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AH-56夏延直升机

AH-56夏延直升机（英语：AH-56 Cheyenne）是由洛克希德公司为美国陆军研发的一款武装直升机。其研发源自美国陆军先进空中火力支援系统（AAFSS）项目。该机旋翼系统由四片刚性桨叶组成，全机布局为单旋翼带尾桨、加装下单翼和尾部推进螺旋桨。它的总体设计目标，是为了使其具备高速机动能力，为美国陆军的运输直升机护航。其命名保持美军以美洲原住民命名的传统，源于夏安族。

Lockheed AH-56 Cheyenne
概观
类型攻击直升机
代号AH-56
乘员2人
首飞1967年9月21日
生产洛克希德公司
产量10
现况已取消
主要用户美国陆军
技术数据
长度54ft8in(16.66m)
高度13ft8.5in(4.178m)
空重12,215lb(5,541kg)
最大起飞重量25,880lb(11,739kg)
发动机通用电气T64-GE-16（英语：General Electric T64-GE-16）
推力3,925shp(2,927kW)
性能数据
最大速度212kn(244mph,393km/h)
巡航速度195kn(224mph,361km/h)
爬升率3,000ft/min(15m/s)
最大升限20,000ft(6,100m)
最大航程1,063nmi(1,223mi,1,969km)
武器装备
机枪机鼻炮塔能装配1xM129自动榴弹发射器或XM196 minigun加上外加1个带有XM140加农炮的机腹炮塔
火箭九头蛇70航空火箭弹
导弹BGM-71拖式导弹

发展

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于博物馆展示中的AH-56

背景

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在AH-56之前，所有武装直升机都是针对现有的（通用、运输机型）进行一定程度的改装，因此在使用上还是会有一定的限制。[1] 1962年，时任美国国防部长罗伯特·麦克纳马拉召集战术机动要求委员会（英语：Howze Board）(Tactical Mobility Requirements Board)讨论该项事宜，最终决定组成一个由90架武装直升机组成的空中机动师[2]。委员会决定先将15架UH-1A改装成具有机枪、榴弹发射器和火箭发射吊舱的武装版本。

1962年6月，贝尔直升机德事隆向陆军提出D-255 易洛魁勇士。相较于以往的机型，该机虽然由UH-1B改装而成，但许多地方都进行全新设计，包括安装在机头的球形炮塔、安装在机腹的机枪吊舱以及用于发射SS.10（英语：SS.10）反战车导弹的短翼，成为一架专门执行攻击任务的武装直升机。[3]

攻击直升机的需求

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1962年12月，作战发展司令部 (Combat Development Command,CDC) 为临时商用现成飞机起草了一份定性材料要求 (QMR)，其巡航速度为140-节（160-英里每小时；260-千米每小时），并拥有1,500-英磅（680-千克）的有效负载。该要求让D-225看似成为美军在专用武装直升机前的填补替代，然而时任陆军部长赛勒斯·范锡却反对这种临时性的方法，他认为与其委曲求全的购买D-225这种还是改装而成的产品，不如加快力度，赶紧研发一款更先进的专用武装直升机。[1]


依照陆军部长的要求，作战发展司令部随后制定出新的定性材料开发目标 (QMDO)，该机要求速度巡航速度达到195-节（224-英里每小时；361-千米每小时）、最高时速为220-节（250-英里每小时；410-千米每小时），以及在95 °F（35 °C）的白天还能悬停于6,000英尺（1,800米）。相较于以往直升机，该机为配合运输机（护送目标），因而拥有更快的速度。国防研究与工程总监（Defense Research and Engineering,DDRE）随后有条件的批准该计划，并对该计划进行更近一步得审查。陆军部长同时还指示陆军确定是否有任何直升机拥有超越UH-1B的性能。[4]


因此，陆军装备司令部进行了一项研究，以确定开发目标的可行性，并成立了火力支援空中系统（Fire-support Aerial System,FAS）计划办公室。陆军装备司令部随后建议以复合式直升机作为研发方向。1964年3月，陆军部长告知国防研究与工程总监，改装任何现有的直升机都无法达成FAS计划所需的性能。因此陆军将持续使用武装版的UH-1B到FAS计划的开发完成。[4]

先进空中火力支援系统（AAFSS）

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1964年3月26日，陆军参谋长将FAS计划重新命名为先进空中火力支援系统 (Advanced Aerial Fire Support System,AAFSS)。AAFSS的发展目标文件 (QMDO)很快于1964年4月便获得批准，1964年8月1日，运输研究与工程司令部（英语：Aviation Applied Technology Directorate）联系148家潜在承包商，并提出征求建议书 (RFP)[5]。贝尔提交的方案是D-262，然而该方案只是D-255的改良，仍然还是传统直升机架构。西科斯基提交S-66，其特点是“转子尾桨”，在起飞时可用作尾桨，但随着速度增加，会旋转90°成为推进螺旋桨[6]。康维尔提交的方案是自家的Model 49（英语：Coleopter#Convair Model 49），一种称为环翼机（英语：Coleopter）的垂直起降飞机[7]。洛克希德公司提交了CL-840，这是一种刚性旋翼复合直升机，带有推进螺旋桨和安装在尾部末端的传统尾桨。[8]

1965年2月19日，陆军宣布洛克希德和西科斯基获选专案定义阶段合约。[5]同时，陆军也继续寻求一款在AAFSS部署服役前，能紧急用于越战的直升机，从而开发AH-1眼镜蛇直升机，该机将成为越南战争期间和后续陆军攻击直升机机队的骨干力量。[9]

洛克希德和西科斯基为各自的设计制定了提案，建立了三种配置以满足开发目标，并根据需求文件草案修订了征求建议书。评估委员会研究了每个公司的提案，然后在1965年10月6日将其建议提交给选拔委员会。陆军认为相较于西科斯基，洛克希德的发动机设计不仅技术难度较低，成本也较低。1965年12月17日，陆军发布了最终需求文件。该文件增加了洛克希德公司先前提案中未提及的十四项要求，其中包括增加航空火箭武器子系统。[10]

1966年3月23日，陆军授予洛克希德一份10架原型机的工程和开发合同，型号为AH-56A。最初预计于1972年开始装配，并于1970年代末广泛装备于军队。洛克希德公司在其位于加州洛杉矶范奈兹的工厂开工建造，并于1967年5月3日举行了AH-56A的完工仪式。该机随后被陆军命名为“夏延”。[11]AH-56于1967年9月21日首飞。[12]1968年1月8日，国防部长批准了预生产资金，并首批订购375架。1969年10架夏延皆完工。[13]

设计

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AH-56的机鼻和驾驶舱

夏延是一款复合直升机，结合了直升机以及固定翼飞机的部分数设计，使其拥有更高的速度。该设计包括刚性主旋翼、低置机翼和推进螺旋桨。夏延采用通用电气T64涡轴发动机（英语：General Electric T64）提供动力，推力由位于机尾的推进螺旋桨（英语：Pusher configuration）提供。在高速飞行时，机翼提供的升力以及推进螺旋桨的推力减轻了旋翼的空气动力负载。在这种速度下，旋翼提供了多达20%的升力，这可以通过集体俯仰控制来调整。[14]旋翼的倾斜通过回转效应来控制[15] 。夏延的时速超过200节（230英里每小时；370千米每小时），但由于是复合直升机，无法在直升机类别中申请速度记录。[16]

 
展示于阿拉巴马州鲁克尔堡美国陆军航空博物馆（英语：U.S. Army Aviation Museum）的#7原型机

夏延直升机采用串列式双座驾驶舱，配备了先进的导航和火控系统。串列座椅配置将飞行员安置在后座，武器操作员在前座。[17]武器操作员的整个座位、瞄准系统和发射控制装置都可以旋转，保持操作员面向与控制的炮塔相同的方向。操作员可以通过潜望镜瞄准器直接操作炮塔。飞行员则配备头盔瞄准系统用于武器瞄准。[18]

武器炮塔安装在机头和机腹中部。机头炮塔可以从飞机中心线左右各旋转100度，并可安装40毫米榴弹发射器或7.62毫米机枪。机腹炮塔装有一门30毫米自动炮，具有360度旋转能力。机械限位装置防止机腹炮塔瞄准到直升机的任何部位。[19]

直升机底部设有六个外部挂点，同时左右机短翼下方和在机身舷舱下方各两个。内侧机翼挂点可以携带三枚BGM-71。2.75-inch (70 mm)英寸火箭（英语：Folding-Fin Aerial Rocket）可以装在七枚火箭或十九枚火箭发射器中，挂在四个机翼挂点上。机身上的两个挂点专用于搭载副油箱。如果需要，机翼的挂点也可以携带额外的副油箱。[19]

实际操作

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AH-56夏延

1967年9月，在第二架AH-56（s/n 66-8827）首飞后正式进行测试。[12] 在早期的飞行测试中，当飞机在翼地效应下飞行时，发现了旋翼不稳定的问题。[20]随着飞行包线的扩展，这种不稳定性和其他一些小问题被发现并迅速解决。[21][nb 1]

1967年12月12日，洛克希德公司和陆军在范奈兹机场（英语：Van Nuys Airport）首次公众展示了长达13分钟的飞行展示。在飞行中，夏延展示了一些由推进螺旋桨带来的新功能；直升机可以在不抬高或降低机头的情况下减速或加速，还可以在悬停时抬高或降低机头，而不会使飞机向前或向后加速。夏延展示了在30-节（35-英里每小时；56-千米每小时）的横风中原地悬停的能力，并在飞行结束时先用前方两个起落架着陆，向观众“鞠躬”，然后轻轻放下尾部起落架并滑行至停车位。[22]到1968年3月，AH-56确定其飞行速度为：向前飞行170节（200英里每小时；310千米每小时）、侧向飞行25节（29英里每小时；46千米每小时）和向后20节（23英里每小时；37千米每小时）。[21]

1969年3月12日，该项目遭遇挫折，当时3号原型机（序列号66-8828）的旋翼撞击了机身，导致飞机坠毁，飞行员David A. Beil不幸殉职。事故发生在一次测试飞行中，飞行员被要求操控飞机以激发旋翼中的0.5P振荡（或称半P跳动）；0.5P是一种在主旋翼每旋转两次时发生一次的振动，其中P是旋翼的转速。事故调查显示，飞行中控制系统上的安全机制似乎已被禁用。调查得出结论，飞行员引发的振荡产生了超出旋翼系统补偿能力的共振振动。在调查结束后，旋翼和控制系统进行了修改，以防止同样的问题再次发生。[23][nb 2]

量产计划取消

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一架AH-56盘旋在停机坪上空

陆军于1969年4月10日向洛克希德公司发出了一份纠正通知[nb 3]，指出了11个技术问题以及该计划进展不顺的情况。[24] 主要问题是半P跳振动问题，以及飞机总重超过计划要求。作为回应，洛克希德提出了一个“改进飞行控制系统”（ICS）来减少旋翼振荡，并制定了在生产直升机中减少重量和解决其他小问题的措施。[25]陆军认为，洛克希德对纠正通知问题的解决方案将延迟计划进度并增加成本。由于洛克希德无法满足生产时间表，陆军于1969年5月19日取消了AH-56的生产合同[26]，但保留了开发合同，希望能够解决这些问题。[25]

1969年9月，夏延10号原型机（序列号66-8835）在NASA艾姆斯研究中心进行了风洞测试，以研究半P跳动和阻力问题。工程师们没有意识到，固定在风洞内用来稳定飞机的固定支架不允许直升机像在飞行中那样相对于旋翼移动。因此，旋翼俯仰运动没有自然的阻尼。遥控器缺乏直升机的感官反馈使情况更加复杂。在进行高速测试以复制半P跳动振动时，旋翼的振荡迅速失控并撞击了尾梁，导致直升机破裂毁坏。[27]

洛克希德致力于修改AH-56设计，以解决振动和其他问题。[nb 4]作为预防措施，在3月事故后，夏延9号（序列号66-8834）被安装了为飞行员准备的弹射座椅。向下发射的弹射座椅被放置在前座，取代武器操作员的位置。这架原型机将被用于所有剩余的飞行包线扩展测试。9号原型机还在1970年左右升级了传动系统和动力系统，以及取代原滑动座舱罩的铰链后座舱罩。新传动系统使T64-GE-16涡轴发动机的输出功率从3,435至3,925 hp（2,561至2,927 kW）。新的座舱罩消除了座舱罩的振动。[28]

夏延6号原型机（序列号66-8831）在亚利桑那州的尤马试验场（英语：Yuma Proving Ground）开始了武器测试，展示了武器操作员和飞行员分别精确射击直升机两侧不同目标的能力。到1970年底，陆军资助了陶式导弹制导和夜间瞄准系统的工作。[29] 6号和9号原型机还在1971年1月30日至12月23日期间，在尤马试验场进行了测试和评估，以确定稳定性和控制系统是否足够。测试中发现了横向方向稳定性不足、机动中不受控的运动、高振动和侧向飞行时的方向控制差等缺陷。

在尤马试验场进行测试之后，9号原型机安装了改进的T64-GE-716发动机，功率为4,275 shp (3,188 kW)，并安装了计划中的ICS系统。通过这些升级，直升机的性能超过了其要求。然而，在某些条件下，稳定性和控制仍然未能完全让测试飞行员满意。[28]洛克希德研究了防止陀螺仪不稳定反馈的方法。解决方案是将陀螺仪从旋翼头顶移到传动系统下方，并通过柔性连接与旋翼相连。飞行员的控制与液压伺服电机相连，然后通过弹簧与陀螺仪相连。这个系统防止了旋翼振动力传递回飞行控制系统。这个系统被称为“先进机械控制系统”（AMCS），并于1972年安装在夏延7号上，以改善操控性和旋翼稳定性。[30]

计划中止

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1971年，陆军与空军之间关于近距空中支援（CAS）任务的政治摩擦加剧。[31]空军主张，夏延直升机将侵犯空军根据1948年《基韦斯特协议（英语：Key West Agreement）》获得的支援陆军的CAS任务。国防部进行了一项研究，得出结论认为，空军的A-X计划、海军陆战队的鹞式战机，以及夏延直升机之间有显著的区别，并不构成能力的重复。1971年10月22日，参议院武装部队战术空中力量小组委员会举行听证会，评估CAS任务和相关计划。对陆军计划最不利的证词来自空军战术空军司令部指挥官威廉·华莱士·莫耶（英语：William W. Momyer）将军，他引用了蓝山719行动中直升机伤亡的统计数据。[32]

1972年1月，陆军在马克思将军的领导下召集了一个特别工作组，重新评估攻击直升机的需求。马克思委员会的目的是制定一份“更新且可辩护的”物资需求文件。[33]工作组对AH-56进行了飞行评估，并对比了两个工业替代方案：贝尔的309眼镜王蛇直升机和西科斯基的S-67 黑鹰攻击直升机。分析结果显示，贝尔和西科斯基的直升机仍然无法满足陆军的要求。[33][3][34]

1972年初，陆军还为参议院武装部队委员会举行了一场武器展示，以展示夏延的火力并争取对攻击直升机研发的支持。演示中发射的第一枚陶式导弹失败并落入地面。第二枚导弹成功命中目标。此前，130枚陶式导弹在测试中均未出现故障，但首次导弹发射失败却影响了外界对这架飞机的看法。[35]1972年4月，参议院发布了关于CAS的报告。报告建议为空军的A-X计划（后来成为A-10雷霆二式攻击机）提供资金，并限量采购海军陆战队的鹞式战机。报告中从未提到夏延的名字，仅含蓄地建议陆军继续采购攻击直升机，前提是提高它们的生存能力。[32]

夏延计划于1972年8月9日由陆军部长取消。[33][36]陆军给出的取消理由是直升机体积过大，且夜间/全天候作战能力不足。随着更准确、更快速且更轻便的数字系统的研发，夏延的类比和机械武器系统正逐渐过时。夏延的单位成本上升，且如果新航电系统被纳入，成本可能还会进一步增加。[36][nb 5]

1972年8月17日，陆军启动了“先进攻击直升机（英语：Advanced Attack Helicopter）”（AAH）计划。AAH计划旨在基于越南战争的作战经验研发一款攻击直升机，要求较低的最高速度145节（167英里每小时；269公里每小时）和双发动机以提高生存能力。洛克希德提出了CL-1700方案，这是一种改进版的夏延，配备了两个发动机并取消了推进螺旋桨，但并未成功。.[37]AAH计划最终导致了AH-64阿帕契直升机的诞生，该机在1980年代中期投入使用。

在计划取消后，陆军对装备了AMCS飞行控制系统的第七架夏延进行了评估。测试显示AMCS消除了大部分剩余的控制问题，提高了稳定性和操控性，并减轻了飞行员的工作负荷。使用AMCS后，夏延在平飞中达到了215 kn（247 mph；398 km/h）的速度，在俯冲中达到了245 kn（282 mph；454 km/h），并展示了在高速下改进的机动性。7号原型机是最后一架飞行的夏延直升机。[37]洛克希德曾希望凭借其刚性旋翼技术在直升机市场上站稳脚跟，但这个雄心勃勃的项目最终未能成功。而后洛克希德并未再继续开发新款直升机。[38][39]

民用版本

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洛克希德曾经以AH-56为基础，设计出三种民用版本：CL-1026、CL-1060和CL-1090。最后两位数字代表每款的乘客座位数。 1026可容纳30-35名乘客，1060可容纳60名乘客，1090则可容纳90名乘客。然而该计划最终都只停留在初期阶段就不了了之了。[40][41]

参考

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注记

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  1. ^ 修改包括更坚固的推进螺旋桨支架、调整推进螺旋桨叶片的固有频率，以及加强后座舱罩门的刚性。[21]
  2. ^ 旋翼叶片和控制系统得到了加强，陀螺仪的质量增加，并且对旋翼的几何结构进行了调整。[23]
  3. ^ 需要在生产之前解决的问题清单。
  4. ^ 改变了集体助推系统和陀螺仪与旋翼的连接，消除了半P振荡。通过减少旋翼头部前后缘的重量解决了其他振动问题，并且尾旋翼的旋转方向被反转，以改善低于30节（35英里每小时；56千米每小时）时向左侧方向的侧向飞行性能。[23]
  5. ^ 美国陆军报告显示，预计单位成本在320万至380万美元之间。Landis和Jenkins（2000年）指出，1972年的单位成本为300万美元。[36]

引用

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  2. ^ Bonin 1986, pp. 5–6.
  3. ^ 3.0 3.1 Verier, Mike. Bell AH-1 Cobra, pp. 12–17, 138. Osprey Publishing, 1990. ISBN 0-85045-934-6.
  4. ^ 4.0 4.1 OAVCSA 1973, pp. 1–2.
  5. ^ 5.0 5.1 OAVCSA 1973, p. 4.
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  7. ^ Convair Model 49 helicopter - development history, photos, technical data. aviastar.org. 
  8. ^ Landis and Jenkins 2000, pp. 25, 85–87.
  9. ^ OAVCSA 1973, p. 3.
  10. ^ OAVCSA 1973, pp. 4–5.
  11. ^ Landis and Jenkins 2000, pp. 35–36.
  12. ^ 12.0 12.1 Landis and Jenkins 2000, pp. 45, 97.
  13. ^ Landis and Jenkins 2000, p. 69.
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  17. ^ Landis and Jenkins 2000, pp. 85–93.
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  19. ^ 19.0 19.1 Landis and Jenkins 2000, pp. 58, 93–95.
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  41. ^ Journal of the American Helicopter Society (CL-1060). American Helicopter Society. 1966: 13 （英语）. 

书目

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外部链接

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