非CH53K不可，为何美国海军陆战队如此青睐这型重型直升机？

　　纵观全球，现役重型直升机的型号屈指可数，但是即便如此，美国海军陆战队在挑选下一代重型直升机的时候，仍然还是有＂选择余地＂的。毕竟美国军方现役的重型直升机就有三种型号：CH-53E＂超级种马＂、CH-47F＂支奴干＂以及MV-22＂鱼鹰＂倾转旋翼机。
　　尽管如此，美国海军陆战队为重型直升机机队的升级计划还是煞费苦心——顶着预算超标的压力，始终坚持要采购西科斯基公司的CH-53K＂种马王＂重型直升机来作为下一代主力重型直升机。
　　▲CH-53K＂种马王＂重型直升机构型布局总览
　　这是为什么呢？到底＂种马王＂直升机有哪些特殊的本领，或者说它相比美国军中现役的其他重型直升机，有什么特别的优势，让美国海军陆战队如此念念不忘而且非它不可呢？本文将在介绍CH-53K重型直升机项目的基础上，对这个问题进行一些概要的解释，下面，请看正文。七大关键指标——CH-53K项目介绍
　　CH-53K＂种马王＂重型直升机是美国海军陆战队＂梦寐以求＂的重型多任务运输直升机，从宏观层面来说，美国海军陆战队需要＂种马王＂重型直升机来执行重型突击运输任务，其所需要运载的对象包括装甲车、兵员和其他各种装备及物资，而且，＂种马王＂重型直升机还需要具备从海上基地起飞向内陆目标地投送所需投送的装备物资的能力。
　　▲＂种马王＂重型直升机的项目进度日程表
　　除此之外，＂种马王＂重型直升机还需要能够辅助执行海面打击作战、海基和远征机动作战等任务。为了能够顺利完成这些任务，美国海军陆战队对CH-53K相比于CH-53E的要求有多个点，主要包括：大修周期要更长，使用寿命要更久，全寿命周期成本要更低，生存能力要更强，对于机组成员和客舱士兵的保护措施要更到位，航程和运载能力都要进一步提升，战备率和可维护性都要提升，并且要具备更好的和美国海军陆战队其他武器装备之间的互通性。
　　▲＂种马王＂重型直升机的＂舰到目标机动＂（STOM；Ship to Objective Maneuver）远征作战任务示意图
　　针对以上种种需求，美国海军陆战队将其总结成了七个关键性能指标，并给每个指标设定了门槛值和理想值，我将其列举如下：网络互通率（Net Ready）：这个性能指标主要是要求CH-53K重型直升机要能够和美国海军陆战队的其他航空器和舰船等武器装备之间实现信息互通，该指标的门槛值就是100%满足＂联合集成架构＂（JIA；Joint Integrated Architecture）的企业级或者临界级要求；理想值则是要100%满足JIA的全部要求；航程/载荷（高海拔/高温环境）：门槛值——外部载荷27000磅（1磅约为0.453公斤，下同）的情况下不加油任务半径达到110海里（1海里约为1.852公里，下同）；理想值——外部载荷30000磅的情况下不加油任务半径达到110海里；任务战备率：门槛值——89%，理想值——90%；后勤支持规模（空&海）：门槛值——至少要小于等于当前CH-53E＂超级种马＂重型直升机的后勤支持规模，理想值——比CH-53E直升机的后勤支持规模降低10%；出勤率：每10个小时的任务飞行次数2.6次，每次出勤飞行时长2.25小时；生存能力：在受到典型的弹击损伤之后，能确保仍具备出色的飞离战区的能力；兵员防护：要求飞行器在受到典型弹击的情况下，能够保障机组成员和兵员的安全
　　▲CH-53K七条关键性能指标如图所示
　　为了满足美国海军陆战队提出的这些特别的指标要求，西科斯基公司进行了针对性的设计工作。其中，为了满足第一点网络互通率指标，西科斯基公司为CH-53K设计了＂联合可互通现代化座舱＂系统；为满足航程、载荷、战备率、后勤维护规模和出勤率等指标要求，西科斯基公司采用了更为先进的主旋翼桨叶外形设计，性能更卓著的GE38-1B型发动机、优化了主旋翼桨毂和主旋翼变速箱以及机身结构的设计；为了满足生存性和兵员防护等方面的要求，西科斯基进行了大量的理论和试验分析，这个点我在之前的文章中有过详细介绍，感兴趣的读者朋友可以翻阅。
　　▲为满足美国海军陆战队的指标要求，西科斯基公司所作出的努力CH-53K的一些能力和设计特点
　　这部分我就通过一些图片介绍一下CH-53K的主要能力和设计特点：
　　自动桨叶和尾桨折叠系统，下面这张图展示的就是CH-53K原型机在验证其自动主旋翼/尾桨折叠功能。
　　CH-53K在货舱地板上设计了尺寸更大的作业窗口，通过这个窗口，操作员可以更好的布置吊钩和吊索等任务装备，同时也使得操作员能够更好从舱内观察到三个吊挂点的实时情况。CH-53K的三个吊挂点呈纵向分布，最前面和最后面的吊挂点最大载重25000磅，中间的吊挂点最大载重36000磅。
　　＂种马王＂直升机机身的优化设计更多的是一种权衡，需要在强度、抗坠毁性、可靠性、可维护性以及成本和重量之间找到＂最优解＂，当然，从数学本质上来说，这样的绝对最优解是不存在的，只能是面向某种具体的任务环境，做出最适合的权衡选择。
　　▲CH-53K的机身设计需求示意图
　　从强度上来说，＂种马王＂重型直升机的结构设计总重达60000磅，过载系数可达3倍重量；从抗坠毁性来讲，机身能够承受每秒钟26英尺的下降率冲击；从可靠性和可维护性方面来说， CH-53K也得到了全方面的改进，并且其飞行小时设计寿命达10000小时；从成本方面讲，CH-53K通过引进先进的诊断技术，在故障发生之前，首先发现问题，从而规避由故障带来的较高维护成本；在重量方面，CH-53K则通过合理布置金属材料和先进复合材料从而来确保机身的重量性能达标。
　　▲CH-53K的主旋翼动力学测试系统对比之下一目了然——CH-53K强在哪里？
　　▲几种重型旋翼飞行器的载荷和任务半径包线图
　　上面这张图是按照CH-53K、CH-53E、CH-47F和MV-22B几种旋翼飞行器的有效载荷和任务半径绘制的包线图，从图中我们明显可以看出：在绝大部分任务半径的情况下，CH-53K＂种马王＂重型直升机的运载能力都是要远高于其他几种重型旋翼飞行器的。
　　此外，随着任务半径的加大（尤其是超过160海里）的情况下，CH-53K的负载能力急剧下降，在这块区域，能够转化为固定翼飞机模式飞行的MV-22B＂鱼鹰＂倾转旋翼机其优势就体现出来了。
　　值得注意的是，在任务半径超过180海里的情况下，CH-53E＂超级种马＂重型直升机相比CH-53K具有一定的优势，当然这块区域很小，其影响也并不显著。对于CH-47F＂支奴干＂重型直升机来说，CH-53K的载荷/任务半径包线将其完全囊括在内，优势不言而喻。
　　而回到美国海军陆战队要求的110海里任务半径的情况下，我们可以看到CH-53K载荷能力是CH-35E和CH-47F的3倍左右，更是接近MV-22B的5倍之多，可谓是提升了相当大的性能。
　　▲CH-53K和CH-53E的最大总重对比
　　上面这图展示的是CH-53K和CH-53E的最大总重（MGW；max gross weight）对比，从图中可以看出CH-53K的最大总重要比CH-53E高出了将近10000磅。此外，其实还可以看到一些更多的细节，包括两者在座舱外形、发动机防吸入遮罩、主旋翼桨叶、舷侧凸体、尾桨桨毂和尾斜坡挡板等很多方面都有区别。
　　▲CH-53K和CH-53E正面对比图
　　▲CH-53K和CH-53E的后视对比图
　　从上面这两张图主要能够看出两者在横向宽度方面的区别，显然，CH-53K的宽度要远高于CH-53E，这样一来，其货舱内部空间也更大了，能够运载尺寸更大的装甲车，也能一次投送更多的士兵。当然这种宽阔的设计对于兵员保护方面其实是提出了更高的要求，西科斯基也为此做出了相应调整。这些我在之前介绍过，此处就不赘述了。
　　▲CH-53K/CH-35E主旋翼和尾桨折叠后尺寸对比
　　上面这张图很有意思，虽然从载重量和尺寸对比上，我们的直观感觉会是CH-53K重型直升机要稍微大一些，但是在完成主旋翼和尾梁的折叠之后，我们可以发现，CH-53K和CH-53E的长度和高度将保持一致，其宽度甚至要比CH-53E要小10英寸，这对于舰载使用而言是非常有利的。
　　总的来说，与其说CH-53K直升机是CH-53E＂超级种马‘的改进版本，还不如说它是H-53＂种马＂直升机家族的又一名新成员，CH-53K的进步不仅体现在航程、载重等直观指标上，同时也在生存性、可靠性、可维护性、经济性等多个方面都取得了显著的提升，当之无愧的新一代重型直升机翘楚。这样一架重型直升机是怎样面对需求、分解需求，并最终形成设计方案，该过程尤其值得我们学习。