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[转帖] 外国的直升飞机文章

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发表于 2014-12-31 17:42:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

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美国[color=rgb(68, 68, 68) !important]直升机工业基础
钟立胜

  本文主要根据美国直升机学会(AHS)执行董事雷持-福莱特(M.E.Rhett Flater)2003年3月在美国国会众议院军事委员会所作的演讲报告编译而成,主要介绍了美国及欧洲发达国家在直升机市场、基础性直升机研究以及未来直升机技术发展方向等方面的情况。

  (一) 美国直升机工业

  美国各主要主机制造厂商:达信集团贝尔直升机公司、波音公司(直升机)以及西科斯基飞机公司,2002年在直升机方面的年收入均在17至28亿美元之间。这些厂商在过去五年间每年的直升机销售总额在50亿至66亿美元之间。2002年各主要主机厂商的直升机销售总额为66亿美元。在过去五年间各主要主机制造厂商每年的就业情况为二万四千至二万七千人左右,2002年美国各厂商在全球的就业人数为二万四千一百八十二人。

  波音公司的直升机全部销往军方。西科斯基既制造军用直升机,也制造民用直升机,其民用机有S-76以及S-92。贝尔直升机公司军用民用直升机的销量一直以来都是各占50%,但最近三年期间其民用/商用直升机的销售出现轻微下降。这部分可归咎于经济下滑,但来自欧直以及其它非美国直升机制造厂商的竞争也是原因之一。

  美国直升机工业也包括一大批分子系统的供应厂商,其专业领域涵盖动力装置、航空电子、通信以及武器等。近来的直升机工业预测预计十年间全球直升机市场将超过一万架机。预计一些受到政府支持的欧洲分子系统供应厂商将加强对美国供应厂商竞争并进而完全占据这个市场,这些厂商包括BAE系统公司、透博梅卡以及泰勒斯(Thales)。

  美国各主要主机制造厂商对外国进行的军用直升机销售约占其全球总销售额的三分之一。在第一次海湾战争中,美国军用直升机成功展示了其先进的军事技术。受这一因素的推动,二十世纪九十年代美国获得了大量的国外军用直升机定单,美国的直升机厂商也因而可以充分维持直升机生产线的运转。如果没有这些定单,波音公司的CH-47 “支努干”重型运输直升机生产线以及西科斯基的UH-60 “黑鹰” 中型运输直升机生产线均将出现萧条。贝尔公司将AH-1W“超眼镜蛇”售给台湾也使其保留了该机型的生产能力,这样贝尔公司因而可以为美国海军陆战队进行AH-1 Z以及UH-1Y的生产(或翻新)。依据航空工业协会(AIA)的统计,美国在2000年的全部直升机出口额为7.639亿美元。美国直升机工业对经常项目贸易差额的净贡献为2.746亿美元。

  关键的美国军用项目包括:V-22“鱼鹰”,该机将用以替换海军陆战队的CH-46 (该型直升机从二十世纪六十年代就已服役);陆军的RAH-66 “科曼奇”;海军的MH-60R以及MH-60S型“海鹰”;陆军的CH-47F“支努干”、UH-60M“黑鹰”及AH-64D “长弓-阿帕奇” (全部均为翻新项目);海军陆战队的AH-1 Z/UH-1 Y。“鱼鹰” 由贝尔公司和波音公司共同制造,现在正在低速生产。RAH-66,由波音和西科斯基共同制造,依然处在工程与制造研制阶段(EMD)。AH-1Z/UH-1Y仍在进行试飞。

  美国是世界上最早研制直升机的国家之一。因此过去十五年对美国而言不存在任何所谓的“新起点”。美国直升机工业在某种程度上依然兴盛的原因是美国仍然有不少直升机翻新改造项目。

  (二) 欧洲直升机工业

  相比较而言,欧洲主要直升机主机制造厂商如阿古斯塔?韦斯特兰以及欧直公司在2002年的销售额分别为24亿和25亿美元,比上年均增长12%以上。

  欧洲直升机制造厂商近年来推出了几个新的产品与美国直升机进行竞争,过去十年中仅欧直公司就推出十个新设计的产品。在军用直升机市场中欧洲厂商推出的新产品包括阿古斯塔?韦斯特兰的EH-10中重型海上运输直升机、欧直(法德)、阿古斯塔?韦斯特兰(英意)、福克(荷兰)以及西班牙航空航天公司(CASA)等公司的NH-90以及欧直和波音“阿帕奇”竞争的“虎”式直升机。在民用市场,欧洲厂商推出的新产品包括阿古斯塔A-109、欧直EC-120、EC-135、EC-145、EC-155以及EC-225,几乎所有这些机型均以贝尔直升机公司的民用产品为竞争对象,抢占贝尔直升机公司的市场份额。欧洲厂商的军用直升机产品逐渐占据了欧洲市场并越来越多地争取到国际市场定单。例如,NH-90和EH0101在“北欧竞标”中击败了西科斯基的S-92;NH-90也被德国、法国以及多数西方国家(除英国与意大利选择EH-101之外)选中作为其中型运输直升机。2002年,欧直的“虎”式直升机击败波音“阿帕奇”赢得了澳大利亚的攻击直升机项目(22架机) ,这是“虎”式直升机首次获取欧洲以外的定单。

  欧洲直升机制造厂商现在越来越积极主动去获取国际定单并数次在国际上打败美国制造厂商。欧洲的技术与美国的技术一样先进,在某些方面比美国技术还要先进:欧洲厂商在桨叶设计、复合材料、无轴承主旋翼、传动系统设计、传感器、状态与使用监测系统(HUMS)等方面取得了长足的进步。欧洲公司在整合机身、发动机以及系统方面的能力与美国公司不相上下。

  军用直升机市场本质上是全球性的。要将产品销往国外,航空公司必须对采购直升机的国家提供重大的经济补偿。因此.欧洲直升机制造厂商现在正与美国主要的防务公司组成团队以满足未来美国国防部的需要。例如,阿古斯塔?韦斯特兰近来与洛克希德?马丁公司组成团队提供美国型EH-101(US-101)。与此相似,美国直升机制造厂商也正与欧洲直升机制造厂商组成团队。例如,波音公司与阿古斯塔-韦斯特兰公司及BAE系统公司组成团队将AH-64D“长弓阿帕奇”售给英国陆军。

  与美国相比,欧洲各国当政政府一贯并很大幅度地对直升机方面的研究与研制进行补贴。例如,法国的直升机研究资金由军方提供64%,由政府的民用部门提供36%。以上这些资金中,34%用于支持性基础研究,66%用于技术及研制项目。与美国相比,欧洲各国政府拥有的试验设施更新,更具最新的技术水平。例如荷兰DNW风洞、意大利帕多瓦(Padua)的航空研究中心(CIRA)新坠毁试验设施以及其新的冰风洞。俄罗斯茹科夫中央空气与流体力学研究院(TsAGI)有三个大的低速风洞,广泛用以研究直升机旋翼以及完整的构形,如T-101、T-104及T-105。欧盟也通过欧洲委员会的“框架性计划”对其成员国基础研究资金进行补充。在六个欧盟框架性计划(2002~2006)中,欧盟对航空研究提供的补充性资金每年增至近10亿美元。

  此外,在欧洲以外的地方,如印度、中国、日本和韩国也新建了许多直升机研究中心,这些研究设施均是由政府出资建立起来的。另外,加拿大也通过其TPC资金计划继续支持本国的直升机技术发展。

  (三) 美国基础性直升机研究在下降

  在2001至2003年期间,美国国防部和美国国家航空和航天局(NASA)进行直升机研究的经费由1.136亿美元降至0.563亿美元,这很大程度上是因为NASA未能给直升机研究提供资金。

  美国国家航空和航天局NASA和美国国防部在直升机研究方面所作的长时期的努力,尤其是陆军与NASA达成的联合协议,现在处在严重混乱之中。由于面临内部的财务预算压力,NASA已取消了其所有在2002、2003以及2004财政年度的直升机研发工作。面对正在强劲增长的欧洲直升机工业,美国未来在军用与商用直升机技术研发方面的竞争力正在经受严峻的考验。如果这种趋势继续下去,美国国防部可能最终得依赖于非美国的供货厂商来满足未来部队的机动能力要求。因此可以预计,美国国会最终将会对NASA及国防部的研发工作进行协调并恢复对陆军与NASA的直升机联合研发提供资金。

  美国航空工业面临的一些重大问题均会对美国直升机工业产生影响:

  ●美国航空工业出现重大劳动力危机。在过去十三年之中美国共损失了六十万个航空科技工作岗位。大批人员失业的最初原因是冷战结束后国防开支减少,但后来航空工业通过兼并和收购而出现萎缩及“九一一”恐怖袭击事件等使情况变得更糟。

  ●航空工业是高科技行业,很大程度依赖于国防采购、研究和制造。然而美军方在1987年至1999年间进行的航空采购下降了几乎53%。美国国防部在1987年至1999年间在研究、发展、试验及评估鉴定方面的投资也减少了近20%。

  ●要使航空研究计划成功进行,就得维持一个世界级的研究、发展、试验与评估鉴定(RDT&E)基础设施。然而许多美国的研究、发展、试验与评估鉴定基础设施均有四五十年的历史,现在勉强得以维持。最近NASA暂停了其所有位于NASA Ames 40 x 80风洞 (NFAC)的运转。这对依赖于全尺寸试验并使用NFAC风洞的美国直升机工业而言是个沉重的打击。 除此以外,NASA还宣布即将关闭美国唯一的位于NASA Ames的坠毁安全飞行试验设施。因此,计划于2005年对RAH-66“科曼奇”和“联合打击战斗机”- (JSF)做的坠毁安全试验必须在欧洲的设施进行或者这两个试验一起取消。

  ●美国航空工业出资进行的航空研究与研制经费由1986年的81亿美元下降至1999年的51亿美元,下降了37%(按通货膨胀调整过的美元价值计算)。一方面是因为政府采购量不足,另一方面是因为私有公司相对独立出资进行基础性研究缺乏激励因素,由于资本市场和股东们均对回报不确定的风险投资避而远之。

  ● 在以上同一时期,主要美国航空制造厂商的数量由五十多个缩减到五个。同时,航空公司也在继续合并以将资源最大化,减少冗余能力并占据新的市场。零件供货商也在进行相似的收缩和合并。

  假设因美国在基础性直升机研究的投资(NASA、美国国防部及美国直升机工业)下降而导致美国直升机制造厂商在美国的市场份额减少,而欧洲直升机制造厂商得到积极的研发计划的支持,可以提供相等或更好的直升机技术,那么欧洲制造厂商将在直升机市场销售中超过美国。很明显,美国政府必须支持可持续性研究,特别是美国国防部及NASA须在基础性直升机研究方面提供可持续性的可预计的投资。否则,美国在直升机方面的研发、制造能力(直到近来仍被认为是世界上最好)会遭到减弱。

  这种发展趋势对美国国土安全及国家运输计划具有重大潜在意义。直升机可以完成许多非垂直起降飞机无法完成的任务。直升机不仅可以为美国军方提供战场机动能力,也可以在国家及国土安全危机时作出应急反应。在发生自然及人为灾难时,直升机还可以挽救生命。美国运输部的研究表明,对跑道没有信赖性的直升机和倾转旋翼机,能够增加航空系统能力并减少交通拥挤堵塞与延误。由于这些原因,在基础性直升机研究方面进行更进一步的投资对美国的国家安全极其重要,这就要求美国的直升机工业在世界市场中保持其竞争力。

  (四)基础性直升机研究的重要性

  为了完成美国未来的国家与国土安全需求以及公共运输需求,美国直升机学会公布了一份“白皮书”并在以下几方面强调了基础性直升机研究的重要性:

  1)直升机作为国家基础设施的一部分,可用以完成许多重要的任务。

  直升机目前广泛用以进行安全的且较为经济的重要公共服务以及其它一些用途,如紧急医疗服务、搜索与营救、执法、消防灭火、资源开发以及优先性运输等。

  近来的研究表明,通过启用不依赖跑道的垂直起降飞机,可以对缓解机场拥挤与延误产生重大的影响。例如,一项近来的研究表明,如采用不依赖跑道的飞机完成短途飞行在机场同时进行不相互干扰的运营,预计2017年在美国新泽西州纽瓦克(Newark)机场可以减少三分之二的地面延误。

  2)要满足这些需求,迫切需要进行直升机研究。

  面对当前对直升机的种种限制以及正在加剧的国际竞争,需要进行直升机研究以满足这些公共需求。许多欧洲机构在直升机研究方面不断增加投资,美国的领导地位因而受到了影响,在某些直升机技术领域美国的领导地位己不复存在。因此欧洲直升机工业现在己占据了一半的世界民用市场。

  成本是增加直升机运营的一个重要的抑制因素。目前直升机的运营成本至少是涡轮螺旋桨飞机运营成本的三倍,限制了直升机的应用及潜在乘客的数量。成本的高低主要是由巡航效率、空重、航速、直升机的复杂性、研制及取证成本与时间等因素所决定,所有这些因素均须进行技术研发才能得到攻克。

  同样这些因素,尤其是航程及巡航效率等对军方也极为重要。下一代垂直起降军用运输机必须比当前这一代具有更大航程,并有能力在世界上几乎任何地区用最小的后勤支持从限定区域或舰船上进行起降着陆。

  安全的全天候24小时/7天飞行对有效利用垂直飞行的优势极为重要。直升机所具备的独特能力使之可用以军民两种用途,这一点非其它飞机可以替代。公众普遍认为直升机飞行极其危险,其实主要是因为直升机常被调去在恶劣气候、低海拔以及在极其靠近塔和电线等地面障碍物的条件下作业。

  外部噪音也是一个让公众接受直升机飞行的一个关键因素。未来交通枢纽机场、通用航空空域以及散布的直升机机场均需要安静的环保型直升机,从而让旅行人员少费时间。如果直升机用作军用,外部噪音也会影响军方从靠近的基地到人口众多的区域展开行动的能力,更不用说会明显损失隐身功能。

  提高和扩大民用用途的其它障碍包括乘坐舒适性和可靠的近全天候飞行。需要克服这些障碍以吸引乘客以及提供紧急医疗服务等公共服务。

  3)美国国家航空和航天局的作用

  NASA的作用一直是进行高价值的研究,从而能使美国推出新的航空技术或产品。这种研究具有风险并且需要很长时间才有可能获取经济回报,因而无法达到进行私人投资的行业标准。例如,在开发始于1971年的倾转旋翼机技术方面,包括联合赞助XV-15技术验证机,NASA的研究起了关键的作用,那是仅有的一项技术现在己开始向直升机工业及公众提供回报。

  为从根本上提高直升机的技术和性能,NASA和美国国防部未来将联合进行以下方面的研究:

  ● 创新型的新构型概念可以从根本上提高直升机的航速、经济性、任务有效性,同时还保留着优越的垂直起降及低速特性。

  ● 信息及计算技术的应用将导致研制出更安全、更经济及更环保的直升机并研制出更具有效性与存活能力的军用系统。这些技术可使直升机在限定城郊完成安全的近全天候飞行,对计划中的运输与公共服务运营尤为重要。

  ● 主动及自适应控制系统己展示其提高性能、降低外部噪音、内部噪音、振动及重量与机械复杂性的潜力。

  ● 降噪设计及工作方法己表明噪音共降低了20分贝(也就是75%的噪音),但仍需要对未来直升机构型进行持续研究。

  ● 设计工具可降低50%的研制周期,加快技术进步。这些包括以物理学为基础的模型,如先进结构分析与计算流体动力学,这些将导致性能、噪音以及振动特性的提高。需要这些方法优化设计,尤其对创新型飞机构型,可以避免昂贵的重新设计及重新试验。

  ● 经济可靠的全天候飞行需要新型防冰与防冰概念以及取证方法。直升机在结冰条件下工作需要复杂的(很昂贵,有时还不可靠)系统。要完成民用取证很困难,需付出高成本并且很费时间。

  对以上这些技术领域进行研究可以从根本上提高直升机的技术水平。
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发表于 2017-2-28 22:43:10 | 显示全部楼层
好东西,谢谢楼主!
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