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南非直升机工业的过去、现在与未来

来源:互联网 责编:大嘴 作者:苏冠群 时间:2009-01-03

作者:苏冠群(本文刊登于全球防卫杂志2008年6月号)
前言
  南非,这个非洲的军火大国,由于因为种族隔离的政策,遭到国际武器禁运数十年。为了应付其本身的武器需求,在遭到武器禁运的情况下,造就了南非不输给其它先进国家的军火工业实力。其中不外乎知名的G5/6火炮,以及大山猫装甲车等各式符合南非作战需求的作战车辆。但除了这些陆上系统以外,南非最让人注目的是它的直升机工业,在这个非洲南方国家,如何造就出国内外远近驰名的AH-2茶隼(Rooivalk),以及不断改造俄国直升机抢攻国外市场的军工业国家。

一、从拥有的下手─南非直升机的改良与自制
  南非最早操作的两种直升机,皆是法国所制造的,这两种是外销成绩相当良好的SA-316/319B云雀III型侦查&攻击直升机和SA-330美洲山狮二型运输直升机。其中云雀III型直升机可说是南非直升机部队的始祖,在2000年时仍有50多架在服役,能够服役如此之久,主要是南非本身能够掌握自主维修与零件生产的部份技术,不过目前已全数转为训练用。不过南非利用云雀III型的蓝本,设计出编号XH-1的轻型直升机,于1985年完成出厂。XH-1直升机采用一般攻击直升机会采用的纵列式驾驶舱设计,在航电部分XH-1并没有装备先进的感测系统,装甲也没太多的防护,动力方面则是沿用云雀III型的动力系统。武装方面,XH-1直升机机首下方可装置一门GIAT生产的20mm 单管机炮,可利用瞄准头盔进行射击,在往后也可搭载火箭弹等轻武装,XH-1仅用于飞行和地面静态等测试,但是南非空军并没有对XH-1赋予太多的期待,因此在茶隼服役后,就没有太多下文了。
  担任运输工作的美洲山狮型直升机,南非对其的改造与维修可说是如火纯青。主要是跟云雀III型一样,同样掌握维修与零件的技术。除此之外,南非还自行改造升级美洲山狮型直升机,其升级版本称为羚羊式直升机(Atlas Oryx),主要是将性能提升至超级美洲山狮直升机的水平,此外也大量使用自行生产改良的零件,如航电飞控、引擎、复合式材料、精密零件等,使南非操作的羚羊直升机,使用成本可降低25~30%。升级后的羚羊直升机,可搭载3000公斤的货物或是4500公斤的外挂货物,南非总共升级了44架美洲山狮直升机。此外2006年南非也将其中的35架羚羊式直升机进行寿限延长升级,预计这35架羚羊式直升机,将可继续服役到2015~2020年。南非的美洲山狮直升机除了自用外,还曾经将二手的美洲山狮直升机外销到英国,有此可以看出南非直升机工业的质量。在这些之前,南非将两架羚羊直升机的前身编号XTP-1的美洲山狮直升机进行改良,成为茶隼直升机的实验载台,用于测试茶隼直升机的武装、动力系统的测试,这两架直升机于1986年首飞成功。在这些的自制与改良强化其自身直升机工业进行的同时,南非已在1984年开始茶隼的研制计划,可以看出南非的直升机发展计划不只是发展大型攻击直升机,更是对往后的自身直升机升级,也有很大的帮助。


二、猛禽的诞生─茶隼发展过程
1.作战与任务需求
  1990年代以前,南非由于种族隔离政策遭到国际军火禁运,加上与邻国长年来的武装冲突,边界情势动荡不安,因此南非需要长期面对直接的作战任务,这些任务主要都是规模小强度大,而南非本身需要在广大的非洲原野上进行长距离的行动,才能抵达作战区域,在南非这种长年高温与空气弥漫沙尘的恶劣的环境下,对直升机的使用可说是相当不利,因此南非的直升机需要良好的后勤与供应条件。此外这种环境下与游击队长时间的对抗,南非草原又有广大的灌木丛林,导航系统很难找到导航标物,而敌国的游击队又可利用此地形进行掩护,用各式轻武器与肩射对空飞弹对南非直升机部队进行攻击,在这种寻找目标不易,作战时间又长的情况下,对于驾驶员的操作负担非常大,容易疲劳,而且也须要应付敌国会派出的米24雌鹿式直生机的空中攻击。
  在这些的环境挑战下,南非的茶隼必须具备以下条件:
(1)作战距离长,必须有良好的续航能力,有很大的转场距离。
(2)应付南非的沙尘环境,零件要有良好的维护与可靠性,配合南非工业现有的零     件生产,并可维持机身寿命30年。
(3)此外对于导航系统、座舱自动化与良好的夜间作战能力。
(4)降低机体震动,减轻飞行员负担与后勤维修压力,要与南非现有的指挥管制通讯系统相同,利于生产与联合作战。
(5)对于武器的首发命中率要求高,不能像美国或俄国直升机那种弹幕式攻击,武器弹药需要与其它直升机统一,有利于后勤补给,并可挂载空对空飞弹。

2.机体设计与安全性设计
  茶隼的设计由南非军备局(ARMSCOR)旗下的亚特拉斯公司所设计,茶隼的外型采用双发动机,双人分离式纵列驾驶舱,后三点轮式起落架,采用复合材料的四叶片主旋翼与尾旋翼。茶隼表面上与美国的AH-64非常类似,但其驾驶舱的设计,却是仿效意大利的A-129攻击直升机,采用前后驾驶座分离的方式,这种设计的方式可在驾驶舱遭到攻击时,不一定会波及另一位驾驶员,后座驾驶座也高出前座,可提供良好的前方与下方视野,此外茶隼的驾驶座高于左右窗口的高度,整个驾驶舱的视野设计非常利于直升机在匍匐飞行时的视野。外型不同于一般攻击直升机的座舱配置模式,茶隼驾驶员的位置设置于前座,而攻击员设于后方,不过茶隼的驾驶舱采用阶梯式设计,后方驾驶座高出前方驾驶座,因此也可获得良好的飞行视野。此外茶隼的航电自动化程度高,大大减低的驾驶员的负担,利于长时间作战,机身也使用大量复合材料,机体也有设有大型维修处,利于后勤维修。另外量产型的茶隼与原型机不同的一个地方,就是在机身前方两测增加了武器航电舱整流罩,这种整流罩内主要放置各式航电系统,由于直生机的航电舱需要在稳定的环境下运作,因此这个地方是最适合放置的,如果航电舱遭到击中,返回修理时也可立即拆下更换,利于后勤维修的便利性。量产型的茶隼在传感器、发动机、驾驶座等都跟原型机有所差异。
  为了提升生存能力,茶隼的机体正面面积相当的小,有利于藏于隐蔽物后方或是减少目视被发现机率。此外茶隼也可以利用其飞控进行长时间的低空匍匐飞行,利于夜间低空飞行作战。此外茶隼对于机身的匿踪涂料与降低引擎红外线产生,如进气道的隐藏式设计,在发动机排气口设有气冷装置(量产型装备),此气冷装置让茶隼所产生的红外线讯号减少了96%,座舱的平板设计能减少反光,座舱玻璃也涂有金属薄膜。茶隼还装备了一套南非自制的整合式直升机电战自卫套件(HEWSPS),该系统包括雷达警告器、雷射警告装置、以及其反制系统,当此系统侦测到威胁时,会自动投射干扰丝与热焰弹来干扰敌方装置,此系统也可调整成半自动或人工手动操作。茶隼的驾驶座也设置了陶瓷装甲板来保护飞行员,两具发动机的距离也经过设计,两具发动机同时遭到攻击的机率不高,发动机也能在起火的第一时间内扑灭火势,动力系统的对抗性也经过提升,各部位主要机械连赶能承受12.7mm 弹药的攻击,主要机械连杆还能在1100度的高温下持续运作15分钟。茶隼采用双液压回路,在其中一个回路受损时不会引响另一个回路。机上的油箱也经过防弹处理,在遭到12.7mm 弹药的攻击下能够自封避免漏油。座舱玻璃也经过强化,可承受鸟类撞击,茶隼的机身结构可承受下坠速度达6m/s的猛烈降落,还能承受在10m/s下降速率撞击地面的冲击,降低驾驶员在降落时所受到的伤害,在坠落的同时,机体也能自动切断电源回路,避免电线导致油箱起火爆炸。如果机体因撞击扭曲变形,驾驶员也可利按下按钮炸开逃生门逃生。茶隼在生存能力设计上讲求如此彻底,可说是不输给其它西方先进直升机。
3.航电、动力与武装
  茶隼的航电系统侦测系统为一套TDATS光电系统,此套光电系统位于机鼻前方,而量产型的茶隼在机鼻上方又加装了一具FLIR夜间使用的光电系统,茶隼的TDATS光电系统整合了TS-25前视红外线热影像仪、雷射测距仪、飞弹雷射指令追踪器、飞弹侦测追纵器,光电系统的信息显示可透过瞄准头盔或驾驶座的抬头显示器进行,而量产型的茶隼,其光电系统的外型又比原型机要小。茶隼的光电观测系统基本上不输给西方各国的先进直升机光电,在遭到武器禁运,自主研发的情况下,可以发展出如此优秀的光电观测系统,实在是令人佩服。
  茶隼的驾驶座设计,对于自动化程度要求很高,除了让驾驶员在恶劣环境下能够轻松驾驶,此外如果驾驶员受伤,射击员也可以继续驾驶直升机,而茶隼的驾驶座,不管前后都装备了瞄准显示器,因此前后驾驶员皆可从显示器上得知目标情况,此外前后驾驶员皆配备瞄准头盔,此瞄准头盔由南非Kentron公司所研发的瞄准头盔,可操作机炮与机首光电传感器。茶隼的前后驾驶舱的显示面板装备有三具平面显示器,其中两具为大型彩色多功能显示器,其中一个为小型单色多功能显示器,这三具显示器可显示任务地图、武器瞄准影像、威胁警报、飞行数据等作战信息。茶隼还装备了GPS系统、都卜勒测速装置、敌我辨识器等航电装备,其中GPS系统可自动产生100个导航定位点及5条不同的飞行路线,大幅降低飞行员的工作量。
  在动力系统部分,第一架茶隼原型机采用与美洲山狮型直升机相同的Turmoivc涡轮发动机、传动系统、全铰接是旋翼系统,而旋翼叶片则是使用复合式材料。到了量产型的茶隼,可以发现其引擎外观与原型机不同,主要是南非将茶隼的引擎换成改良型的Turmoivc涡轮发动机与新的传动系统,新引擎也用在羚羊式直升机上(改良型美洲山狮型),此外南非也有计划为茶隼研发折迭式旋翼系统,方便快速运输部署。此外茶隼的机体震动相当的小,此归功于其优秀的旋翼减震系统,这种装置可让特定的震动平率产生反作用力,使其主旋翼的振动减少了90%,据南非飞行员表示,这种装置让茶隼在飞行时,其震动平率与固定翼式飞机差不多。由于震动减少,茶隼的噪音量仅有云雀III型的二分之一,据说在灌木丛地带,云雀III型的声音在到达前五分钟就可听到,而茶隼却是到达前10~15秒才可听见,对于茶隼的隐密性与作战都有很大的帮助。
  武装方面,茶隼的固定武装为一门20mm 单管机炮,机体左右各有一个外挂翼,翼上有3个挂架,总共可挂载3000kg 的武器。机炮性能方面,射速740发/分,炮口初速为1100m/s,机炮的水平旋转速度为90度/秒,采用双重供弹系统,左右弹舱各配备700发弹药,机炮装备于机鼻,其射界大于美制AH-64机炮装备于机身下方的射界,有利于直升机空战。为了符合南非要求的首发高命中率,因此茶隼的机炮首发可在一定距离击中人体大小的目标,而不是像美俄直升机那样产生大量弹幕来杀伤敌方。茶隼的机炮可依国外客户需求换装成25mm 或30mm 机炮。外挂武装方面,茶隼可挂载18连装68mm 火箭发射器、4连装ZT-3反坦克飞弹发射器、V -3C 红外线空对空飞弹,此外也可装备欧美国家的地狱火飞弹和HOT飞弹、西北风空对空飞弹。茶隼所挂载的ZT-3飞弹并非线控导引,而是采用雷射导引,虽然威力与射程没有美制地狱火来的优秀,但是用于对付邻国敌军已经是非常足够了,而南非也继续为茶隼研发Mokopa反坦克飞弹,其性能更在ZT-3飞弹之上。而茶隼使用的V -3C 空对空飞弹则可使用瞄准头盔发射,具有全向位攻击能力,使茶隼的空战能力可说是武装直升机中的佼佼者。
4.生产、部署     
  茶隼的研发于1984年开始,最初称为XH-2,后来改名为CHS-2(Combat Support Hetlicopter CHS为战斗支援直升机),第一架原型机于1990年出厂。但是这时遇上了世界局势的变动与邻国关系改善等问题,加上资金问题,南非空军宣布大量裁减武装,造成茶隼一度中断,甚至可能胎死腹中。不过幸好茶隼于1996年批准量产,量产速度相当低,1999年7月才加入服役,全数12架于2002年6月全数交机完毕,装备南非空军第16中队,依照当时的币质平均单机成本约为2365万美元,而茶隼进入部队后,型号改为AH -2A S,如此优秀的直升机竟无法大量生产,实在是非常可惜,因此南非当局把目标转向了国际市场。


三、重新出发─南非直升机工业的外销与未来
1.外销茶隼
  由于南非本身自用的茶隼数量过少,因此南非把目标转向国际市场,其中1990年代初期,茶隼参予了荷兰的武装直升机竞标案,不过第一阶段变出局,此案最后由AH-64D的得标。随后1993年的马来西亚兰卡威海事航天展中,表示对茶隼有兴趣,不过此事皆为昙花一现。
  最主要的竞标案例为2005年的土耳其攻击直升机案,2005年土耳其拖延以久的直升机竞标案重新招标,至2005年12月5日 有意参加竞标的厂商有南非茶隼、德法欧洲虎式、意大利奥古斯塔A-129、俄罗斯卡莫夫Ka-52参与竞标案。此竞标案初期购买将分为两批,第一批20架,第二批为30架,土耳其还可保有第三批20与第四批21架的选购权。由于土耳其方面对于工业互惠与技术条件转移的条件严苛,造成在1996年的第一次招标案终止(当时美方有派出AH-1Z与AH-64参加)。这次意大利的傲骨斯塔公司与欧洲直升机公司开出两种方案供土耳其选择,一种是完全按照竞标方式来进行,一种是不按照竞标方式来进行,而不按照竞标方式进行的话价格成本可以降低,这主要是厂商想要使土耳其放宽对于竞标案的条件,但是第二次没有参加的美国表示,如果土耳其方面接受第二种招标方式,美国将对土耳其实施某种程度上的制裁。在南非方面十分顾虑土耳其对于技术转移工作的进度落后问题,如果此风险造成土耳其方面单方退出,将会造成南非方面收烂摊子。因此南非方面表明,愿意将茶隼的技术向外输出,但是如果此案得标,仅负责茶隼本身的技术责任,而不涉入整个案子。但土耳其方面最后在2007年3月,决定优先对意大利的奥古斯塔A-129进行协商。土耳其方面选择A-129的可能主要是价格问题,由于欧洲的虎式与南非的茶隼,虽然性能都优于意大利的A-129,但是在价格方面,接高出A-129,对于财力并非雄厚的土耳其来说,选择A-129是情有可原的。此外在武器系统方面,土耳其方面原先所使用的AH-1直升机武装等系统是采用美式武装,意大利的A-129在此方面的整合优于南非的茶隼与欧洲虎式,这可能也是土耳其方面选择A-129的原因之一。
2.授权生产展实力
  虽然茶隼在这次竞标案后失利,但是并不代表茶隼不是一架优秀的武装直升机,而南非方面也没有因此放弃直升机的外销与自身直升机工业的发展。在1999年,南非与意大利的奥古斯塔公司签约,授权生产30架A-109直升机,此计划为LUH轻型直升机计划,该计划原先是最初7架由意大利方面生产,最后23架由南非授权生产,不过后来改成了最初5架在意大利生产,最后25架于南非生产。2004年9月南非采购的A-109完成一系列飞行测试,移交南非空军。2005年10月19日 ,南非自行授权生产的A-109直升机交付南非空军,目前该型直升机已经交付20架,还有10架等待生产中,最初生产的A-109将装备第87直升机训练学校,此后也将装备各部队,陆续取代美洲山狮、云雀III型等直升机。另外,瑞典更对南非提出购买20架A-109的合约,如此有效率的生产与国外订单可以看出南非对于直升机工业的技术掌握相当良好。不过直得注意的是,A-109属于轻型直升机,与南非现有的美洲山狮直升机,在运输能量上,差距挺大的,南非生级改良的美洲山狮直升机〝羚羊〞最多服役到2020年,到时南非可能会授权新型大型运输直升机来生产也是值得观察的。
3.改良俄制武器
  此外南非对于改良各式俄制武器也没有停顿,除了陆上的T72与BMP系列步兵战车外,南非对于俄制直升机的改良也相当的有心得,除了Mi-17与Mi-26的航电系统改良,最有名的可要算是ATE(南非先进科技工程公司)所升级的Mi-24 Superhind Mk(超级雌鹿)系列的改良了,其中MkII的改良主要在于航电系统的升级,而Mk III与Mk IV的改良就更为明显了,除了本身的光电系统改良,还使用大量茶隼的技术,如三具多功能显示器(2具大型彩色、1具小型单色)换装Mi-24原本老旧的航电,机炮部分也换装20mm 机炮,其挂架经过改良后,不但可以挂载南非本身的反坦克飞弹,也可挂载法国的西北风防空飞弹。旋翼也采用了新型的复合式材料,机体前方驾驶座两侧也增加了武器航电舱整流罩,整体可说是Mi-24与茶隼的混合体,科技水平一点都不输给西方先进直升机。其中最有趣的改良要算是Mk V的改良了,Mk V的改良幅度更大,是将整个Mi-24的驾驶舱换成与AH-1直升机类似的纵向式驾驶舱,其外型非常类似已经很久没有下文的XH-1直升机,可说是Mi-24系列的突变机型,目前Mk V已经有原型机生产出来,不过还没有在大型航天展上展出。
4.结语
从最早的致力于自主维修与零件生产强化直升机工业能量,到自主研发XH-1与茶隼直升机,都可以看出南非对于其直升机的努力,这几年更是从授权生产A-109与改良不断俄制直升机提升直升机工业能力与积极抢攻外销市场,也获得一些国外订单,虽然南非的直升机不算是世界主流,但是能够在欧美列强环绕下的市场打出自己的风格,实在是令人赞赏与肯定,同样是没有大量外援可循的中国直升机工业,这几年也不断有进步,也是跟南非一样从无到有,这些国家对于国防工业的积极态度,是许多正在发展其国防工业的国家可以学习的。