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CH-53种马王朝

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发表于 2018-7-6 14:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
转载自空军之翼,发布时间2018-07-05, 原作者Armstrong
  西科斯基公司是美国重型直升机研制的先驱,早在20世纪50年代研制了S-56/CH-37“莫哈维”,但该机由于采用两台双活塞发动机而无法实现供足够的功率重量比,在性能上留下了缺憾。
  随着直升机涡轴发动机的发展,困扰重型直升机发展的发动机功率不足问题得到了解决。西科斯基公司先是研制出了S-64“空中吊车”/CH-54“塔赫”起重直升机,获得成功后又再接再厉发展出更为成功的S-65/CH-53“海种马”重型直升机,然后又是S-80/CH-53E“超级种马”和CH-53K“种马王”,一步一个脚印开创了自己的重型直升机王朝。
http://www.afwing.com/aircraft/ch53-part1.html
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 楼主| 发表于 2018-7-6 14:42 | 显示全部楼层
空中吊车
  1958年5月,西科斯基开始研制一种实验性起重直升机,该机是S-56/CH-37“莫哈维”重型直升机的派生型,内部编号S-60。S-60是一种新概念起重直升机,完全放弃内部载货的能力,取消机舱改为在机身纵梁下方悬吊货物。该机沿用了S-56的旋翼系统和两台普惠R-2800“双黄蜂”星形活塞发动机,看起来就像是被切掉后机身的S-56。机组都坐在头部的驾驶舱中,副驾驶的座椅可以旋转到面向后方,让他对悬吊货物进行监控并控制绞车的升降。S-60配备了一套自动稳定系统,可以侧杆控制器进行精确悬停。
  S-60在1959年3月25日首飞,该机仅被西科斯基公司作为起重直升机的为概念验证机,因为公司认为生产直升机必须使用涡轴发动机才能实现实用化的起重能力。西科斯基公司创始人伊戈尔·西科斯基对未来的涡轴动力起重直升机进行了大胆设计,该机除了能在机身下方吊挂重型货物外,还可以安装上专用模块化吊舱,如野战医院或雷达站吊舱,变身为特种用途直升机。
  为了展示S-60的奇特起重能力和飞行稳定性,西科斯基公司专门制造了一个开放的载人平台,西科斯基和两名高级工程师坐上平台随机飞行。两名工程师在飞行中非常紧张,紧紧抓住安全带不敢动弹,而当时已70高龄的西科斯基在平台上漫步,并随手检查了钢缆的张紧状况,就好像在地面一样,充分表现出对自己产品的自信。
  西科斯基在1960年期间向美国陆军和美国海军展示了S-60验证机。军方早在20世纪50年代初就对起重直升机产生了兴趣,但限于当时的发动机技术,一直无法装备实用化的起重直升机。美国海军对S-60演示的拖曳扫雷载具颇感兴趣,并对该机的岸舰货物转运演示欣赏不已。S-60验证机在1961年4月3日的飞行中坠毁,幸好机组人员都幸免于难,没有受严重伤害。该机残骸被完整保存下来,目前正由斯特拉特福的康涅狄格航空航天中心重建。



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 楼主| 发表于 2018-7-6 14:44 | 显示全部楼层
 鉴于美国海军对起重直升机表现出的浓厚兴趣,西科斯基公司开始研制生产型。他们遇到的第一个问题是缺乏合适的涡轴发动机,当时美国符合西科斯基要求的发动机只有两种,一种是通用电气公司的T64涡轴发动机,另一种是普惠公司的JT12涡喷发动机,但这两种发动机都需要大规模改造才能满足西科斯基的要求。
  T64的问题在于它是一种动力涡轮输出轴在前的涡轴发动机,而西科斯基需要一种输出轴向后的发动机,在没有得到足够数量订单保证的情况下,通用电气公司不肯冒险为西科斯基单独发展T64向后输出重大改型。而JT12的问题是需要进行大量的设计修改才能使它从涡喷变成涡轴,不过西科斯基公司和普惠公司都是联合飞机(UA)工业集团成员,自己人好说话,在联合飞机经理人的协调之下,普惠开始研制基于JT12核心机的涡轴发动机。


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 楼主| 发表于 2018-7-6 14:46 | 显示全部楼层
  在S-60坠毁时,西科斯基公司已经开始制造涡轴动力的S-64“空中吊车”原型机。但来自美国军方的支持不如预期,该机反而引起了西德政府的兴趣,决定购买前三架原型机中的两架用于评估,西科斯基公司保留了第三架原型机用于研发测试。
  S-64原型机布局与S-60类似,但里里外外都是全新设计。驾驶舱机组包括飞行员、副驾驶员和面向后的起重机操作员/助理飞行员,并有两张乘客折叠座椅。该机安装了两台JFTD-12A涡轴发动机,单台功率3020千瓦(4050轴马力),驱动六叶主旋翼系统以及四叶尾桨。前三点式起落架都是单轮形式,尾梁末端下方有个缓冲滑撬。
  S-64在1962年5月9日进行了首飞,德国人在进行评估之后没有下达订单。美国陆军却对该机产生了兴趣,在1963年6月订购了6架S-64A用于评估,编号YCH-54A“塔赫”。塔赫是十九世纪初俄亥俄州印第安怀安多特族的一名酋长,被白人定居者们称为“酋长起重机”。S-64A生产型总体上与原型机类似,只是换装普惠T73-P-1生产型涡轴发动机(即JFTD-12A的军用编号),单台功率增加到3360千瓦(4500轴马力)。

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 楼主| 发表于 2018-7-6 14:48 | 显示全部楼层
  评估进行得很顺利,美国陆军先是订购了54架CH-54A生产型,接下来又订购了37架CH-54B,该机换装T73-P-700发动机,单台功率增加到3580千瓦(4800轴马力),主起落架改为双轮结构,并加强了机身结构,能起吊更重货物。有趣的是CH-54B实际上是在美国海军的资助下研制的,计划用于向海上潜艇补给“北极星”弹道导弹,但由于该机没有达到载重目标,所以美国海军没有购买。为美国陆军制造的最后一架S-64在1972年交付。

  1965年,美国陆军把4架YC-54A部署到了越南战场进行实战评估,随后向越南大规模部署“塔赫”。这种直升机在运输重型装备上充分发挥了用武之地,还特别擅长于回收被击落飞机。“塔赫”甚至投掷过巨型炸弹在越南丛林中清出直升机降落场,这种任务被称为“突击队撑杆跳”,一般由C-130“大力神”运输机投弹,“塔赫”偶尔客串。

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 楼主| 发表于 2018-7-6 14:50 | 显示全部楼层
  但是“塔赫”昂贵的制造成本阻碍了军方进一步采购该机,CH-54的价格是贝尔UH-1“休伊”的7倍。而且西科斯基的模块化吊舱概念在实战中被证明缺乏灵活性,军方想要一种能同时作为空中吊车和运输直升机的重型直升机,而不是必须安装上特殊运输模块吊舱才能在内部装货的玩意。
 虽然CH-54的战损率较低,在八年作战中仅有一架被击落,却有八架因事故损失。CH-54的发动机在炎热而干燥的天气中会因吸入沙尘导致故障,于是西科斯基公司在1967年研制了一种笼式进气口颗粒分离装置,全名发动机空气粒子分离器(EAPS),通过细小的螺旋型进气管道依靠惯性把大部分沙尘沙从空气中分离出来。CH-54可在外场加装EAPS。
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 楼主| 发表于 2018-7-6 14:56 | 显示全部楼层
  从越南战场撤出后,“塔赫”在陆军国民警卫队中一直服役到20世纪90年代初。该机不仅参加军事演习,还挂上一个大水桶帮助森林消防。最后,CH-54被波音CH-47C“支奴干”取代,陆军国警队机组令人遗憾地发现该机的可靠性不如“塔赫”。
  西科斯基公司在20世纪70年代曾设想了S-64的后继型S-64B“超级空中吊车”,该机将安装三台发动机和增高的机身纵梁。当时不对称的三发布局是一个有趣的想法,最后被应用在S-80“海种马”上。
  1968年,西科斯基公司向民用市场推出了相当于CH-54A的S-64E,并销售出大约十架,用于石油钻井、建筑、伐木和森林消防作业。目前“空中吊车”仍服役在消防和林业领域,其主要运营商是美国俄勒冈州的埃里克森空中吊车公司,共拥有17架这种直升机。
  埃里克森公司早在上世纪70年代就在建筑领域开始使用“空中吊车”,随后开始越来越多地关注这种直升机本身。公司在1992年从西科斯基手中获得了S-64的制造权,开始在全球范围内销售翻新机。该公司把从军方退役的CH-54A翻新成S-64E,把CH-54B翻新成S-64F,并命名为“飞行吊车”。埃里克森公司的翻新努力卓有成效,不仅能提供全新制造的零件和消防套件,还为“飞行吊车”研制了现代化的自动飞行控制系统(AFCS),提供精确的飞行控制,这套系统在起重操作中非常有用,特别是紧急情况下。
  埃里克森公司在销售这些直升机时一直在淡化翻新机的事实,这无可厚非,因为这些直升机的确是以崭新的状态面对客户的。该公司已经开始着手研究更新的S-64X,拥有现代化驾驶舱、自检系统、复合材料主旋翼叶片、全新尾桨,甚至全新的发动机。公司还准备根据消防和紧急救灾反应机构的反馈,准备为该机研制人员运输模块吊舱。
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 楼主| 发表于 2018-7-8 08:00 | 显示全部楼层
初代种马
  尽管S-64的销售不如预期,但西科斯基仍对该机的设计抱有信心,希望能利用其基本技术来制造一架更为成功的直升机。
  1960年,美国海军陆战队开始寻求老旧S-56直升机的后继机,一开始想跟着美国海军参加由空军-陆军-海军联合发起的“三军垂直起降运输机”项目,该项目最终导致了沃特-席勒-瑞安XC-142A倾转旋翼机的出现。“最终”这个词在这里比较重要,因为随着设计变得越来越复杂,项目不可避免地遭到拖延,使海军陆战队无法预定间表获得生产型飞机,于是干脆退出项目。事实证明了陆战队的明智,因为XC-142A虽然是一种非常具有创新性的飞行器,但始终未能投产。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 08:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 chenqian66 于 2018-7-8 08:09 编辑

 1962年3月,美国海军武器局代表海军陆战队颁布的试验性重型直升机(HH(X))招标,规定该机在运输3630千克货物以278公里/小时的速度飞行时的作战半径是185公里。HH(X)将用于执行突击运输、飞机回收、人员运输和医疗后撤等任务,突击运输时主要运送重型装备而不是部队。
  多家直升机巨头参加了竞标,波音伏托尔提交了“支奴干”的改型,卡曼提交了英国费尔雷“罗托达因”复合直升机,西科斯基提交了S-61的放大型,具有两台通用电气T64涡轴发动机和S-64的传动系统,内部代号S-65。英国政府不再支持“罗托达因”项目后,卡曼退出了战局,波音伏托尔和西科斯基之间展开激烈竞争。由于“支奴干”已经被美国陆军采用,是一种成熟机型,所以波音伏托尔略占优势。但西科斯基压上了一切赌注,最终在1962年7月获得了研制合同。
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 楼主| 发表于 2018-7-8 08:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 chenqian66 于 2018-7-8 08:22 编辑

  海军陆战队一开始想购买四架原型机,但苦于资金不够。西科斯基为了保住项目,降低了对研发成本的预估,并表示该项目可以只用两架原型机来完成。陆战队欣然同意,在1962年9月授予西科斯基予两架YCH-53A原型机的研制合同,总价格稍低于1000万美元,其中还包括一架模型和一个地面测试机身。
  由于资源短缺以及分包商和政府的各种不足,项目发展并非一帆风顺,问题都被西科斯基逐一解决,但他们面对的最大问题——美国国防部长麦克纳马拉却不是那么好对付的。麦克纳马拉正在推动武装部队之间的“通用性”,强行要求海军陆战队员采购“支奴干”,好在最后陆战队说服麦克纳马拉“支奴干”无法满足陆战队的要求,需要实施许多昂贵的设计修改。
  在克服所有障碍后,第一架YCH-53A于1964年10月14日在康涅狄格州斯特拉特福的西科斯基工厂进行了首飞,落后于计划大约四个月,9月海军陆战队已经下达了16架直升机的初始生产合同。试飞比比预期得更顺利,帮助追回了失去的研发时间,CH-53A“海种马”在1965年9月进入陆战队服役。海军陆战队是如此急于获得CH-53A,在该机完成试飞前就让其服役了。西科斯基共制造了141架CH-53A,其中包括两架原型机。
  CH-53A沿用了S-61R/“快乐的绿巨人”系列直升机的机身设计,驾驶舱后的机身两侧各有一个乘客舱门,动力收放尾舱门可放下作为装货坡道,后机身两侧有大型浮筒兼短翼。该机采用前三点式可收放起落架,所有起落架都是双轮结构,主起落架收入机身浮筒。CH-53A的机身是水密的,但该机并不是一种水陆两栖直升机,只能在紧急情况下降落在水面。CH-53A的油箱位于短翼内,底部油箱自密封以防止遭防空火力射击后起火。需要时机身内最多还能安装5个1313升转场副油箱。
  CH-53A采用六叶主旋翼和四叶尾桨。为了节约登陆舰上的空间,尾梁和旋翼都可折叠,所有舰载型“海种马”的旋翼可以自动折叠。
  CH-53A最初在前机身顶部两侧各安装一台通用电气T64-GE-6涡轴发动机,单台功率2125千瓦(2850轴马力)。后来升级为2300千瓦(3080轴马力)的T64-GE-1,随后是2600千瓦(3485轴马力)的T64-GE-16。该机采用机械式飞控系统,具有两套独立的液压伺服系统和一套自动飞行控制系统(AFCS)。生产型直升机安装了EAPS进气口过滤器,并在机身两侧舱门处安装了M60 7.62毫米机枪的支架,机身增加了205千克装甲以保护机组和重要机械系统。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 08:24 | 显示全部楼层
  CH-53A的机组编制4人,包括飞行员、副驾驶、装卸长和随机观察员。该机的内部货舱长9.12米、高2.29米、宽1.98米,地板配备滚筒系统。货舱可容纳38名士兵、或24名医护人员和担架,装货时的最大载重量3630千克,机腹单点挂钩的外部吊挂重量5900千克。CH-53A在当时是一种性能非常突出的重型直升机,打破了几项性能记录,甚至能够完成斤斗和滚转机动。
  CH-53A在1967年1月抵达越南,开始发挥重要作用,该机最终回收的飞机甚至比CH-54还多,回收飞机的价值甚至超过了海军陆战队在S-65项目上的投资。与S-64相比,S-65才是军方真正想要的重型直升机。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 08:38 | 显示全部楼层
持续改进
  在越南的热带气候中执行运输任务需要更多动力,所以海军陆战队决定购买CH-53D改进型,该机先是安装了2755千瓦(3695轴马力)的T64-GE-412发动机,后来升级到2930千瓦(3925轴马力)的T64-GE-413。为了充分利用发动机增加的功率,CH-53D的变速箱也经过升级,能承受两台发动机5640千瓦(7560轴马力)的总功率和单台发动机的2820千瓦(3780轴马力)功率。该机还改进了货舱布局,可以搭载55名士兵。
  CH-53D在1969年1月27日首飞,当年晚些时候开始交付陆战队。西科斯基共制造了124架CH-53D外加两架VH-53D VIP运输直升机,后者内部豪华装潢,用于在总统要员运输任务中运输记者团和备件。VH-53D最后被西科斯基S-70“总统鹰”取代。
  虽然CH-53的官方绰号是“海种马”,但人们更喜欢把该机称为“野猪”、“猪”、“小猪”、“大铁人”和“腹泻”,最后一个绰号是因为该机的发动机排气总是把尾巴弄得脏兮兮。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 08:44 | 显示全部楼层
  CH-53D和CH-53A一起度过了越南战争的剩余岁月,并一起参加了美军最后的越战任务——从西贡和金边撤出人员。海军陆战队在越南损失了19架S-65,其中9架被击落,10架因事故坠毁。
  较老的CH-53A在20世纪90年代初被逐渐淘汰,留下CH-53D继续服役。这些直升机升级了自卫套件,包括在尾梁两侧各增加一个30发AN/ALE-39干扰弹发射器,此外还有AN/ALQ-157(V)2红外对抗系统和两挺12.7毫米M2/XM218机枪。
  CH-53D在2012年开始退役,被MV-22“鱼鹰”取代。
  除美国海军陆战队外,美国空军和海军也装备过“初代种马”,这种型号还出口到了以色列和德国,分别如下:
  RH-53A,美国海军采购的15架CH-53A,用于执行空中扫雷任务。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 08:56 | 显示全部楼层
  HH-53B,美国空军战斗搜索和救援(CSAR)改型,基于CH-53A直升机,增加了空中加油能力和可抛外部副油箱,乘员舱门上方增加救援绞车,发动机升级3080轴马力的T64-GE-3。
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 楼主| 发表于 2018-7-8 08:59 | 显示全部楼层
 HH-53C,美国空军CSAR直升机,发动机升级成3435轴马力的T64-GE-7,改用悬臂式外部副油箱挂架。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 09:06 | 显示全部楼层
  RH-53D,美国海军采购的36架扫雷直升机(其中6架通过对外军售计划卖给了伊朗)。RH-53D具有改进的全冗余四轴AFCS自动飞行控制系统,更大的外部副油箱和专用机载扫雷(AMCM)设备。AMCM设备包括与主变速箱下方连接的牵引臂、机鼻可调节后视镜、座舱中的牵引张力和拖缆角度表。货舱后坡道上安装有护轨防止拖缆与机身接触,货舱内绞车对拖缆和输油管进行收放,后者为扫雷载具上的动力装置加油。RH-53D能以28公里/小时的速度速度牵引扫雷载具,此时拖缆张力达6.8吨。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 09:19 | 显示全部楼层
  S-65C-1(CH-53G/GS/GE/GA),德国福克/VFW公司安许可证为德国陆军制造的112架CH-53D,编号CH-53G。德国陆军多年一直致力于CH-53机队的现代化升级,最新升级的CH-53GA将服役到2030年以后。2013年1月,所有CH-53从德国陆军移交到德国空军。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 09:21 | 显示全部楼层
 S-65C-3 CH-53“海燕”,以色列购买的42架CH-53D,已经过多次升级,至少要服役到2025年之后。
  MH-53H/J/M,美国空军特种作战直升机,用于执行CSAR任务和特种部队运输任务,这些直升机在2008年10月退役。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 09:25 | 显示全部楼层
三发种马
  虽然S-65与S-64相比更能满足军事需求,但S-65仍然缺乏足够的起重能力,作为空中吊车使用时无法真正令人满意,回收飞机时稍显功率不足。高海况下拖曳扫雷载具也对“海种马”的功率提出了更高要求,
  1967年10月,美国海军陆战队发布了一份具体作战需求(SOR-14-20),要求研制一种起重能力是S-65 1.8倍的重型直升机,但仍适合部署在两栖攻击舰上。美国海军也对用这种直升机进行垂直补给(vertrep)很感兴趣,也就是用该机为军舰空运补给。大约同一时间,美国陆军也开始寻求一种重型起重直升机(HLH)来取代CH-54。
  西科斯基一直在持续改进S-65,在陆战队发布需求前就已经在规划其改进型S-80了。S-80是S-64B三发“空中吊车”和CH-53D的综合体,为了降低研制风险,该机沿用了CH-53D的机体,不过具有三台涡轴发动机和更强大的旋翼系统,在不重新设计旋翼叶片的情况下,通过增加一片数量和旋翼直径来大幅提高性能。西科斯基在1968年向陆战队提交了该方案,海军陆战队对S-80很是欣赏,因为该方案基于成熟的S-65,具有较低的风险,于是决定资助西科斯基展开研究。

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 楼主| 发表于 2018-7-8 09:26 | 显示全部楼层
  美国陆军也在同时研究HLH,采纳了波音伏托尔的方案,看上去就是放大后的“支奴干”。1970年9月,美国国防部长梅尔文·莱尔德要求三军统一装备陆军的HLH,美国海军陆战队和海军赶紧抗议HLH过大无法从登陆舰上起降。1971年底,美国国会同意海军陆战队和海军独立发展自己的重型直升机,采纳了西科斯基的方案。该公司很快获得了制造两架YCH-53E原型机的合同。而陆军的HLH因过于不切实际而在1974年底被取消。

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