和风险都控制在一个适中的范围。

美陆军给工业部门规定的计划很紧凑，同时也给承包商要达到的性能指标很灵活，都是最低要求，速度、航程、机动性、生存性、费用等方面都很重要，但不可能各项指标都能达到最优，需要在设计时进行权衡。