“复合式阿帕奇”轻型版波音出征FARA

丁尹

近日，波音公司终于放出了其一直“犹抱琵琶半遮面”的“未来武装侦察直升机”（FARA）方案，该方案命名方式也非常的简单粗暴——直接沿用美国陆军的项目代号冠名——所以该方案直接被波音叫做“Boeing FARA”。

至此，所有参与美国陆军FARA项目竞标的五家承包商都公布了各自的竞标方案。相比之下，其它四家承包商的方案早在去年就都已经放出，因此BoeingFARA可谓是姗姗来迟。而按照美国陆军最初公布的FARA项目时间表，他们将会在本年度上半年五选二，所以目前该项目的竞争已然进入白热化阶段。

那FARA项目有什么要求？参加竞标的有哪些方案？各家方案优劣如何呢？

在FARA项目之前，美国陆军的主力轻型侦察直升机就是OH-58系列

FARA计划的缘起和要求

“未来攻击侦察直升机” 项目（Future AttackReconnaissance Aircraft）， 英文缩写FARA， 是美国陆军在2018年启动的一项装备升级计划，也是其“陆军装备现代化”大计划中的“未来垂直升力”项目（Future Vertical Lift，FVL）的一部分。

2014年，美国陆军的OH-58“奇奥瓦”系列侦察直升机正式完全退役，美国陆军迫切希望为该机寻求一位“接任者”。事实上，从上世纪八十年代开始，美国陆军就已经尝试过一系列侦察直升机换代计划。1982～2004年，“轻型直升机试验”计划（LHE），催生了大名鼎鼎的RAH-66“科曼奇”隐身直升机。2004～2006年，“武装侦察直升机”计划（ARH），催生了贝尔公司的ARH-70。2012～2013年启动的“武装空中侦察直升机”计划（AAS），直接评估现成的商业直升机有无发展成武装侦察直升机的可能。

但是，上述这三项计划都没能走到生产制造那一步。OH-58退役留下的缺口不能不补上，为此，美国陆军又试图用AH-64“阿帕奇”武装直升机和AAI公司的RQ-7“暗影”无人机搭配，执行武装侦察任务。但对于侦察任务来说，“阿帕奇”实在是有些笨重，这一方案只能用作“临时过渡”。于是，“未来武装侦察直升机”（FARA）项目应运而生了。

目前，美国陆军对FARA项目的细节指标公开得并不算多。从现有材料中只能大概能看出FARA的一些基本指标要求和雏形，其中最为关键的几个指标如下。

①武器装备方面，要能装备一门特制的专用20毫米机关炮，一部专用的导弹发射器。

②动力系统方面，拟采用改进的通用电气公司的GE-T901型涡轴发动机。

③ FARA 的旋翼直径不能超过40英尺（大约12米），以便该机能进入高楼林立的城市街道执行任务，隐藏在尺寸较小的障碍物后进行侦察。根据美国陆军以往项目的经验，这个尺寸要求虽然看起来不是什么重要指标，但会对飞行器的总体设计带来巨大的影响。

④最后，也许是最关键的，是陆军对FARA飞行器的速度也提出了指标要求——该机的速度期望值为205节（约380千米/ 小时）。很显然，这一指标要求基本上把常规构型的直升机全部排除掉了，这也是目前五家参与竞标的承包商，无一例外都采用了复合式直升机构型的最大原因。

通用电气T901系列涡轴发动机在设计使用寿命、燃油消耗和输出功率方面都有显著提升

空客直升機公司的“RACER”复合式直升机方案源自于该公司攻坚多年的X3技术，但没被美国陆军看上，首轮都未入选

五家竞赛，激烈角逐

2018年6月22日，美国陆军发布了征求FARA方案建议书的草案，提出计划在2023年之前选出两种相互竞争的原型机方案，然后由这两家争夺最后的生产合同。10月3日，美国陆军发布了正式的建议征求书，并大概拟定了FARA 项目的时间表：① 2019年6月，授予4～6家承包商初步候选设计方案合同;② 2020年3月，从最初的候选设计方案中择优挑选两种，打造原型机，用于实际飞行测试;③ 2022年11月，针对两种原型机展开飞行测试竞赛;④根据飞行测试竞赛的结果，择优授予生产合同订单。

FARA项目由此正式开始实施。2019年4月，美国陆军将初步候选设计方案合同授予了五家承包商：AVX/L3技术公司联合团队、贝尔公司、波音公司、卡瑞姆公司、西科斯基公司。最初提交参与首轮方案竞标的概念方案，其实还有麦道直升机公司的MD902“探索者”，空客直升机公司的“RACER”复合式直升机，但没有被美国陆军选入初步候选设计方案中。

五家承包商入选后，动作快慢就有了区别。

2019年4月， 刚刚入选，AVX/L3技术公司就在美国陆军航空协会举办的会议上，公布了他们的复合式共轴直升机（Compound Coaxial Helicopter，CCH）方案。

7月份，卡瑞姆公司（Karem）宣布和诺斯罗普·格日，卡瑞姆公布了方案，名为AR-40。

同样也在10月份，贝尔公司公布了其方案，贝尔360“不可战胜的勇士”（Bell 360 Invictus），基于该公司成熟的525型商用直升机改造而成。

西科斯基的“掠夺者”X方案（Raider X），也几乎是同一时间公布。从名字就可以看出来，该方案和西科斯基公司现在的S-97“掠夺者”复合式直升机同出一源。

相比而言，波音公司入选初步候选设计方案阶段后，一直保持低调和神秘，直到今年3月份才公布了其“Boeing FARA”方案。按照美国陆军预期的FARA计划表来看，可谓是赶了个末班车。

西科斯基公司的“掠夺者”X（Raider X）攻击侦察直升机概念

五种构型，各有千秋

美国陆军对FARA的要求不算低，特别是在飞行速度上。但五家承包商的实力也不容小觑，五个方案都采用各自独特的新技术。

先说西科斯基公司的“掠夺者”X，采用了前行桨叶概念（Advanced Blade Concept，ABC）的共轴刚性双旋翼+尾部推进螺旋桨的复合式直升机。这个特征说起来字数有些多，其中最为关键的是“前行桨叶概念旋翼”技术，简称“ABC旋翼”。这是西科斯基从上世纪六十年代末就开始攻关的先进旋翼技术，其基本特点是采用一种共轴刚性旋翼，也就是两副刚性旋翼共轴反转，然后上下旋翼的前行侧恰好对称分布。这样一来，整套旋翼系统就不需要担心常规的单旋翼或者共轴旋翼上，存在一个老大难的限制前飞速度的问题——前行侧和后行侧的桨叶升力不平衡。

上图是贝尔360“不可战胜的勇士”轻型攻击侦察直升机，右图示AVX公司和L3技术公司合作的CCH直升机方案

贝尔公司的贝尔360，单旋翼+辅助机翼+涵道尾桨复合式直升机。该机机身曲线圆润光滑，据称其前嘴巴里含着一挺20毫米旋转机炮的牛头鲨。该方案的最大特点就是构型成熟度高、低风险、低成本。

AVX/L3技术公司的CCH复合式共轴直升机，为共轴常规双旋翼+辅助机翼+涵道推进螺旋桨复合式直升机。虽然和西科斯基的方案都有“共轴双旋翼”，但AVX公司采用的是常规的共轴双旋翼。一方面是在共轴刚性旋翼方面，该公司没有西科斯基公司那样的多年技术积累;另一方面，常规设计的风险也确实小得多。除了旋翼系统，该机最显著的特征就是尾部的两副涵道推进螺旋桨。AVX公司在涵道螺旋桨方面曾投入较多研究，并且取得了较好的成果。两副螺旋桨除了承担推进功能，还能对该机的操纵性和稳定性有显著效果。

卡瑞姆公司的AR-40，是单旋翼+辅助长机翼+可倾转尾桨的复合式直升机。它最夺人眼球的是一对长长的辅助机翼，翼展都和旋翼直径相当了。这在复合式直升机中还是很少见的。复合式直升机一般配备的都是短机翼，因为长机翼毕竟对悬停效率有较大影响，还会增大全机的空重比。不过卡瑞姆公司认为通过其改进的复合材料设计，可以将全机的空重比控制在一个较低水平。除了长机翼，该机的主要特点还有可倾转尾桨，采用先进的独立桨叶控制技术的可变转速刚性旋翼系统，其中后者可以说代表了下一代直升机旋翼技术的重点发展方向。

卡瑞姆公司的AR-40攻擊侦察直升机方案概念

最晚面世的“Boeing FARA”，是一种推力复合式直升机（Thrust Compound Helicopter）。换句话说，该机仅仅加装了辅助推力装置，没有加装辅助升力装置。在总体设计角度上，不难看出波音公司的设计用意——在成熟的直升机构型基础上，稍作改动，从而在创新性、可靠性、经济型和风险程度之间，寻求某种平衡。

该机采用了六桨叶无铰式主旋翼设计，从桨叶数量上看，应该是有降低振动水平的考虑。从概念图的细节看，该机的桨尖有尖削、下反和后掠等设计，想必针对飞行性能、噪声水平和前飞速度之间，进行过优化平衡。

此外，该机采用了倾斜尾桨设计，这有利于降低尾桨噪音，提高全机重心变化范围。该机还配备了额外的尾部推进螺旋桨，为该机实现高速前飞提供推进力。当然，尾部双旋翼设计也会导致其传动系统和操纵系统更为复杂，对该机的电传操纵飞控系统提出了更高的要求。而且尾部旋翼系统之间存在的气动干扰问题，是否会导致更多的噪音，还有待评估。毕竟对于轻型侦察直升机来说，噪音问题很可能成为项目竞争的关键点之一。

Boeing FARA直升机的概念图中，连桨尖的设计细节都没有放过