2009年3月13日星期五

“黑鹰”直升机工作原理

收到新的任务指令,“黑鹰”的双引擎咆哮着,强悍的旋翼在空气中急速扫动,扬起一大片尘土。数分钟内,飞行员将直升机飞到数千米的高空,以每小时240公里的速度在他方境地的上空前行。今天的任务是要越过敌方边境,把一个11人的任务组运送到战场的战略位置。







在 2000 年“南方守望行动”中,一架 HH-60H“海鹰”直升机在波斯湾上空执行培训任务。
美国国防部国防可视信息中心供图
在 2000 年“南方守望行动”中,一架 HH-60H“海鹰”直升机在波斯湾上空执行培训任务。


自1978年服役以来,“黑鹰”UH-60L直升机已成为美国空军的中流砥柱。其灵活的配置、生存能力和机动性,使其成为世界各国军队首选的中型多用途直升机。UH-60L及其改型机已经总共执行了500多万个小时的飞行任务,包括伤亡撤离、部队运送和搜索营救。

本文将会介绍有关“黑鹰”直升机的信息,并着重讲解UH-60L“黑鹰”直升机,描述其飞行能力、在战斗指挥中的用途、开发现状和未来前景。





UH-60A“黑鹰”直升机在一次防暴演习中运送地面部队。
美国国防部国防可视信息中心供图
UH-60A“黑鹰”直升机在一次防暴演习中运送地面部队。
“黑鹰”的起飞方式与其他任何直升机都相同。当直升机引擎以足够快的速度旋转倾斜旋翼产生升力时,直升机就会起飞。旋翼以一定的角度在空气中旋转时会产生升力。这时,旋翼下方空气的流动速度快于其上方空气的流动速度,从而产生了压力。一旦旋翼下方的压力大于旋翼上方的压力,直升机就会离开地面。要了解有关升力的更多信息,请阅读飞机如何飞上蓝天


两台通用电气T700-GE-701C涡轮轴引擎正在转动驱动轴。驱动轴延伸到了直升机的顶部,此位置接有一个旋转头。旋转头由桨毂和四片旋翼组成,每片旋翼由钛梁(从翼根延伸到翼梢的金属板)和诺梅克斯蜂窝材料组成。







士兵正在坡道上检查UH-60“黑鹰”直升机的顶部旋转头。
美国国防部国防可视信息中心供图
士兵正在坡道上检查UH-60“黑鹰”直升机的顶部旋转头。







一名士兵正在对UH-60“黑鹰”直升机的顶部旋转头执行维护检查。
美国国防部国防可视信息中心供图
一名士兵正在对UH-60“黑鹰”直升机的顶部旋转头执行维护检查。


旋翼表层和后缘是以复合材料制成的。旋翼前缘以钛和镍金属制成,不但更坚固,而且还有防腐蚀条,可以防止当直升机掠过树顶或者在磨擦性的沙漠空气中飞行时,其旋翼受到磨损。

当驱动轴转动旋转头时,旋翼将开始旋转。旋翼在空气中划动时会产生旋转圆盘,即旋翼旋转时产生的圆圈。“黑鹰”旋转圆盘的直径为16.36米。大型直升机或重负载直升机(如“黑鹰”)需要有较大的旋转圆盘。“黑鹰”旋翼旋转产生的力足以提起一辆载有士兵、部队再加上4,082.33公斤外部负载的汽车。
除了控制旋翼的旋转外,飞行员还可以通过调节旋转斜盘组件来增加升力。该机制包括与主旋转头连接的两块金属板,其中一块是固定的,另一块是旋转的。这些金属板可以控制每片旋翼的斜度或攻击角度。改变任一旋翼的斜度都会导致升力不均衡,使直升机发生倾斜以及朝特定方向飞行。


旋翼旋转会产生扭矩,如果不加以抵消,会使直升机机身朝相反方向旋转。大多数直升机通过尾管上安装的尾桨来抵消主旋转头产生的力矩。“黑鹰”尾桨装有一片3.35米的旋翼,其旋转时产生的侧向力可使直升机保持稳定,飞行员可通过调节尾桨的斜度来控制直升机的左右飞行方向。







一名士兵正在对UH-60“黑鹰”直升机的尾桨执行维护检查。
美国国防部国防可视信息中心供图
一名士兵正在对UH-60“黑鹰”直升机的尾桨执行维护检查。


“黑鹰”借助其威力和机动性,将士兵迅速运送到战场的战略位置,并同样迅速地将士兵送回安全位置。在下一节中,您将会了解如何使用“黑鹰”来运送士兵、大炮和其他装备,以及当直升机受到攻击时,用来帮助它死里逃生的固有安全功能。


下一页提供了UH-60L“黑鹰”直升机的技术规格。



  • 长度(包括螺旋桨):19.76米
  • 机身长度:15.26米
  • 机身宽度:2.36米
  • 高度:5.13米
  • 主旋转头直径:16.36米
  • 尾桨直径:3.35米
  • 机舱尺寸:

    • 长度:3.84米
    • 宽度:1.88米
    • 高度:1.37米


  • 重量(未载物):5,263公斤
  • 飞行总重量:7,950公斤
  • 最大巡航速度:287公里/小时
  • 极限速度:361公里/小时
  • 垂直爬升速度(在海平面):915米/分钟
  • 实用升限:5,837米
  • 航程:600公里
  • 每架成本:590万美元

资料来源:Naval Air Warfare Center Aircraft Division


下面将会介绍如何在作战形势下使用“黑鹰”直升机。 提供军事或作战支援需要将大规模部队和辎重装备运送到飞机或地面机车一般无法到达的位置。“黑鹰”的设计思路就是为了执行此类后勤任务。由于具有较大的威力和灵活的配置,“黑鹰”可以快速地将数百公斤的装备、武器和十多名士兵运载到远方战场。







美军伞兵登上UH-60“黑鹰”直升机。
美国国防部国防可视信息中心供图
美军伞兵登上UH-60“黑鹰”直升机。


操纵UH-60L“黑鹰”需要配备三名机组人员,其中两名是飞行员,另外一名是机长。除了机组人员外,“黑鹰”还可以搭载11名全副武装的士兵。机舱底板上的多个固定器可以重新排布内部布局和座位布局,以适应不同的任务。







在一次培训课程中,一架受遣的UH-60“黑鹰”直升机盘旋在沙特阿拉伯王国苏尔坦亲王空军基地上空。
美国国防部国防可视信息中心供图
在一次培训课程中,一架受遣的UH-60“黑鹰”直升机盘旋在沙特阿拉伯王国苏尔坦亲王空军基地上空。








在“自由伊拉克行动”期间,一架 UH-60“黑鹰”直升机从建筑物的屋顶上运走一挺被摧毁的伊拉克防空枪。
美国国防部国防可视信息中心供图
在“自由伊拉克行动”期间,一架 UH-60“黑鹰”直升机从建筑物的屋顶上运走一挺被摧毁的伊拉克防空枪。


从外部,“黑鹰”使用其外部挂载系统(ESSS)来搬运其他物资。ESSS包括与机身机舱上方两侧连接的短翼。每个翼上都装有两个挂架,可以承受4,082公斤的外部负载,包括油箱、电子对抗(ECM)吊舱、16枚“地狱火”反装甲导弹(机内可另外装载16枚导弹用于重新装填)、枪械和布雷系统。通过机身下方的货钩可以装运重物,例如小型机车、大炮和大量物资。


在直升机座舱内,飞行员可以使用自动飞行控制系统,该系统结合了自动飞行和自动稳定的功能。导航设备包括:



  • AN/ASN-128多普勒搜索雷达(一种雷达测高仪,可以搜集高度信号,通过这些信号可确定地面特征)
  • 自动定向仪(ADF)
  • VOR/指点信标






士兵正在将一架美军UH-60L指引到“星座号”航空母舰的飞行甲板上。
美国国防部国防可视信息中心供图
士兵正在将一架美军UH-60L指引到“星座号”航空母舰的飞行甲板上。


尽管“黑鹰”的设计并不是像阿帕奇那样的攻击型飞行器,但它必须装配一定的武器,为任务组和乘员提供飞行和地面保护。下一节将会讲述“黑鹰”防卫用的内置保护装备和枪炮。 在跨越战场时,“黑鹰”无疑是敌方枪弹和防空炮火的醒目目标。既然是战斗中的一员,“黑鹰”就必须能够抵御这些中小型武器的攻击。







在一次演习中,一名士兵正准备用 HH-60“黑鹰”直升机的机载 7.62 毫米机关枪开火。
美国国防部国防可视信息中心供图
在一次演习中,一名士兵正准备用 HH-60“黑鹰”直升机的机载 7.62 毫米机关枪开火。



直升机的机身是用金属制造的;其他部件,包括底板、舱门和整流罩,是以复合材料制造而成。直升机的各接合部使用了整流罩,使这些位置呈流线型,以提高直升机的机动性和速度。


根据西科斯基的资料,为了在受到攻击时降低损坏程度,直升机自身对小型武器的枪弹和大多数中等口径、高爆炸性火箭弹具有一定的耐受性。一旦中弹,飞行员还可以使用一种自行填补、防坠加油系统,以及震颤飞行控制装置。此外,装甲座位和可以向外摇开的装甲边侧面板可以对飞行员提供保护。


在出现硬着陆的紧急情况时,能量吸收起落装置和座位可帮助保护机组人员和乘员。在垂直冲击速度达到11.6米/秒的情况下,“黑鹰”仍可以幸存下来。当尾桨出现故障或掉落时,连接在尾端的安定翼可以上下摆动,以帮助控制直升机。油箱上装有一个附加保护装置,当直升机从约20米的高度坠落时,该装置可以缓冲发生的冲击。坠机后,飞行员可以将舱门弹射出去,通过紧急弹出式窗口快速逃逸。 “黑鹰”不仅需要抵挡敌人的子弹和火箭弹,还必须带有一定的装备,使机组人员能够予以还击


可以部署两名机枪手来操纵机舱窗口上装配的两挺7.62毫米机关枪,以便在战斗中还手反击,或者为进出作战机车的战士提供保护。直升机还可以发射装备的“地狱火”导弹。某些类型的“黑鹰”直升机(如用做救护机的直升机)一般不装备导弹。救护机可以挂载装有医疗物资的吊舱。对于ESSS,还可以装备20毫米多筒机关炮和30毫米链炮。







在一次试验中,UH-60“黑鹰”直升机正在发射一枚AGM-114A“地狱火”空对地战术导弹。
美国国防部国防可视信息中心供图
在一次试验中,UH-60“黑鹰”直升机正在发射一枚AGM-114A“地狱火”空对地战术导弹。


由于“黑鹰”是针对越战时期的直升机的缺点开发出来的,因此可以说“黑鹰”是越南战争的产物。下一节将会讲述“黑鹰”的早期开发状况,以及美军为何计划将该直升机的使用延长20年。



































































“黑鹰”近期坠机事件
日期
地点

伤亡情况

详细信息
1/2003
阿富汗巴格拉姆空军基地

4名美国人身亡

MH-60;原因不明,有目击者称看到火箭弹袭击直升机。
2/2003
科威特(科威特市西北 50 公里处)

4名美国人身亡

UH-60
3/2003
纽约德拉姆堡

11名士兵身亡/2名受伤

UH-60;两架“黑鹰”遭遇硬着陆。
4/2003
伊拉克卡尔巴拉

7名美国人身亡/4名受伤

UH-60
5/2003
伊拉克萨马拉附近

3名美国人身亡/1名受伤

UH-60;坠机导致了一起事故。
9/2003
伊拉克巴格达

1名美国人身亡/1名受伤

UH-60
10/2003
伊拉克提克里特

5名美国人受伤

UH-60;直升机显然是由火箭推进榴弹击中的。
11/2003
伊拉克摩苏尔

17名美国人身亡/5名受伤

2 架 UH-60 受到攻击时相撞。
11/2003
伊拉克提克里特

6名美国人身亡

UH-60
1/2004
伊拉克费卢杰东南方

9名美国人身亡

UH-60
2/2004
澳大利亚昆士兰

6名澳大利亚士兵受伤

S-70A;硬着陆





直升机在第二次世界大战期间首次参战。从此,直升机的用途从最初的搜救和救护演化成了攻击武器的携带者(请参阅阿帕奇直升机工作原理)。根据“Black Hawk”作者Stephen F. Tomajczyk的观点,从战术上说,直升机是在越南战争期间,随着贝尔UH-1“休伊”易洛魁直升机的出现而得到进一步发展的。







在“自由伊拉克行动”期间,一架美国海军UH-1N“易洛魁”直升机正在侦察伊拉克迪瓦尼耶西部的军事建筑群。
美国国防部国防可视信息中心供图
在“自由伊拉克行动”期间,一架美国海军UH-1N“易洛魁”直升机正在侦察伊拉克迪瓦尼耶西部的军事建筑群。


陆军上校哈尔·摩尔制定了使用“休伊”直升机将部队遣送到战场,然后在战争结束时将士兵快速运回到安全地点的战术,使Tomajczyk对他赞赏有加。越战期间,摩尔本人以及他在德浪河谷进行的第一场重大战役中担当的角色,后来成了“We Were Soldiers”一书和电影的原始素材。







黑鹰直升机
美国国防部国防可视信息中心供图

由于有了越战期间直升机作战的成功经验,美国陆军试图开发出一种更先进的直升机,以便在战争中使用。尽管“休伊”直升机已经展示了在战场上运送部队的能力,但军方仍在探求一种新的设计,可适用于不同的配置,具备比“休伊”更大的威力,其噪音更小且机动性更高。后来,军方制定了多用途战术运输飞机系统(UTTAS)计划,旨在开发这种新型的运输直升机。


1972年,波音西科斯基同时获得了开发这种新型作战直升机原型的合同。四年后,西科斯基最终赢得了制造军用新型UH-60A直升机的合同。军用直升机的取名惯例是取用美国土著部落的名称,以表达对土著人的敬畏。根据这种惯例,UH-60A取名为“黑鹰”。


“黑鹰”于1978年开始服役,在1983年美国入侵格林纳达时首次投入战斗。从服役之日算起,“黑鹰”已有500万个小时的飞行记录。它曾经在巴拿马、西南亚、索马里、海地、波斯尼亚、阿富汗和依拉克运送过部队。







1983年在埃及执行演习的UH-60“黑鹰”救护机的空中拍摄后视图。
美国国防部国防可视信息中心供图
1983年在埃及执行演习的UH-60“黑鹰”救护机的空中拍摄后视图。(背景中显示的景物为大金字塔和开罗市。)


1989年,“黑鹰”增加了新的动力传动系。从此,该直升机的名称由UH-60A改为UH-60L。军方已计划了“黑鹰”将来的升级项目,主要集中在提高航空电子技术、增强生存能力和改善可靠性。这些改进项目可以确保“黑鹰”在美军武器库中至少保留到2025年。“黑鹰”的升级版之一,UH-60M,已在2007年投入生产。

如今,改装后的“黑鹰”能执行各种不同的任务。下一节将会讲述UH-60L衍生的某些改型机。
您可以将UH-60L看做该款直升机的基本版本。同汽车相似,您可以根据它的用途对其进行升级,或者组装不同的部件。美军各军种和许多外国军队都使用了“黑鹰”或其多种改型机中的某一种。







美国空军第33营救中队(RQS)的一架HH-60“黑鹰”直升机正在起飞
美国国防部国防可视信息中心供图
在泰国Korat AB基地的一次演习中,美国空军第33营救中队(RQS)的一架HH-60“黑鹰”直升机正在起飞,前往执行一项搜救任务。


下面列出了UH-60L衍生的各种改型直升机


























































改型机

使用者
SH-60F“大洋鹰”
美国海军
VH-60“行政运输”
美军海军陆战队
S-70A“国际鹰”
阿根廷、澳大利亚、巴西、文莱、智利、中国香港特别行政区、日本、约旦、马来西亚、墨西哥、摩洛哥、菲律宾、土耳其
S-70A“火鹰”
多个国家/地区
EH-60L Advanced Quick Fix
美国陆军
SH-60B“海鹰”
美国海军
MH-60L“弗克罗鹰”
美国陆军
MH-60K
美国陆军
HH/MH-60G“铺路鹰”
美国空军、空军预备部、空军国家防御部
UH-60Q“梅蒂瓦克”
美国陆军
UH-60L
美国陆军、美军陆军国家防卸部、陆军预备部、美国海关、卫生勤务队
HH-60H“战鹰”
美国海军 (SEAL)
HH-60J“掠夺鹰”
美国海岸防御部
HH-60L“梅蒂瓦克”
美国海军预备部
MH-60S“骑士鹰”
美国海军
*MH-60R“攻击鹰”
未来使用者:美国海军
* MH-60R 将会替代 SH-60B 和 SH-60F,该改型机已于 2005 年投入生产。





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