從2葉旋翼到4葉，眼鏡蛇武裝直升機為何改變？貝爾專家：錢到位了

四葉旋翼那麼好，為什麼始終不改進？

貝爾公司的AH-1Z 蝰蛇武裝直升機是一種美製雙發武裝攻擊直升機，也是美國海軍陸戰隊AH-1 眼鏡蛇系列武裝直升機的最新一代戰爭機器。在美國海軍陸戰隊「H-1升級計劃」的牽引之下，貝爾公司在上世紀末基於AH-1W超級眼鏡蛇武裝直升機打造出了該型直升機。【筆者註：這有個小插曲，美國海軍陸戰隊本來是想要採購某種阿帕奇的衍生型號來替代日益老化的超級眼鏡蛇和眼鏡蛇武裝直升機機隊的，但還是由於經費預算等問題被否決了（這已經是美國國會第二次否決其採購阿帕奇計划了），海軍陸戰隊只能死了這條心，專註於升級改進眼鏡蛇了】

儘管美國海軍陸戰隊沒有艦載阿帕奇，但是在一些特種任務中，也能看到阿帕奇上艦的身影

從AH-1W到AH-1Z，其中最顯著的改變可以說就是旋翼系統的變化——眼鏡蛇直升機的槳葉數量終於從2片變成了4片——與阿帕奇武裝直升機一樣了。話說回來，阿帕奇、黑鷹等多種知名直升機的出現都已經證明四葉旋翼系統的操縱性、可靠性和效率都遠勝二葉旋翼，那麼貝爾直升機公司為何還要「死磕」著2葉旋翼系統不放呢？原因歸根結底就一句話：眼鏡蛇直升機的主要用戶——美國海軍陸戰隊——沒錢。

執行艦載作業的AH-1Z武裝直升機

其實，貝爾公司的直升機專家早在上世紀80年代就已經開始構想給眼鏡蛇武裝直升機換裝四葉旋翼系統的藍圖，並陸續在貝爾的Model 249和AH-1W超級眼鏡蛇4BW試驗機的基礎上進行換裝四葉旋翼系統的飛行測試，並堅持不懈在「眼鏡蛇2000」、4BW和「眼鏡蛇毒液」等眼鏡蛇武裝直升機的升級改進提案中強烈建議採用四葉旋翼系統，可惜彼時的美國海軍陸戰隊經費預算常年「捉襟見肘」，在武裝直升機升級改進方面更是沒有話語權，這就導致了這些提案中對於眼鏡蛇的任何大改都被拒絕了【筆者註：旋翼系統的變化不光光是改變一副旋翼就夠了，對應的動力傳動系統和操縱系統都需要改進，所以換裝旋翼是一項大工程】，一直到美國海軍陸戰隊「H-1升級計劃」正式上線，對應的經費到位，超級眼鏡蛇直升機旋翼系統大改工程才終於化為現實，由此，貝爾直升機專家不由得感慨：「錢到位了，故事才能繼續下去。」

蝰蛇武裝直升機旋翼系統及其聯動部件結構示意圖，旋翼系統的改動可謂「牽一髮而動全身」

改進後的四葉旋翼系統

「H-1升級計劃」聽名字就知道，這不僅僅是針對貝爾AH-1系列武裝直升機的升級改進計劃，同時也是針對UH-1休伊系列直升機的改進計劃，所以該計劃的最終成果就包含了AH-1Z 蝰蛇武裝直升機和UH-1Y毒液通用多任務直升機。

四葉旋翼型休伊直升機UH-1Y的登場對美國海軍陸戰隊也是意義重大

AH-1Z與UH-1Y直升機都採用了無鉸接（Hingeless）、無軸承（Bearingless）式的四葉主旋翼系統，每片將也都是直接連接在槳轂支臂的軛套（Yoke）上，由玻璃纖維支撐的軛套本身的彈性變形來實現揮舞、擺振與變距運動，從而省略了傳統全鉸接式旋翼所需要的各種鉸鏈與軸承機構，減少了75%的零部件數量，重量減輕了15%，使用壽命大大提升，維護成本顯著降低。

蝰蛇武裝直升機在進行實彈測試

其槳轂的結構基本上沿用了貝爾Model 412的構造（布局基本一致，只是把軛套的材制從鈦合金才成了玻璃纖維）。值得一提的是，蝰蛇武裝直升機的旋翼槳轂系統並非採用了常見的單一四支臂式軛套布局四葉旋翼系統，而是以一種上下交疊的兩組雙支臂式軛套系統代替，這樣一來，旋翼的揮舞角度可以更大（意味著可以實現難度更大的機動動作），另外一個好處就是雙支臂式軛套系統的加工和維修難度遠遠小於四支臂式軛套系統，對於控制生產和維護成本意義重大（畢竟美國海軍陸戰隊在武裝直升機方面的經費預算一向都並非「很充足」，所以「能省則省」）。

如果你對眼鏡蛇系列直升機旋翼系統設計方式感興趣的話，上圖能給你提供不少信息（圖示為AH-1W 4BW型旋翼結構示意）

新的旋翼槳葉由翼梁、前後緣保護帶、蒙皮和蜂窩狀填充料構成，主要材質是玻璃纖維/8552環氧樹脂複合材料，其中前後緣保護帶則由不鏽鋼製成，靠外2/3部分有鍍鎳保護，槳尖部分則由電鑄成型的鎳質保護層來防護，整體槳葉的設計壽命高達10000小時。

某型直升機旋翼複合材料槳葉結構設計示意圖

為了便於艦載操作，蝰蛇武裝直升機的主旋翼葉片引入了半自動摺疊機構，從而能夠實現槳葉摺疊，減少停放庫存空間。這套摺疊機構的可靠性還是相當好的，能夠允許地勤人員在最大45節（超過80千米/時）風速的海況下進行主旋翼槳葉的摺疊收起或者展開作業。

旋翼被摺疊起來的AH-1Z直升機模型

旋翼系統的改進帶來了什麼好處？

如果沒有足夠大的好處的話，美國海軍陸戰隊也不必要在預算如此緊張情況下堅持推進「H-1升級計劃」，貝爾公司的直升機專家也沒必要一門心思想著更換旋翼系統了，那麼從2葉旋翼到4葉旋翼，蝰蛇武裝直升機的旋翼系統到底獲得了哪些方面的提升呢？

更強的操縱性和機動性

無鉸接、無軸承式旋翼系統可以說是現代直升機界最先進的旋翼類型之一，由於消除了鉸鏈和軸承機構，完全通過彈性部件來實現旋翼的操縱，因而旋翼系統的操縱響應靈敏度變得高了許多，此外也降低了旋翼產生的振動水平，使得AH-1Z成為了一種更穩定的武器發射平台。

當然，對於美國海軍陸戰隊而言，四葉旋翼系統的改進最重要的是解決了貝爾傳統2葉蹺蹺板式旋翼系統無法進行零G機動的問題。AH-1W超級眼鏡蛇在接近零G操作範圍是都會有潛在的失控趨勢，這對超級眼鏡蛇的機動性限制很大，AH-1W的操縱極限基本無法低於0.5G，這使其比一些運輸型直升機都差，如何承擔起美國海軍陸戰隊主力武裝直升機的榮耀？

相對來說，AH-1Z蝰蛇武裝直升機不僅能夠毫無壓力完成零G機動，甚至負G機動都不在話下，極大拓寬了美國海軍陸戰隊攻擊直升機機隊戰術部署和操作包線（按照貝爾的說法，AH-1Z相比AH-1W，其實用任務包線拓展了超過80%）

更強的負載能力

儘管新型主旋翼的直徑仍然和AH-1T海眼鏡蛇或者AH-1W超級眼鏡蛇一致，都是14.63米，但是其數量卻從2片增加到了4片，槳葉弦長從83.8公分縮短到了63.5厘米，展弦比得到提升，此外，新型旋翼槳葉還採用了新設計的高升阻比翼型，整體氣動效率高出許多，再加上輸出功率提升了將近34%的主傳動系統，AH-1Z的有效負載相比超級眼鏡蛇幾乎提高了兩倍以上。

更強的生存能力

新型槳轂和槳葉都能夠承受23毫米炮彈直接命中而保持正常運轉。

更低的全壽命周期成本

新型旋翼的無鉸式結構大幅減少了零部件數量，這就意味著美國海軍陸戰隊可以大幅減少零備件的存貨數量，連帶也減少了維護成本和後勤需求，使得AH-1Z的全壽命周期成本得到了大幅的降低和更好的控制。

勤務人員在維護蝰蛇直升機旋翼系統

2000年12月8日，20世紀即將結束，21世紀即將到來。貝爾公司配備了四葉旋翼系統的AH-1Z型蝰蛇武裝直升機在貝爾的試驗基地完成了首次飛行，新型旋翼系統在飛行測試中所展現出的優秀的操縱品質、機動性能給在場的美國海軍陸戰隊官員留下了深刻的印象，從而也奠定了該機成為21世紀美國海軍陸戰隊新一代主力武裝直升機的基礎。

曾經的武裝直升機「臨時工」，終於也有了與阿帕奇一爭高下的能力。

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