2024-05-19

俄烏之戰帶給 “戰雙羽”的改變

【李重德/專欄報導2022/03/04】 俄烏之戰打得如火如荼,重德觀戰後針對各種軍武的表現而對於未來戰爭的態勢有了一些想法,因此就重新檢視了之前所設計的各種擬用於未來保衛海上王國的武器系統,並且今天已經初步調整了“戰雙羽”的設計準則,未來將繼續調整“海雙羽”、“運雙羽”、…等國防重器的設計準則。

其實,“戰雙羽”的原型就是南非的“石茶隼”武裝直升機,這是一種設計於30年前的攻擊直升機,一共只生產了12架,這並非是“石茶隼”武裝直升機有啥不好,而是因為南非的國際處境使得該機不容易外銷,而且南非自從取消了種族隔離政策之後,外患與內部叛亂機會就少了,因此南非國防部也就取消後面的訂單。

但是,重德評鑑了目前的各種攻擊直升機,還是覺得“石茶隼”武裝直升機最能滿足自己的需求,因此“戰雙羽”的原型機就一直鎖定是“石茶隼”武裝直升機。

但是,畢竟“石茶隼”武裝直升機是設計於1990年,而且是以南非的陸戰作為戰場背景的設計,因此對於目前的戰爭環境所需求的航電無疑是較為落伍的,對於未來 重德 的海上王國所必需的三棲飛機也是無能滿足的。因此 重德 特藉著此次觀察俄烏之戰的心得,而對之前所寫的“戰雙羽”的設計準則大作修改,並將其要旨寫成本文提供給同好參考。

“石茶隼”武裝直升機的性能堪稱一流

南非CSH-2 Rooivalk“石茶隼”武裝直升機由南非阿特拉斯公司(Atlas目前已經被併入南非丹尼爾集團),於1984年開始研製,1990年2月首飛,1995年投入使用。

“石茶隼”武裝直升機的設計代號CSH-2這是Cambat Support Hetlicopter的縮寫,意思是“戰鬥支援直升機”,因為該直升機必須面對蘇制Mi-25“母鹿”武裝直升機,因此除了對地攻擊之外還必須具備對空作戰與防空作戰的能力。

“石茶隼”武裝直升機的大多數指標與AH-64、Mi-28、法德聯合研製的“虎”式等先進武裝直升機相當。

但是“石茶隼”武裝直升機有着它獨特的優點,它出勤率高、精確性強、適應性和生存能力都較強、維護較簡便,同時還可以抵抗風沙。因為南非軍隊對裝備的要求向來很高,最重要的要求是獨立作戰能力必須非常好,性能要可靠,對後勤維護依賴程度低。

根據南非軍方的需求,這種武裝直升機的主要任務是在有各種蘇聯製造的地對空導彈的高威脅環境中進行近距離空中支援和反坦克、反火炮作戰,以及為其他直升機護航。

因此“石茶隼”武裝直升機的設定性能比當時各國武裝直升機的要求還要高出許多,例如要保證:

1.在高強度作戰環境下的生存性;

2.出勤率高,能晝夜作戰;

3.飛行員工作量少;

4.導航精確;

5.續航時間長,有較大的轉場距離;

6.為部署到遠離維護中心的地方作戰,維護性與可靠性要好;

7.應具有在沙塵環境中作戰的能力。

其次要求能與南非陸軍現有的指揮,控制和通訊系統相適應,並能在南非現有工業的基礎上製造,且必須保證在正常情況下使用30年。這是因為南非當時受到國際武器禁運的制裁,因此在不能仰賴外國的軍品供應,必須自力更生研發並使用進口非軍品零組件,來打造出符合南非戰場需求的最佳直升機。

這樣嚴苛的規格要求是鑑於南部非洲常年高温,沙塵滿天,飛行條件很惡劣。在南非尤地形地物特徵的叢林上空飛行,難於導航,直升機飛行員工作量大,容易疲勞。

“石茶隼”武裝直升機最大起飛重量8.75噸、裝備2台功率各為1400千瓦的渦輪軸發動機,最大飛行速度309千米/時,巡航速度287千米/時,實用升限6100米,航程700-1200千米

為減少生產及研製難度,阿特拉斯公司在研製中最大程度的採用了南非的現有技術,如利用了南非裝備的法國“美洲豹”中型運輸直升機的旋翼和發動機等動力部件,實際上CSH-2可以説是“美洲豹”的先進武裝改進型。

“石茶隼”武裝直升機的外形借鑑了美國休斯公司AH-64武裝直升機的設計,其座艙、觀瞄和武器系統佈局與AH-64很相似,機組為飛行員、射擊員2人,採級列階梯式駕駛艙,使得機身小而細長,其他的特點包含以下:

1.後三點跪式起落架使直升機能在斜坡上着陸,增強了耐墜毀能力;

2.採用2台渦輪軸發動機安裝在機身兩肩部,可提高抗彈性;

3.採用了兩側短翼來攜帶外掛的火箭、導彈等武器;

4.前視紅外激光測距等探測設備位於機頭下方的轉塔內;

5,前機身下安裝有外露的機炮吊艙。

“石茶隼”武裝直升機強調操縱與維修的靈活性和部件的通用性,並據此做了某些改進。例如在座艙設計上採用了獨立分離式設計,並加大兩座艙的髙度差,座艙內採用多種複合材料及纖維制隔板、座墊。這不僅擴大了駕駛員前向、下視及水平視野,改善了直升機超低空飛行性能,而且提高了生存率,從而大幅度提高了飛行員的安全係數。因此當一名飛行員傷亡時,另一名飛行員可接替全部飛行和作戰職能。

同時,“石茶隼”武裝直升機加大機身結構和動力系統的防護強度,也是提髙直升機生存率的關鍵所在,據稱,“石茶隼”直升機在基本防護和適航性兩方面都已達到美軍軍用直升機標準。

“石茶隼”武裝直升機的生存性採用了階梯式原理:首先是求不被探測;如被探測,求不被擊中;如被擊中,求不墜毀;如墜毀不可避免,則求墜後生存。

與探測有關的4個方面是:目視、雷達、紅外和音響。降低目視信號的方法有:採用偽裝塗料、小的機體正面橫截面積和使用反射陽光最少的平板玻璃窗。但主要的方法還是利用地形、隱蔽物和在夜間作貼地飛行。“石茶隼” 武裝直升機能依靠有關係統作長時間貼地飛行,飛行員不必高度集中精力。飛行員在前座也有利於在超低空飛行時進行駕駛。

“石茶隼”武裝直升機的觀測瞄準系統具有遠距離探測能力,其探測距離白天為8.5公里,夜晚為4.5公里,因此可減少被對方目視探測的概率。該系統還使“石茶隼”能—覽出隱蔽物外記錄戰場情況,然後回到隱蔽物後懸停選定目標,並標出其位置,最後作躍升進行快速攻擊。

“石茶隼”武裝直升機的雷達反射截面積較小、隱身性較好。因為它採用了小的機體正面橫截面、後掠式短翼敷有金屬膜的平板駕駛艙玻璃、進氣道遮擋了壓氣機的內藏式發動機等措施。此外,它還具有主動電子對抗手段和良好的貼地飛行性能,這也減少了被雷達探測的可能性。

“石茶隼”武裝直升機對付紅外探測的方法除貼地飛行外,還併用以下方法,來使得“石茶隼”武裝直升機的紅外特徵信號減少了96%

1.在需要的部位塗敷偽裝塗料層;

2.發動機排氣與吸入的冷空氣以1:1混合降低排出温度;

3.遮擋、屏蔽發動機排氣等。

“石茶隼”武裝直升機可以利用地形、地物隱蔽作低空快速飛行來破壞對方實施的音響探測。它的內藏式進氣道紅外抑制排氣等措施也大大降低了噪音。“石茶隼” 武裝直升機的噪音大約只是“雲雀”III直升機噪音的一半。在叢林地帶,“雲雀”III飛行的響聲在飛來之前5分鐘就能聽到,而石茶隼”武裝直升機則在飛來之前10至15秒鐘才能聽到聲音

“石茶隼”武裝直升機的所有關鍵部件都是雙餘度的,不可能採用雙餘度的部件也有其它部件遮擋,例如:

1.主減速器就被兩台發動機所遮擋;

2.駕駛艙兩個座椅都有陶瓷裝甲板,其它需要裝甲的部位則有丙烯酸材料裝甲;

3.兩台發動機裝在直升機肩部,分隔距離較大,可防止一發炮彈擊中兩台發動機;

4.主減速器和發動機設有火警傳感器和滅火系統;

5.所有油箱被12.7毫米穿甲彈穿透後能自密封;

6.所有操縱拉桿被12.7毫米槍彈擊中後仍能工作,並能經受1100攝氏度高温燒烤15分鐘;

7.在被打掉尾槳後能繼續飛行;

8.大的垂直尾面在滑跑着陸時能提供足夠的操縱;

9.前風擋玻璃能承受1.8千克重大鳥以278公里時速的撞擊;

此外,“石茶隼”武裝直升機的機體外設置有電纜切割器,可防止直升機低空飛行時撞擊電纜。

最厲害的是“石茶隼”武裝直升機能以6米/秒的下降速度作粗猛着陸,此特點使得“石茶隼”武裝直升機非常適合作為艦載直升機,因為在顛波的海面上船艦甲板通常有3米/秒的上下起伏速率。

“石茶隼”武裝直升機在10米/秒的下降速度垂直撞擊地面時,起落架、座椅和可壓皺結構能逐級吸收撞擊能量,使飛行員仍能生存。同時,墜毀傳感器和易斷連接器會立即切斷電氣系統,並立即隔離燃油系統,從而防止發生火災。如果機身被撞擊成扭曲形狀,艙門打不開,飛行員可按按鈕炸開艙門逃生。

“石茶隼”武裝直升機裝有機炮,可帶火箭、導彈等一般反坦克直升機所帶的特種制式武器,火力很強。與AH一64“阿帕奇”武裝直升機不同的是,“石茶隼”炮塔安裝在機頭下前方,而不是在機身正下方。這個位置有利於空戰時射擊,因為機炮上射範圍不受機頭遮擋,比AH一64大得多。

“石茶隼”武裝直升機炮塔隨主瞄準具以及頭盔瞄瞧具的運動而運動。飛行員與射擊員都能使用機炮,但飛行員有優先使用權。

“石茶隼”武裝直升機的後掠式短翼向內裝有武器瞄準機。後掠式短翼兩個內側掛架可掛18枚68毫米火箭發射巢,相對直升機能作俯仰運動,便於瞄準攻擊目標。後掠式短翼外側掛架能接容量為330升的可拋投油箱ZT—3“蛇鵜”反坦克導彈。後掠式短翼兩個翼尖掛各能掛載一枚V3B“短刀”紅外線的空對空導彈,該導彈具有在飛行員的頭盔瞄準不對準目標的情況下,發射攻擊目標的能力

“石茶隼”武裝直升機的目標探測、截獲和跟蹤系統(TDATS)由陀螺穩定系統和轉塔組成,轉塔上裝有前視紅外電視攝像機激光測距儀導彈激光指令發射機導彈測向計武器瞄準有3種方式:使用TDATS轉塔、使用飛行員的頭盔瞄準具或使用飛行員平視顯示器十字瞄準線

“石茶隼”武裝直升機有一項非常了不起的設計,那就是機體振動非常小,這歸功於設計出色的隔震系統,它能把旋翼和主減速器產生的振動與機身隔離開。在地面,通過調整該系統的擺動質量,使其對特種振動頻率發出反共振,這樣旋翼的振動便會減小90%,所以在直升機機身上能察覺到的振動極小。震動減小將使得“石茶隼”武裝直升機的機身金屬構件較不容易發生金屬疲勞與裂縫,同時這也會減輕飛行員的疲勞,並使得涉及的精確度增加,特別是在長途飛行與劇烈作戰時。

南非國防部對於“石茶隼”武裝直升機射擊員的要求是保證能在飛行中於一定距離上只用一發炮彈便能擊中一個人那樣大小的目標,而不是像美國和原蘇聯的武裝直升機那樣,採用“彈幕”殺傷的方法。由於有南非國防部這樣嚴格的要求,因此造成了“石茶隼”武裝直升機的機體與人體的完美結合,這在電子與AI科技尚未臻善的30多年前確實是十分難得的事。

俄烏之戰啟發了新的直升機未來作戰思維

俄烏之戰進行到今日,全世界都很駭異俄羅斯以十倍於烏克蘭的軍力,並在三面包夾的情況下,竟然在數次進犯烏克蘭之後都被烏克蘭政府軍擊退,眾多的俄軍被擊斃或受傷,而且數十架俄軍的戰鬥機與直升機被擊毀,數百輛俄軍的坦克與近千輛裝甲車輛被摧毀。

由於俄烏之戰還在猛烈的進行之中,因此吾人此時還不能全窺這一場戰爭的全貌,但是從一些媒體的報導影像中,許多俄軍的戰鬥機與直升機是被烏克蘭政府軍以美國製造的“刺針”飛彈所擊毀,而俄軍的坦克與裝甲車則是栽在美國製造的“標槍”反坦克導彈。

因此,這啟發了 重德 必須將於未來做為維護自己海上王國之重器的“戰雙羽”(“石茶隼”武裝直升機的改良型)的戰術運用的重大思維調整,重德 因此而重新擬定了“戰雙羽”的新設計標準。

以下就是重德賦予“戰雙羽”的任務要求:

1.對擁有堅強防空火力的地面與海面目標進行精確轟炸;

2.對敵方空優區域的空中、海上、陸地運輸的護航作戰;

3.對來犯的敵方戰鬥機與轟炸機進行匿蹤空中殲滅作戰;

4.以全程匿蹤方式深入敵境以進行轟炸與掩護突擊作戰;

5.以匿蹤埋伏海上來進行任何海域禁航與反潛反艦作戰;

6.以多元的自研設備取得電子作戰與反電子作戰的優勢;

7.在全陸域與全空域及全海域取得高低及高速作戰優勢;

8.在全陸域與全空域及全海域進行融入環境的埋伏作戰;

9.在機員傷亡下可以人工智慧系統接手自行應戰與撤退。

配合以上“戰雙羽”的新任務要求,重德 也擬定了以下“戰雙羽”的新增設計要求

1.將實用升限從6100米增加到9000米以避開防空導彈;

2.將最大飛行速度從309千米/時增到600千米/時以上;

3.增設開展型機底浮筒使能在浪高1.5公尺的海上起降;

4.使用新材料與新動力使得全機可以長期耐受海鹽腐蝕;

5.增設投放聲納、魚雷、水雷、深水炸彈的系統與彈莢;

6.裝置反目擊、反雷達、反追熱的隱形匿蹤反偵測系統;

7.設計實施高空投彈而由低空導引的兩段精確轟炸系統;

8.增設兩枚中程空對空飛彈或兩枚萬劍彈掛架發射系統;

9.增設兩枚魚叉反艦飛彈或兩枚雄二C型飛彈發射系統;

10.增設懸空從空中加油機與海上加油船熱機加油的系統;

11.增設人工智慧輔助作戰系統以應對各型空戰海戰陸戰;

12.增設人工智慧接替作戰系統以於機員傷亡時接手撤退。

“戰雙羽”從直升機躍為VTOL匿蹤噴射戰鬥機

由於,直升機的升力主要來自主旋翼快速轉動時的旋翼上下兩面的氣壓差而發生揚升力,因此如果在超過3000公尺的高空中空氣稀薄時,則揚升力將不足。但是由於“戰雙羽”的新增設計要求將實用升限從6100米增加到9000米以避開防空導彈,因此在高空的揚升力就不能只有依賴主旋翼的旋轉,而必須變換成為目前定翼戰鬥機的型態,也就是仰賴較高的飛行速度以及較大定翼來產生足夠的揚升力

因此,“戰雙羽”就必須同時兼有旋翼機與定翼機的功能,而在低空作戰特別是懸空時則主要仰賴旋翼機功能,中空作戰時則可兼用旋翼機與定翼機的功能,但是當飛行到高空時就採用定翼機功能,用快速飛行來主動地創造足夠的揚升力,而此時的主旋翼將呈現順槳狀態也被動地提供揚升力。

因此,“戰雙羽”除了主旋翼的“渦槳發動機”之外,還必須在兩側翼各裝置一個“渦扇發動機”。而且在 “石茶隼”武裝直升機的兩後掠式短翼,在“戰雙羽”中將改為可以折翼的後掠式長翼,而當“戰雙羽”停在陸地或是船艦上時這一個長翼是折翼向上,等到飛行超過樹梢時再自動張開

這就是“戰雙羽”可以在高中低空時都可以快速飛行與作戰的秘訣,換句話說,這是把“戰雙羽”從傳統的直升機領域轉換成為兼有直升機功能的噴射戰鬥機的領域。這一個創新設計是當前所有戰機都沒有的設計,因為 重德 認為唯有這樣的設計才能滿足未來“戰雙羽”能獨力應戰各型戰鬥機的“以空制空新戰術”,也能讓“戰雙羽”可以飛到9000米高空來躲避海面與地面各型防空飛彈而進行“以空制海新戰術”以及“以空制陸新戰術”

但是當“戰雙羽”飛到9000公尺的高空進行投彈,是不可能透過雷射來精確瞄準與導引的,而且炸彈在自由落體過程中也會隨著風向而偏離,因此 重德 獨創了“高空投彈,低空導引”的轟炸戰術,也就是“戰雙羽”將攜帶一架小型的偵照與炸(炮)彈雷射導引無人機,而在戰場上空施放以使其盤旋在敵方上空2000公尺以內來偵照以及用雷射來導引炸彈

因此這一種戰法,將不必使用昂貴的飛彈,而是將傳統炸彈改裝導引尋標器與導向尾翼就可,因此甚為經濟。重德這一種“高空投彈,低空導引”的創新轟炸戰術,也是當前所有轟炸機與戰鬥機都沒有的戰術,利用的是現有的科技,卻能提供自身安全的極大保障,並且用最經濟的手段來達成目標,因此可行性相當的高。

但是,要讓“戰雙羽”能夠飛到敵方軍艦與敵方陣地上空而不被敵方偵查發現,則必須讓“戰雙羽”具有不能目擊發現以及雷達感知的匿蹤功能。因此“戰雙羽”具有多重的匿蹤設計,除了傳統的電磁波吸波塗層之外,還包括重德獨創的“氣幕罩匿蹤設計”、“變色龍匿蹤設計”,這些設計將使得敵方雷達難以發現,發現之後難以鎖定與瞄準

而且“戰雙羽”在低空時上可以高速飛行,這將使得敵方目擊與瞄準都十分困難,至於“戰雙羽”在高空飛行時,則就等於一隻翼展50公分的老鷹飛翔在您頭頂上500公尺的大小,而且是無聲無息的。

由於“戰雙羽”是 重德 的海上王國的主要捍衛武力之一,因此“戰雙羽”將不只能高速地飛在高中低空,並且也必須要隨時以大海作為起降場。因此“戰雙羽”必須是“三棲戰機”,這將會使得“戰雙羽”的機身與機件以及發動機與航電設備都必須能耐腐蝕與耐潮濕,而且“戰雙羽”還會擁有一個可以當必須停駐在小於1.5公尺浪高的海上時才開啟的浮筒機底艙,等到離開海面上時就將這浮筒底艙收合於“戰雙羽”機底,重德 的這一個創新設計也是當前各種水上飛機與直升機都沒有的。

當然“戰雙羽”的航電必須換成是當前的最新型式,而且還必須具有較高的電子作戰反電子作戰能力,並且由於戰時各種衛星定位系統都很可能會被進行區域性的干擾或被提供錯誤資訊,因此“戰雙羽”中將增加裝置 重德 所研發的“以天文觀測自動修正的慣性定位系統”用以與各種衛星定位系統作比較。

無論未來重德所設計的這一架“戰雙羽”能否問世,它在重德的心中已經具體成形了,它的外表不只亮麗,它的性能不只卓越,它的誕生不是偶然,因為神佛讓它現身是有其重大使命的,重德期許它能承擔勘定山川與震懾陰邪的重責大任,當 重德 奮起「救民」「救世」「救萬教」之時!

 

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