歐洲“虎”式直升機

歐洲“虎”式直升機

虎式直升機是德國和法國聯合研製的反坦克武裝直升機火力支援和護航直升機。 1978 年開始研製,1991 年首飛,1997 年、1998年開始裝備法軍和德軍。英國、澳大利亞也裝備該型直升機。

概述

歐洲“虎”式直升機歐洲“虎”式直升機
歐洲虎式(英語:EurocopterTiger,法語:L'EurocopterTigre,歐直編號EC-665)是法國和德國聯合研製,德國戴姆勒宇航和法國馬特拉宇航(1992年合併為歐洲直升機公司)生產的四鏇翼、雙發多任務武裝直升機,是世界上第一種將制空作戰納入設計思想並付諸實施的武裝直升機。虎式武裝直升機的空中機動性能、續航力、機炮射擊精確度均優於AH-64武裝直升機等美制武裝直升機,適合進行直升機空戰,整體武器籌載雖然不如美制武裝直升機,也仍足以勝任一般的反坦克、獵殺軟性目標或密接支援等任務;而在後勤維持成本上,虎式相較於AH-64、AH-1系列則擁有較大的優勢。虎式除了法國和德國使用外,現已外銷西班牙和澳大利亞兩國,名稱拼寫在使用各國稍有不同,在德國是Tiger,在法國和西班牙則是Tigre。

發展

1988年9月,法德兩國啟動全面研製“虎”式直升機計畫,以取代法國的“小玲羊”和德國的Bo 105直升機,並與歐洲直升機公司簽訂了研製5架基準型原型機(PTl-PT5)的契約。這些直升機包括2種類型:一種是法國HAP型,主要用於武裝偵察、地面支援、摧毀輕型裝甲和攻打直升機;另一種是德國PAH2/HAC型,主要用於反坦克。1991年4月27日,首架原型機首飛。
後來由於來自東方裝甲部隊的威脅減小,1993年用戶提出改進要求,用多用途型UHT代替反坦克型PAH2。這種多用途“虎”式直升機能夠執行武裝偵察、反坦克和直升機、掩護和作戰支援等任務,具體情況視攜載武器而定。
1995年,法德簽署準備生產HAP/UHT/HAC“虎”式直升機的諒解備忘錄,1998年,兩國簽署生產諒解備忘錄;1999年6月18日雙方與歐洲直升機公司簽訂生產契約,法國訂購80架(70架作戰支援型,10架反坦克型),德國訂購80架,全部是作戰支援型。隨後法德分別與MTU、德國發動機及渦輪機聯合公司、法國渦輪機械有限公司等簽訂研製MTR390發動機和“霍特”和“崔格特”飛彈發射裝置的契約,又與德國道尼爾公司簽訂研製數字地圖生成器的契約。主承包商歐洲直升機公司負責這些裝備和系統的整合。
“虎”式直升機在開始設計時就充分考慮了三個基本要素:低視覺、低的雷達反射和低的紅外輻射,以確保直升機在戰場上獲得最高的生存力,發揮武器及其火控系統的最佳效能,不額外增加機組人員的工作量和最大限度地降低成本。
研製工作關係到高性能個體裝備(武器、感測器和計算機)的高水平整合。乘員位置充分突出了最佳視覺效果;考慮到機組人員在低空、夜間和惡劣氣候條件下的工作強度高,因此在研製過程中選定了最佳的人機界面,從而使直升機在戰時具有高度的靈活性;利用先進的火控系統高效地摧毀目標;使用能發現敵方而不被敵方發現的被動感測器進行偵察;利用各種被動對抗措施獲得高的生存能力。歐洲直升機公司根據“虎”式直升機的重量、成本和工作方法來確定機體的最佳方案,例如提高裝備的可維修性、改善噴氣管以減小輻射,同時將所有的設計檔案都輸進CATIA計算機輔助研製系統,大大減少工程人員的工作量。
為了最大限度地減輕重量,機體的80%採用複合材料製造,機體與橫樑採用凱夫拉和石墨層壓材料製造,儀錶板採用帶有石墨和凱夫拉材料蒙皮的NOMEX蜂窩材料製造,直升機葉片採用複合材料製造,這些措施可最大程度地減小雷達反射截面積。
“虎”式直升機安裝2台MTR390渦軸發動機,額定功率960千瓦,耐撞油箱裝有抑爆和單向活門。該機採用傳統的縱列式座椅,鏇翼主軸或頂部安裝瞄準具。為了實現最佳的共用性並降低成本,“虎”式直升機的所有型號都源自基準型(PTl-PT3),基準型與研製工作和基本航空電子設備相一致,這包括連線數字地圖生成器的GPS/都卜勒導航系統、敵我識別裝置、電子對抗系統、無線電通信設備和導航系統等。使用精確自動飛行控制系統可大大減輕飛行員在惡劣氣象條件下的工作強度。
每架飛機的座艙內部配備2台多功能彩色顯示器,用以顯示來自射手瞄準具的圖像和來自數字地圖生成器的前視紅外以及視覺圖像。法國“虎”的乘員都配備頭盔瞄準具,用以顯示夜視鏡圖像和符號,飛行員還有平視顯示器。德國“虎”的乘員配備綜合雙筒頭盔瞄準具,用以顯示紅外圖像或來自綜合夜視鏡的圖像和符號。每個乘員都配備一套控制與顯示裝置,用來控制導航、通信和系統狀況。該裝置包括數據插入裝置,實際上它是一種在地面站預編好任務數據程式的可更換存儲器。
“虎”式直升機根據所攜載的任務載荷來確定型號。HAC和UHT反坦克型在鏇翼主軸上都裝備有“主神”瞄準具、紅外電荷藕合攝像機、雷射測距機;機首安裝有視角為40°×30°的前視紅外雷達。機上裝備4枚“西北風”空空飛彈(在HAC上)或4枚“毒刺”空空飛彈(在UHT上)。“西北風”裝有1枚3公斤的戰鬥部,射程6公里;“毒刺”裝有1枚1公斤的戰鬥部,射程5公里。這些飛彈都由控制柄進行飛行控制,捕獲目標則通過駕駛桿來引導手動或自動跟蹤的瞄準具來實現。
反坦克型可裝備“霍特”和“崔格特”反坦克飛彈,但攻擊時只能選用其中的一種。HAC和UHT能裝備用於空地火力支援的68-70毫米無控火箭和12.7毫米空空機槍。法國陸軍的作戰支援型可裝備一門射速為750發/分的30毫米自動炮、4枚“西北風”空空飛彈、44枚火箭加4枚“西北風”或68枚火箭,但攻擊時也只能選用一種武器。其中30毫米自動炮用於近戰,火箭用於中、遠程作戰,“西北風”用於對空作戰。機頂還安裝有“林鴞”瞄準具,瞄準具上帶有陀螺穩定平台、紅外攝像機、電荷耦合器電視攝像機、雷射測距機和直瞄式光學瞄準具。所有的機型都可外掛油箱以提高航程和運輸能力。
“虎”式直升機採用的導航系統包括2部三軸環形雷射陀螺儀、2個地磁儀、2台空中數據計算機、l部都卜勒雷達、無線電測高儀、全球定位系統和一組低空速感測器。預警電子戰系統包括雷達告警接收機、雷射告警器、飛彈發射探測器和評估系統。

設計特點

機體設計

虎式直升機的構型包括四葉片主/尾鏇翼、類似法國虎式HCP型
義大利A-129武裝直升機的縱列式階梯狀雙人座艙、後三點固定式起落架等。階梯狀的座艙可提供后座較佳的前方視野,其中駕駛席位於前座,武器控制員則位於后座。虎式在設計之處便著重三項基本要素:強化隱身能力以及戰場存活率、提高武器與射控系統效能以減低人員負荷、優良的整體後勤系統以降低生命周期成本。為了減輕重量、增加強度並減少雷達截面積(RCS),虎式直升機有80%的機體由複合材料製作,其中複合材料的骨架以及蒙皮由Kevlar製造,機身並大量使用Nomex蜂巢結構以減輕重量,抵抗戰損以及鹽分環境的能力也比金屬機體強。
虎式的設計非常重視降低被偵測到的機率,機身使用紅外線訊號抑制塗料,雷達截面積與紅外線訊號都儘可能降低最低,整架直升機的正面截面積非常小。虎式直升機的正面RCS低到讓民用商業航管雷達無法發現,而且號稱為RAH-66級別直升機服役前RCS最低的武裝直升機。虎式的機體結構極強,並很重視生存性,人員座艙與發動機艙等重點部位的裝甲經過強化,可承受23mm炮彈的命中,主鏇翼與尾鏇翼則分別能承受12.7mm以及7.62mm機槍子彈的攻擊;此外,起落架的強度與吸震能力良好,即便機身以6.5m/s的高速著地頂多也只有輕微損壞,以10m/s的速率墜落也能保證人員生命安全。

動力設計

動力方面,虎式採用兩具腓德烈斯哈芬(MT虎式正在拆解的動力部分
U)、透博梅卡(Turbomeca)與羅爾斯·羅伊斯(Rolls-Royce)合作發展的MTR-390渦輪發動機,每具持續最大出力為1171馬力,最大出力達1285匹馬力;而齒輪箱也比照美軍直升機的標準,即便潤滑油完全漏光還是能持續運作30分鐘,讓飛行員有充足的時間駕機降落於安全地帶;此外,虎式直升機採用自封油箱,並有惰性氣體產生器將惰性氣體灌入油箱中以減低受損時起火爆炸的危險。為了增加存活率,確保受損時不至於於喪失所有機能,虎式所有重要迴路、導航、飛控、通訊與動力系統均採用分離式雙重獨立備份設計。
此外,虎式直升機還有在核爆、核生化(NBC)污染以及電磁脈衝(EMP)環境下作業的能力。為了降低紅外線訊號,虎式的發動機排氣口設有冷卻裝置,此外排氣口朝向上方,降低被地面單兵肩射紅外線制導防空飛彈鎖定的機率。

鏇翼設計

虎式直升機採用無鉸式四葉片鏇翼系統,靜態展示的虎式HCP型其鏇翼葉片直接固定在槳轂。相較於傳統全鉸式(全關節式)鏇翼通過擺動鉸與揮舞鉸來吸收鏇翼葉片運作時產生的擺振(前後運動)與揮舞(上下擺動),無鉸接鏇翼則是透過鏇翼根部或槳轂支臂的彎曲形變來吸收擺振與揮舞限向。相較於傳統全鉸式鏇翼,無鉸式鏇翼的結構大幅簡化,操控時的機械遲滯降低,靈敏度因而增加不少;不過槳轂與葉片在彎曲動作中將承受很大的負荷,因此必須由高韌性、疲勞強度高的複合材料或鈦合金製造,所以無鉸接鏇翼技術在70年代以後才邁入實用化。
軸向變距鉸來牽動鏇翼葉片進行變距操作,而虎式的無鉸接鏇翼系統則用一種新開發的彈性軸承來取代軸向鉸,不僅操控反應更加敏捷,維修工作也更為簡便。虎式的鏇翼葉片由複合材料製造,其形狀經過減噪設計,飛行時的噪音比民航機噪音的ICAO標準還低5~6分貝。

座艙設計

航電方面,歐洲直升機在2002年4月3日正式確定由EADS旗下的Dinel公司作為第一批160架虎式的航電設備供應商,包括Eurogrid數位地圖系統(2003年起交付)等。虎式擁有先進的操作界面,駕駛席與武器控制席的操控台雖有所不同,不過都擁有兩具由ThalesAvionique與VDOLuftfahrtgerateWerkGmbH發展的彩色多功能平面顯示器,可顯示紅外線、電視攝影機等偵測裝備的畫面或者Dornier/VDOEurogrid電子地圖系統的影像。Eurogrid數位地圖能選擇不同的顯示比例以及彩色地貌圖,與資料傳輸系統和機上感測系統整合後,數位地圖能一併顯示標示地貌信息以及其他友軍、敵軍單位位置,讓機員充分掌握戰場的環境與動態。式頭盔顯示瞄準系統(Helmet-MountedSight,HMS),飛行控制席還有一具抬頭顯示器(HeadUpDisplay,HUD);Topowl頭盔顯示/瞄準器的構型與美國AH-1Z的頭盔顯示瞄準系統類似,可將經過整合的飛航信息顯示在面罩上,以減輕人員的工作負擔;Topowl頭盔瞄準器還可帶動瞄準儀與武器系統。而德國版虎式則配備馬可尼(GEC-Marconi)的整合式日夜頭盔顯示/瞄準系統(IntegratedDayandNightHelmets),功能與法國虎式的裝備類似。虎式的兩個操作席都配備相同的顯控單元(ControlandDisplayUnit,CDU)。

電戰設計

電子戰方面,虎式配備EADS研發的電子戰套件(ElectronicWarfareSuite,EWS),以Thales的中央處理器為核心,整合有雷達警告器、雷射警告器、飛彈發射警告器以及來襲飛彈測量系統等,而EWS亦被德法合作的NH-90中型多用途直升機採用。虎式擁有先進的導航系統,整合有ThalesAvionique研發的先進三軸雷射陀螺儀、BAE加拿大分部(BAESystemsCanada)的CMA-2012都卜勒導航雷達、GPS全球定位系統、雷達高度計、低速空速偵測組件、兩具磁力計以及兩具飛行資料計算機等。
此外,虎式還擁有具備保密能力的數字資料傳輸系統。虎式的前后座都使用手不離桿總距桿及周期變距操縱桿(HandsonCollectiveAndStick,HOCAS),將許多常用開關整合於操縱桿上,機員使用這些機能時不需要將手離開操縱桿,大幅減輕了操作負荷。

服役事件

進駐阿富汗
在2009年初,法國陸軍決定派遣3架虎式HAP直升機長期駐紮阿富汗,執行反游擊作戰、護航以及戰場偵查等任務,成為第一批投入實戰任務的虎式直升機,這三架直升機於7月26日抵達,8月開始值勤。法國陸軍航空隊對於虎式HAP在阿富汗的表現十分滿意,操作顯示虎式HAP的動力充裕,在炎熱的阿富汗夏季也能以6.4噸級的全備作戰構型起飛;在此種武裝構型之下,虎式HAP攜帶兩具火箭發射器與數百發30mm機炮進行戰場壓制,並且能飛行2.5至3小時。另外,法國陸軍也發現,在必要情況下,虎式直升機前起落架支撐臂的設計能讓兩個人攀附坐穩其上,法國陸航認為這項功能可用於搜救被擊落的飛行員並將之+撤離戰場,不過截至目前仍無機會進行實地驗證。

由於歐洲各國在本世紀初國防預算普遍面臨緊縮,虎式直升機的交機進度十分緩慢;至2010年中,法國陸航僅擁有23架虎式HAP,其中又只有7架擁有“StageoneLevel”完整功能,適合擔負實戰任務;再加上還要支援法國本地的飛行員訓練,因此在阿富汗的作業輪調與運補比較吃緊。至2010年7月,法國陸軍虎式在阿富汗累積了1000飛行小時。在2011年2月4日,一架法國陸軍虎在阿富汗坎大哈以東30英里處失事迫降,不過兩名飛行員只受到輕傷。在2012年12月中旬,德國陸軍正式決定派遣四架虎式直升機至阿富汗,其中2架保持出勤,2架為預備機,2013年2月起達成完整值勤能力。

參戰利比亞
在2011年初,利比亞國內發生大規模反政府民眾活動,結果遭到利比亞元首卡扎菲以武力鎮壓,隨後爆發內戰;在2011年3月17日,聯合國安理會通過對利比亞實施禁航區,阻止卡扎菲勢力對反抗軍與反對人民的攻擊,美國、法國、英國等西方國家遂從2011年3月19日開始對利比亞發動空襲,稱為奧德賽黎明行動(OperationOdysseyDawn)。在同年5月17日,法國將包含虎式HAP在內的12架陸軍直升機以海軍西北風級兩棲攻擊艦雷霆號(TonnerreL-9014)輸送前往利比亞,強化對卡扎菲的地面攻擊,這是聯合國通過武力介入利比亞之後,參戰國首度出動武裝直升機進行作戰。

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