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高速侦察和攻击复合式直升机——Sikorsky S-97 Raider “袭击者”

2024-02-02 13:27:22

西科斯基S-97“袭击者”是一种基于“前行桨叶概念”（ABC）的高速侦察和攻击复合直升机，配备西科斯基飞机公司正在开发的同轴旋翼系统。西科斯基计划将其用于美国陆军的“武装空中侦察”（AAS）计划，以及其他可能的用途。S-97于2015年5月22日首飞。

背景

西科斯基最早尝试使用刚性同轴旋翼的快速复合直升机是20世纪70年代飞行的西科斯基S-69（XH-59A）。它的最高速度超过260节，但其过高的油耗，振动和复杂性需要两名飞行员的全时关注，导致该计划被取消。这些问题在很大程度上是通过2010年西科斯基X2技术验证机的另一次尝试解决的。2010年3月针对“武装空中侦察”（AAS）计划的信息请求首次提出回应，S-97于2010年10月20日正式启动。它的目的是作为美国陆军要求取代贝尔OH-58D“基奥瓦勇士”的一个竞争者。其他军事用途也是可能的，美国特种作战司令部已经表示对将S-97作为MH-6“小鸟”的替代品感兴趣，并且也存在着将其用于民用的可能性。

S-97

西科斯基计划制造两架S-97原型机作为验证机。一架原型机（P1）将用于飞行试验，而第二架（P2）计划用作演示机。第一架原型机计划于2013年底或2014年初首飞。西科斯基于2012年10月开始制造这两架原型机。2013年9月，西科斯基在极光飞行科学公司交付单件全复合材料机身后开始了第一架S-97的总装。2014年2月，第一架S-97原型机的制造完成了四分之一。在机身上进行了模拟鸟撞试验，速度高达235节（435公里/小时；270英里/小时），这是S-97预期的最高飞行速度。还进行了跌落试验，以确保油箱在发生碰撞时的安全性。西科斯基正在探索S-97的民用应用，例如在海上石油平台之间运送人员。

西科斯基和合作伙伴波音公司将使用S-97的技术和设计流程作为开发SB-1 Defiant“挑战者”（一款高速刚性旋翼同轴旋翼机）的基础，用于陆军的“联合多用途技术验证机”（JMR TD）计划。JMR TD是陆军估算价值1000亿美元的“未来垂直起降飞行器”(FVL)计划的前身，以取代UH-60“黑鹰”通用直升机和AH-64“阿帕奇”攻击直升机。

西科斯基针对AAS计划的S-97，目标是直升机在陆军下定选择之前飞行。西科斯基投资了1.5亿美元，其54个供应商(提供了90%的零部件)在总共2亿美元的两架原型机上花费了余下的钱；生产模型旨在满足该计划的1500万美元单价目标。然而，陆军在2013年底结束了AAS计划。2015财年的预算预测包括退役美国陆军的OH-58“基奥瓦”机队，并将AH-64“阿帕奇”攻击直升机从美国陆军预备役和美国陆军国民警卫队转移到现役部队，以执行空中侦察任务。西科斯基建议购买S-97来代替失去的“阿帕奇”，以满足武装直升机的需求。西科斯基提出将S-97当作FVL-CS1；轻型侦察直升机。

2014年5月5日，西科斯基在首次展示CH-53K“种马王”期间打开了S-97的生产机库。就在那时，主要的复合材料机身几乎已经组装好了，包含一些电线和航空电子设备，缺少的部件是变速器、传动系统、发动机、同轴旋翼和推进式螺旋桨。S-97的第一个军用客户的目标是美国特种作战司令部，以取代MH-6M“小鸟”。未指明的外国军队已表现出对S-97的兴趣；如果美国军方尚未拥有它，下一代直升机的出口可能很难获得批准。“袭击者”是原型机，因此第一个客户需要为生产开发计划提供资金。其航空电子设备于2014年6月通电，并于2014年10月2日首次展示。

设计

S-97设计包括变速刚性同轴主旋翼和变距推进式螺旋桨，使S-97成为复合直升机。与X2一样，它具有电传操纵控制和动态防振执行器，以抵消震动。主旋翼采用无铰链旋翼毂和刚性桨叶，改善了低速操纵和悬停的效率。在高速下，旋翼毂的紧密间距减小了阻力。刚性桨叶容许每个旋翼在其旋翼盘的后退侧具有低升力（减小阻力），而配备“松软”桨叶的常规同轴旋翼上的每个旋翼需要几乎相等的升力分布。螺旋桨减轻了旋翼的推进力，进一步减少了阻力。

与早期的直升机相比，由于它能够将同轴旋翼一起倾斜，或以不同方式倾斜每个旋翼，以及由于变距螺旋桨和活动升降副翼，因此机动性得到改善。在低速时，S-97通过上下旋翼的差动扭矩进行操纵，高速时它使用方向舵。

除了并排驾驶舱内的两名机组人员外，S-97最多可搭载6名乘客。不过，生产型S-97预计将能够任何一个或两个飞行员，或自主飞行。已经为目标传感器预留了空间，但是它不会安装在原型飞机上。

基于西科斯基X2验证机的技术，S-97原型机将由通用电气YT706涡轴发动机（MH-60M“黑鹰”上使用的相同发动机）提供动力。预计将在“改进型涡轮发动机计划”下开发出更强大的发动机。与OH-58D“基奥瓦”相比，S-97显著提高了性能目标，如携带武器时巡航速度达到200节以上，在220节时作3G转向，以及高悬停效率(品质因数)。西科斯基的目标是每飞行小时1,400美元的运行费用。

运营历史

S-97的首飞发生在2015年5月22日。它飞行了1个小时而不是计划的30分钟，完成了三次起降；前进，后退和侧飞。对于这次初始飞行，“袭击者”配备的三重电传操纵飞行控制系统，处于备份降级模式，以便专注于低速状态下的基本适航性。这开始了长达一年的大约100个飞行小时的飞行试验计划，以扩大飞行包线，满足西科斯基携带武器的220节巡航速度、华氏95度天候下悬停在6,000英尺高度以及高速3G机动性等主要目标。在第一阶段试验接近结束的时候，软件将升级到Block 2，引入推进器和铰接尾部，以提高速度并使全部飞行包线得以实现。第二架原型机（P2）于2015年10月向公众展示。经过两个飞行小时和几个月的推进动力传动系统的测试台验证后，P1计划在2016年的某个时候获得更高的速度。

2017年8月3日，一架S-97原型机在佛罗里达州西棕榈滩的飞行试验设施遭遇了西科斯基所描述的硬着陆；两名航空运输飞行员均受了轻伤。NTSB（全国运输安全委员会）关于这一事件的事实报告指出，直升机升空进入低空悬停，并立即经历过度的滚转振荡，导致反向旋转同轴旋翼系统的相互缠结，以及硬着陆。直升机的损坏包括起落架断裂、客舱结构上的损坏，以及动力部件的损坏，包含所有旋翼桨叶的旋翼桨尖断裂。事故连续视频显示，在5秒的侧飞转向过程中，飞机滚转振荡超过60度角，在此期间，上下旋翼在1点钟方位发生碰撞。