
陆军空中武器组(Army Air Weapons Team)利用两架Block III型原型机在尤玛进行了六天五夜的任务飞行,共飞行了70小时。
2010年3月中旬,首架AH-64D“长弓阿帕奇”直升机在波音公司平顶山(Boeing’s Mesa)进行了Block III型增强型航电系统和性能改进试验。27号成品机(PVD027)是两架换装了Block III型航电系统、并于去年11月在尤玛试验场(Yuma Proving Grounds)进行过少数用户测试后的直升机之一。如同203号成品机(PVD203)一样,该机能够使美国陆军飞行员在模拟战场环境中驾驶替代的无人机系统(Unmanned Aircraft System,UAS),并能通过“阿帕奇”座舱里的显示器察看无人机发回的图像。与此同时,1号成品机(PVD01)上的机体结构测试在换装新的传动装置、主旋翼桨叶和发动机后,也开始了试飞,这些改进将极大增强“阿帕奇”的性能。今年初夏试飞的复合型“阿帕奇”Block III将在陆军中服役到2040年。陆军副参谋长詹姆斯 D 瑟曼中将(Lt.Gen. James D. Thurman)在今年年初的美国陆军协会(AUSA)专题讨论会上宣布:“当我们取消科曼奇计划时,这已发展到第二代。”
AH-64D Block III大批量生产(Full Scale Development,FSD)不但升级航空电子设备的同时改进了传动系统,而且使用了加装PVD01机和AH-64A地面测试机上的仪表设备。第二架航空电子测试机将在今夏末进行结构升级改造,完成FSD后继续进行飞行测试。(PVD01号机到寿时将退役。)
今年夏天决定小批量试生产(Low Rate Initial Production,LRIP)首架2011年10月交付使用的成品机。陆军将于2012财年用五架Block III型的LRIP机和四架Block II型“阿帕奇”在沙漠地域上进行连级规模的初始作战测试和评估,而大批量生产(Full Rate Production,FRP)决策有望2012年底作出。有关FRP的里程碑C决策要求:Block III改进型要达到七级工艺成熟水平(Technology Readiness Level 7),并具有更多可用功能进行验证和测试,并随附属系统的升级不断集成新的硬件和软件。
到2025年交付的634架AH-64D“长弓阿帕奇”Block III 将为陆军提供更强的杀伤力、更好的高热气候性能,以及比现在的Block II型直升机更低的使用与维护(Operating and Support,O&S)成本。Block III型强大杀伤力和高生存性的关键因素是能与其他空中和地面单位互连互通,生成并共享公共作战图像(Common Operational Picture,COP)。数据综合软件收集机上和机外传感器数据,发送给认知决策辅助系统,帮助“长弓阿帕奇”机组人员根据周围的威胁设定飞行路线,加快作出战术决心。
现在的“长弓阿帕奇”已装有数字化的联通设备。Block I型“长弓阿帕奇”能通过改进型数据调制解调器(Improved Data Modem)与史崔克战车交换信息。Block II型将范围延伸到卫星通信和增强型精确位置报告系统(Enhanced Precision Location Reporting System)。部分精选出来的Block II型机具有洛克希德-马丁公司开发的从无人机上接收视频并协同组队二级能力(Video from Unmanned Aircraft Systems for Interoperability Teaming-Level 2,VUIT-2),并可随时查看无人机上传感器信息。Block III型装有收发同步更新的图像和情报的宽带,并能以四级水平操控无人机系统。
“长弓阿帕奇”Blcok III型因具有强大的网络能力,因此保留了大部分“人-机”交互界面。波音公司的“阿帕奇”首席工程师约翰 斯奇勒(John Schibler)对此解释说:“其中一个要求就是,如果你是一名陆军飞行员,料定你也想再看到并喜欢Block II型机上采用的界面。你仍使用同样的显示器……不过,可能换了个不同的开关或多了两项功能,但基本上看起来同过去完全一样。”波音公司的美国官方“阿帕奇”项目主管汤姆菲勒(Tom Filler)接道:“我们建造这架直升机的时候,他们从平顶山来到这。带来了训练前景,这些东西能够直接应用到战士身上。”有限的几个用户试飞员在仅仅经过四五个小时的飞行训练后就驾着他们的新一代直升机飞到尤玛。
利用先进的战术模拟原型机和联合战斗及战术模拟器进行计算机作战模拟,得出结论:Block III型攻击直升机在沙漠地域飞行对抗现代化正规军时,毁伤能力是Block II型的两倍,生存性是它的12倍。在对抗非正规军时,Block III 型AH-64D在城市地域飞行证明了其杀伤力是Block II型的三倍,而生存性也优于Block II型,在城市上空飞行,该机很少损失,即使存在Block II型清除的现代红外和无线电频率便携式防空系统(Man-Portable Air Defense Systems)。
甚至在没有取消未来战斗系统(Future Combat Systems)时,能够互操作的Block III 型“长弓阿帕奇”增强了态势感知,提高了空-地战士的生存性。在与盟国部队一起进行模拟网络中心战(Network Centric Operations)时,Block III型攻击直升机的生存性是未装有网络中心设备的 “前辈”的三倍。此外,四级无人机操控水平使得Block III 机组成员能将无人机送入高威胁地区,查看和中继无人机系统的图像,而此时他们的直升机却可以停留在伤害范围外。
Block III型也引入了开放的系统架构,具有额外的产量和不断增长的处理能力。菲勒先生注意到,“在Block II型构造里,你开始有了一点思考,你不能再为这款机增加系统了。而如今Block III型替换了全部基础……它给予你一个将来你会遇到的重要性排序。”
开放式体系
开放式体系中有商业现货供应(Commercial Off The Shelf)的硬件部分,以及相分隔的软件部队使得该机升级或相关系统植入更便捷、耗费更少。Block I型AH-64D有21个不同的处理器,其中5个在首份多年前签订的产品合同到期时废弃。Block II型使用了三个多余的专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits)板,作为专门的显示器处理器、系统处理器和武器处理器。Block III型只装有一个专门的商业现货供应的任务处理器,源自有人/无人驾驶通用结构处理器(Manned/Unmanned Common Architecture Processor,MCAP)。MCAP这个设想使得测试用“阿帕奇”265号成品机(PVD265)可以与其他空中和地面单位共享数据,这已在2008年的联合远征兵力试验(Joint Expeditionary Forces Experiment)中证实。
两块产自以色列埃尔比特(Elbit,Israel)代表型产品的Block III 型处理器,使得27号成品机(PVD027)和203号成品机(PVD203)在有限用户测试中接入了网络。功能强大的新式计算机使得在生产Block III型直升机中降低了同样开放式体系主机的费用。菲勒先生评价道:“那款让你能够操控直升机的软件已通过审查,它能起到作用。你将使交流达到一个全新的层次,也将使武器达到一个全新的层次……”
Block III型“长弓阿帕奇”的联网潜能在随后的以及演习中已得到证实。去年十月在迪克斯堡(Fort Dix),一架“长弓阿帕奇”使用陆军的宽带联网信号(Wideband Networking Waveform,WNW)进行文本、语音和视频传输。一款可替换联合战术无线电系统(Joint Tactical Radio System,JTRS)将直升机与其他空中和地面装备、或某个固定的战术行动中心(Tactical Operations Center)准确无误地“捆绑”在了一起。
Block III型“长弓阿帕奇”在第四批量产阶段将与JTRS无线电集成。航空电子系统测试机装上了新式“雷神”公司(Raytheon,音译——译者注)的ARC-231VHF/UHF/LOS三波段无线电台和按需分配多址卫星通信(Demand Assigned Multiple Access Satellite Communications,DAMA SATCOM)电台,以补充通常Block II型机的上的通信套件。经过计算,在Block II型机上转换频率要拨动七个转换开关。Block III型机上产用全新的软件改变了这种面貌,使得无线电和信道转换更自动化,同时简化了流程,更具效率。据斯奇勒先生所说:“以前有如此多的无线电台,如此多的通信线路,现在非常容易地实现整体化了。”
AH-64D Block II 型机已经出场,机上装有Symetrics工业公司开发的IDM-304改进型数据调制解调器,用来处理交通数据和通过不同无线电台获得的图像。而IDM-304B瞄准Block III型集成要求,处理器至少比原来快16倍,并在记忆容量方面增加了4,000-fold,更强大的输入/输出功能,用于联合战术无线电系统(JTRS)和其他新的无线电台。Block III型上与JTRS相适应、并能处理大块数据的机体和任务处理器已在尤玛的有限用户测试中得到证实。
Block III型“长弓阿帕奇”也将得益于机顶安装的诺斯罗普 格鲁曼公司(Northrop Grumman)开发的APG-78毫米波火控雷达。一款新的雷达电子组件(Radar Electronics Unit,REU)结合双线替代组件(two Line Replaceble Units),使得雷达重量由400磅削减到80磅。Block III型的雷达集成了新的处理器,在尤玛进行的扩展范围测试中瞄准主动探测器增加探测和分类范围50%以上。
机顶安装的雷达天线屏蔽罩也是无人机系统战术通用数据链组件(UAS Tactical Common Data Link Assembly,UTA)的源头。UTA是一种双路的、高带宽数据链,用于试验四级无人机控制水平,并接受传感器图像。洛马公司(指的是Lockheed Martin)在AN/APR-48A 雷达频率干涉仪(Radar Frequency Interferometer,RFI)方面做了很多工作,其间奔着扩展阿帕奇上顶部安装其他的传感器频率范围的目的,提出了被动距离修正性能。联合空对地导弹(Joint Air to Ground Missile,JAGM)在竞争开发过程中,应当达到从旋翼机上发射后飞行16公里的目标,在末端飞行阶段依靠半主动激光、红外图像或毫米波雷达制导。
从Block II 型到Block III型最初没有变化的是洛马公司(指的是Lockheed Martin)开发的“箭头现代化目标获取与指示及飞行员夜视传感器(Arrowhead Modernized Target Acquisition and Designating and Pilot Night Vision Sensor)”,型号为ASQ-170 及AAQ-11,已经显著增强了“阿帕奇”机队的性能。高分辨率的目标指示传感器带有热成像探测技术,给予“阿帕奇”三方面的视觉:多目标跟踪、激光焦点跟踪和内部轴线校准。
据斯奇勒先生所说,“他比老式的目标获取与指示系统(Target Acquisition and Designation System,TADS)/飞行员夜视传感器(Pilot Night Vision Sensor,PNVS)精确地多,这就是你见识到的令人惊异的不同。”一台可重复充电的摄像机(charge-coupled device camera,简称CCD摄像机)提供了白昼电视图像,以及一台新型TADS电子显示与控制器提高了目标分辨率和态势感知能力。集成图像增强器到人用飞行员夜视系统上的计划,恐怕要等到以后Block III批量生产时实现了。
“阿帕奇”生存性设备已零敲碎打各有进展。编配到战区的AH-64D直升机已装有BAE公司开发的AAR-57通用导弹告警系统(Common Missile Warning System),与Symetrics公司的ALE-47改进型反制分配器“捆绑”在一起。BAE公司的ALQ-212先进威胁红外反制系统(Advanced Threat Infrared Countermeasures)装有多波段干扰激光,能征对久经考验的单兵携带防空系统(MANPADS-Man-portable air defense system,译者注)提供主动保护。波音公司在随后的Block II 型机上引入了飞行器入门级处理器(Aircraft Gateway Processor),完全集成了飞行器生存性设备(ASE-Aircraft Survivability Equipment,译者注)功能。
多路远程终端部件(Multiplex Remote Terminal Units)过去长时间都是将分布式“阿帕奇”系统与军标-1553B(MIL-STD-1553B,MIL-STD为Military Standard军用标准的缩写。译者注)数据盒相连,到了Block III型上让位于六个飞行器接口部件(Aircraft Interface Units,AIU),此举也取消了许多导线。据斯奇勒先生所说,“因为你有了这种分布式性能,再也不必使用一团又一团的双绞线了。你能充分利用飞行器接口部件,此举明显减轻了重量,而且在野战后勤条件下装配和维护也方便了许多。”Block III型AH-64D保留了军标-1553B数据盒的前身,但以商用高性能标准串行数据总线(FireWire-a standard high-performance serial bus for connecting devices to a personal computer,译者注)分布式循环体系结构(distributed loop architecture)进行加强,以实现与新的任务处理器间更快地通信。
为期三周的有限用户测试期间,两架Block III 型航点系统原型机在六天五夜的任务想定中共飞行了70小时。陆军飞行员对四级无人机操控水平、头盔显示器磁性头部跟踪器、蓝方部队(原文为Blue Force,指的是美国军方人员-US military Pensonel)跟踪器、雷达电子部件、导航措施,以及语音和数据通信进行了评估。他们的报告提供了一份用户视角的有关互操作性、航空电子性能、以及任务可靠性的描述,这些措施将有助于Block III型系统集成的最后成功。
结构与性能
阿富汗的多山地形强调直升机高热环境性能的重要性,Block III型AH-64D必须带着3,400磅(约1,542公斤)的油料和弹药在白天温度为95华氏度(35摄氏度)下保持无地效悬停6,000英尺(1,829米)。新的性能基准指标驱使着空气动力学、发动机功效、传动系统和机体结构的改良。1号成品机(PVD01)仅保留了“阿帕奇”上的全部仪表,成为首架带有复合材料主旋翼桨叶、分扭矩传动系统、更强力的发动机和其他方面性能提高的直升机。到2010年3月中旬,Block III型机体结构测试机已完成了30%的设计飞行拉力测量。
最初的“阿帕奇”传动装置在不缩短它的5,000小时寿命下功率不能超出2,800马力太多。同样的问题,Block III型的传动装置来自北星航空航天公司(Northstar Aerospace),额定功率是3,400马力,寿命10,000小时。“如果我们需要提高功率,你必须拿寿命交换。”奇勒先生说。作为新的传动系统资质的一部分,1号原型机传动装置远超出了每50小时检查一次。Block III型地面测试机的驱动部分每飞行一小时就得检查两个小时,而且测试了传动装在战时损耗情况——200小时平时运行等于100小时的飞行时间。
新的传动部件及发动机鼻部队的齿轮箱是由一台通用电力公司(General Electric)开发的T700-GE-701D发动机驱动,并装古德瑞奇公司(Goodrich)公司开发的增强型数字化电子控制器(Enhanced Digital Electronic Control Unit)。-701D型发动机比装在Block II型AH-64D上的发动机动力强劲4-5%,并装有新的健康监控功能(health monitoring functions)装置提高了耐久力。Block III型“阿帕奇”的维护层次从三级维护降二级维护,这部分原因正是这个健康监控系统的作用。而-701E型发动机带有全权数字化电子控制(Full Authority Digital Electronic Control)功能,只能等待陆军的决策在UH-60M“黑鹰”改进型上安装使用了。
带有铝合金材料、钢蒙皮的主旋翼桨叶自从“阿帕奇”AH-64A型以来就一直使用而没有变化。桨叶脱落的平均时间通常达不到桨叶2,000小时的设计寿命。Block III型AH-64D引进了复合材料主旋翼桨叶(Composite Main Rotor Blades,CMRB),采用了碳纤维材料、玻璃蒙皮、钢材料的耐腐蚀带和连接末端保护罩。比金属材料桨叶制造更便宜,复合材料桨叶能够飞行平均4,000小时,从开始脱落到完全脱落达到了10,000小时的设计寿命。Block III型的目标是达到无限寿命的桨叶,以适应更高的操作重量。现在的“阿帕奇”桨叶设计目标是总重14,450磅(6,555公斤),但AH-64D能最高达到17,000磅(7711公斤)起飞上限重量,而且Block III型能增长到总重17,500磅(7,938公斤)。
“阿帕奇”Block III型采用加固的机舱和减少配线后,机体总重量已降到空重目标之下,丰富的空余得以谨慎地保留。“我们积极地控制着这种构造(的重量),”斯奇勒先生解释说,“用户对于新技术的渴望总是无法满足……当他们发现阿帕奇现在的状况,他们更趋向于想再增加某些东西。”比如,“阿帕奇”Block III型上的复合材料水平安定面,除去了16磅(7.3公斤)的金属,包括压舱重量减少在内,而总体上产生了四倍的富余空间。今年年初全复合材料的尾梁和垂尾结构测试最终完成,但仍保留了短期的配件已备以后Block III型的批量生产。
“长弓阿帕奇”Block III型仍旧是一款可以改造的项目,或多或少得益于Block I型和Block II型的锤炼,才成为一款全新的直升机。小批量试生产(LRIP)改造后的Block I 型AH-64D,采用了“翻新”的机体结构、起落架、座舱盖、环境控制系统、组装的垂尾、显示器以及其它结构或者系统。战时利用仍然意味着大量“阿帕奇”机体将使用到设计10,000小时疲劳寿命的一半时间就要返厂。大批量生产(FRP)开始于以新的金属材料机身改造部件的时刻。陆军估算了翻新“阿帕奇”机身比全部新造便宜63%,甚至包括重要资产清单上的刚从韩国(KAL-Key Assets List)生产的新机身。选用复合材料的机身和蒙皮能够延长“阿帕奇”的结构寿命到1,4000小时。
波音公司去年交付了73架“长弓阿帕奇”Block II型机,包含美国陆军战时替换机和国际订单。当前Block II型机的生产计划一直延伸到2013年,每月生产4-5架。Block III型“长弓阿帕奇”将补充次要的、平行的生产线,而且美国陆军预期已每年交付固定的48架机。
波音公司更深入的“长弓阿帕奇”改进计划瞄准了以后Block III型的量产阶段。熟悉的“长弓阿帕奇”座舱将给机组成员带来更高的工作负荷。一款全新的机组人员工作站带有更大的头部下视显示器、具有语音指挥性能,全面部显示器仍处在为下一型“阿帕奇”研制当中。