OH-1戰搜直昇機
日本陸上自衛隊新一代的OH-1輕型斥候直昇機,具有許多攻擊直昇機的構型特徵。
日由機尾看OH-1, 短翼下掛載的是雙聯裝91式空對空飛彈發射器。
編隊飛行的OH-1
機型 | OH-1 |
類別 | 戰搜直昇機 |
製造國/廠 | 日本/川崎重工、三菱重工、富士重工 |
使用國 | 日本 |
全長(含主旋翼)(m) | 13.4 |
主旋翼直徑(m) | 11.6 |
機高(m) | 3.8 |
空重(kg) | 2450 |
任務起飛重量(kg) | 3550 |
最大起飛重量(kg) | 4000 |
最大巡航速率(km/hr) | 222 |
最大平飛速率(km/hr) | 278 |
最大爬升率(m/min) |
─ |
續航力(km) | 550 |
作戰半徑(km) | 200 |
實用升限(m) | 4880 |
發動機
(最大持續輸出功率/30分鐘最大輸出功率/5分鐘緊急輸出功率)(軸馬力) |
TS1-M-10渦輪發動機*2 (827*2/884*2/940*2) |
乘員 | 2 |
感測系統 |
頂置瞄準儀(RMS)*1(整合有前視紅外線(FLIR)、電視攝影機、雷射測距儀等) |
武裝 |
固定:無 |
外載:兩個武器掛載短翼:每個短翼下方有兩個掛載點。外側掛架可加雙聯裝91式空對空飛彈發射器,內側可加裝235L副油箱。 |
(主要資料來源:尖端科技254、255期──
「陸自忍者-OH-1觀測直昇機」,張明德先生著)
──by Captian Picard
起源 日本陸上自衛隊從1970年代末期開始裝備美國休斯公司授權川崎重工生產的OH-6D輕型斥候直昇機,其體型過小,無論是續航力或籌載都嫌不足(例如欠缺電戰裝備或武器等),也缺乏專業而有效的觀測裝備(只有24架在改良時加裝了整合有FLIR、電視攝影機等裝備的光電偵測系統,其餘只能靠飛行員配戴星光夜視鏡),基本上只有在白晝天候良好情況下作業的能力。於是從1985年起,日本防衛廳便開始構思自力開發新一代輕型武裝斥候直昇機(先前日本的廠商已經有授權生產多種美製陸、海軍用直昇機的經驗,不過尚沒有自力研發的紀錄)。 由於OH-6D的機齡尚輕(生產一直持續到1997年,共製造193架),因此相關廠商能從容地進行新一代觀測直昇機所需的相關基礎技術研發。除了觀測直昇機外,同時期日本還打算發展一種通用直昇機順便取代UH-1B/H,不過由於1960年就開始服役的UH-1B已經過於老舊,汰換時程緩不濟急,因此防衛廳只好放棄通用直昇機的研發計畫,在1993年先向先前獲得授權生產UH-1系列的富士重工續購一批改良後的UH-1J來汰換最老舊的UH-1B,然後從1997年引進美國賽可斯基授權三菱重工生產的UH-60JA來替換UH-1H。 研發過程 在1980年代末期,日本防衛廳技術研究本部(TRDI)首先與川崎重工合作,針對新型觀測直昇機所需的關鍵技術進行先期研究,包括新型複合材料無軸承旋翼系統、具備陀螺儀穩定的光電觀測/射控系統、直昇機抗墜落與耐戰損設計等,並在1989年利用一架OH-6J作為實驗裝備的測試平台,在1990至1991年間進行了合計超過100飛行小時的測試。此外,關於OH-X的心臟──發動機的部分,防衛廳在1991年便與三菱重工簽約執行名為「小型燃氣輪機主要構成研究試作」的計畫,發展一種功率800~900軸馬力的渦輪軸發動機供OH-X使用,但其建案並不在OH-X計畫之下。 先期研究階段完成後,日本防衛廳在1991年編列平成四年度(1992年)預算時,正式納入「新小型觀測直昇機」的研發項目,代號為OH-X,當時估計整個研發作業將耗費780億日圓。鑑於日本新一代支援戰鬥機FS-X遭到美國強力介入、被迫由自主研發改成與美國合作的慘痛教訓,日本防衛廳對OH-X的研發相當低調,幾乎是「黑箱作業」。在1992年4月17日,日本防衛廳正式對曾生產直昇機的川崎重工(曾生產H-13/Bell-47、OH-6J/D、KV-107II、SH-60J)、三菱重工(曾生產H-19/S-55、SH-60J)與富士重工(曾生產UH-1B/H、AH-1S)發出OH-X的提案徵詢書(RFP),在書中要求OH-X必須滿足以下技術要求:能抵抗20mm砲彈直接命中的複合材料旋翼系統,裝備含有FLIR、彩色電視攝影機、雷射測距儀的整合光電系統以及與之完全整合的數位化座艙航電。 三家廠商於1992年5月26日向防衛廳遞交各自的草案。在同年9月18日,防衛廳宣布川崎重工將成為主承包商,但另外兩家也以次承包商的身份加入OH-X案 ,如此可以結合日本所有相關國防廠商的力量,同時相關利益可以雨露均霑。工作分配方面,川崎的工作量佔全案的60%,其餘兩者各佔20%。機體建造方面,川崎重工負責前機身、起落架、旋翼系統、傳動系統的研發製造以及最終的全系統整合;三菱重工負責中段機身與尾部起落架;富士重工則承包尾椼結構、武器短翼與發動機整流罩的製造。在機載感測器的部分,整套瞄準裝置與穩定陀螺儀的整合由川崎重工負責,富士重工提供所需的熱影像儀,而彩色電視攝影機與雷射測距儀則由NEC公司負責。至於原型機的最後組裝與初期試飛工作,則由主承包商川崎公司負責。 在1992年10月1日,川崎、三菱與富士重工合組的觀測直昇機工程團隊(OHCET)正式成立,開始進行OH-X的設計作業;而負責發動機的三菱重工也在同年稍早時完成三具試製的XTS-1渦輪軸發動機,並於1993年開始進行地面運轉及高空模擬等測試。在1993年度預算中,防衛廳撥給OH-X計畫的經費達102億日圓;1993年12月,OHCET完成了OH-X的基本設計,並正式決定採用三菱的XTS-1-10作為OH-X原型機的動力來源。在1994年度,OH-X計畫獲得500億日圓的經費,包括製造一架用來驗證機體佈局、各裝備安裝布置、地面維修整備、座艙視野等適切性審核的全尺寸木製模型,以及用於地面測試的01及02號原型機,和用於飛行測試的1號與2號原型機等。在1994年4月13至15日,OH-X進行了全尺寸木製模型審查,確認了基本的規格,而這架木製模型機也於1994年9月2日首度公布。在1995年度,防衛廳撥給OH-X的經費達230億日圓,以建造用於飛行測試的第3與第4號原型機為主。截至1996年度預算為止,防衛廳總計在OH-X計畫中花費了888億3500萬日圓,比1991年估計的780億日圓超支了100億以上。 測試作業
OH-1的原型機。 在1996年3月15日,OH-X的1號原型機出廠,並在同年8月6日完成首次試飛。OH-X的2號原型基於1996年11月11日進行首次試飛。在1996年底,防衛廳將OH-X賦予OH-1的正式編號,而原型機則稱為XOH-1。在1997年5月26日,1號原型機歷經40架次共55飛行小時的廠方測試後,正式交付給防衛廳,2號原型機也在累積36飛行小時的廠試之後,於1997年6月6日移交防衛廳。至於3號原型機則在1997年1月9日首飛,同年6月4日移交防衛廳,4號原型機在1997年2月12日首飛,同年8月29日交付防衛廳。 依照防衛廳的武器研發流程規定,新武器的測試分為兩個階段,第一階段由防衛廳直屬技術研究本部進行技術測試,第二階段則由自衛隊方面進行使用測試。以往陸上自衛隊接收新機種時,都先交由陸自的明野航空學校研究部附屬的教育支援飛行隊負責;然而OH-1是全新研發的國產機種,測試工作量比以往國外設計的現成機種繁複許多。因此,防衛廳技研本部與陸上自衛隊特地在陸上自衛隊明野航空學校底下設置一個獨立的聯合飛行開發實驗單位,專門負責這四架XOH-1原型機的第一階段技術測試,這個單位於1997年3月28日正式成立。在這個聯合單位下,技研本部派出的單位為技術實驗隊,負責整個任務的進行;而陸上自衛隊的部分則稱為飛行開發實驗隊,提供試飛作業所需的飛行員,此種聯合編制是因為技研本部並沒有編制自己的飛行員。除了四架XOH-1原型機之外,飛行實驗隊還編制另外2架UH-1J來擔任支援任務。例如,XOH-1在明野基地進行測試時,可透過地面的UHF與VHF無線電訊號將飛行資料傳送至基地內的測量與分析管制室;不過明野基地的無線電遙測信號覆蓋半徑只有50km,當XOH-1飛離這個區域後,便由UH-1J起飛負責遙測信號的中繼傳輸。 聯合飛行開發單位的技術測試共分為四個階段,第一階段於1997年6月至10月進行,項目為飛行領域及包絡範圍的拓展;第二階段在1997年9月至1998年10月進行,項目為基本特性確認;第三階段從1998年3月至1998年10月,與第二階段重疊,項目為特殊裝備品特性確認;第四階段為最終確認,從1998年9月至1999年9月,項目包括空對空飛彈試射、匍匐貼地飛行(NOE)的飛行包絡測試等。四架OH-1原型機到1999年初已經累積了450小時的飛行時數,基本性能大致確認完畢,包括120節(222.2km/hr)空速與16000英尺(4876.8m)高度的飛行包絡範圍、不可超越速度(VNE,約168節,相當於311.14km/hr)以及測滑飛行限制等等。四架XOH-1原型機與二架地面測試機的具體任務分配如下: 01地面測試機:全機靜強度實驗。 02地面測試機:繫留實驗機,運轉時機體繫留於地面,以評估、模擬飛行中機體承受的負荷,總共分為50、150、200小時等不同階段實施測試。 1號機(序號32001):飛行性能、特性以及發動機、機體、各系統適應性測試,試飛總數275次。 2號機(序號32002):飛行負荷、振動及特性測試,試飛總數275次。 3號機(序號32003):裝備安裝、機電系統、觀測瞄準系統、空對空飛彈與機體間的整合性、發動機與機體振動、任務適應性的測試,試飛總數230次。 4號機(序號32004):任務適應性、觀測瞄準系統及空對空飛彈的功能測試,試飛總數200次。 在1997年,防衛廳正式編列首批三架量產型OH-1的預算,平均單價為19億2400萬日圓,超過最初預估(6億元以下)的三倍。在1999年下旬,第一階段技術測試大致告終。在2000年1月24日,防衛廳接收首批三架量產型OH-1,隨即配屬於明野航空學校本部作為飛行員教育訓練之用,而這也象徵OH-1由初期測試階段正式進入軍方實際操作,而大功告成的飛行開發實驗隊也隨之於2月解散。 值得一提的是,由三菱重工主導研發的日本第一架完全自製民用直昇機──MH-2000型,也沿用許多發展自OH-1的技術,例如使用的兩具MG5-110渦輪軸發動機就是TS-1的民用版,其機尾的蝸窗式導管風扇尾旋翼也與OH-1類似。MH-2000的研發始於1992年,原型機首次試飛與OH-1只相差幾天,第一架量產型於1999年交付客戶;爾後原型機在2000年在飛行時蝸窗式尾旋翼破裂而墜毀,導致MH-2000被迫重新修改部分設計再推出,同時也使其市場形象受損。在許多歐美主流民間通用直昇機的強勢競爭下,至今日本自行設計開發的MH-2000,只獲得日本國內數架的訂單。 基本構造 OH-1宛若一架輕型的專業攻擊直昇機,狹長的機身、左右兩側的發動機艙、縱列式雙人座艙、機身兩側兩片武器掛載短翼等佈局都與西方典型攻擊直昇機類似,其戰鬥重量只有3.5至4ton,接近西方最輕型的攻擊直昇機──義大利A-129。OH-1的機體結構能承受-1G~+3.5G的加速度,內載燃油容量約953公升。為了減輕重量並增強機體強度,OH-1廣泛地使用複合材料,複合材料佔機體重量的37%,製造部位(含旋翼)則佔全機37%。機體強度方面,OH-1的重要部位與旋翼系統能承受12.7mm~20mm彈藥的命中。 OH-1的機體寬度僅1m,正面投影面積較小,能降低被敵方目視察覺的機會。OH-1的前作為駕駛,後座為副駕駛兼觀測員,後座座椅比前座高出40~50cm以取得較佳的視野,乘員座椅具有吸收衝擊的能力,在墜機時能減少直接作用於機員身上的力量。OH-1座艙的正面採用平板玻璃以減少反光,兩側玻璃大致也是平板式,但稍微向外突出,以取得較佳的下方視野。OH-1的座艙罩係由右側朝上開啟,機體側面也有兩個大型檢修開口,使地勤人員能迅速便利地進行維修工作。OH-1採用固定式的後三點起落架,採用雙缸減震器,在一定程度的快速下墜時能吸收落地的衝擊。此外,為了適應日本冬天的下雪氣候,OH-1必要時也能換裝滑橇式起落架。 機身上方兩側的發動機艙之間有相當距離,同時遭敵火波及的機率不高。 旋翼系統 OH-X最令人矚目的技術成就之一,就是先進的無絞接、無軸承四葉片複合材料旋翼系統。在傳統的全鉸接式旋翼(Fully Articulated Rotors,又稱全關節旋翼)中,飛行員操縱集體桿(Collective Stick)與變距桿(Cyclic Stick),透過液壓系統驅動鋼纜或連桿帶動一個傾斜盤(Swashplate),傾斜盤再帶動變距拉桿,變距拉桿又連動接在主旋翼葉片上的軸向鉸,使得旋翼葉片產生飛行員所需要的集合傾角(Collective Pitch)以及循環傾角(Cyclic Pitch),進而改變直昇機的速度與方向。此外,全關節旋翼系統的每個葉片還透過揮舞鉸與擺振鉸與槳轂連接,以抵銷旋翼葉片受升力、重力、慣性而產生的揮舞(上下)與擺振(前後)運動現象,減輕旋翼根部與槳轂的受力。 然而,全鉸接旋翼的構造十分複雜,不僅維護十分昂貴困難,操作效率也因複雜的機構而降低。往後在直昇機發展史上,又出現改良全鉸接式、無鉸接式等旋翼來解決全鉸接式旋翼太過複雜的問題,其中無鉸接式取消了揮舞鉸與擺振鉸,直接把葉片固定在槳轂上,而原本的旋翼擺振與揮舞動作就由葉片根部與槳轂支臂的形變來吸收;由於1970年代以後承受疲勞程度較高的鈦合金與複合材料問世,得以製作出具有高度韌性的槳轂與旋翼根部,無鉸接旋翼才得以真正實用化,然而無鉸接旋翼系統仍保留原本的軸向鉸與軸承來操控旋翼葉片的變距。 而無軸承旋翼不僅沒有揮舞鉸與擺振鉸,連軸向鉸也被取消,是最為簡單的旋翼構造。無軸承旋翼以一組直接連結槳葉根部與槳轂的可撓屈元件來取代軸向鉸;當操縱桿控制傾斜盤帶動變距拉桿時,變距拉桿係直接帶動槳轂支臂內套在旋翼根部的固定式扭轉元件(一個纖維複合材料製造的可撓性變距套筒),藉由元件的形變帶動旋翼扭轉,進而產生飛行所需的變距效果。無軸承旋翼系統的機械構造達到最簡化,旋翼變距的扭轉以及吸收揮舞、擺振效應全靠高韌性固定元件本身的形變,將變距桿傳遞扭力的延遲降到最低,因此無軸承旋翼系統擁有最高的操控靈敏度與品質。此外,無軸承旋翼系統將結構降至最簡,大幅減輕了後勤保修的負荷。然而,無軸承旋翼系統要求連接槳轂與旋翼根部的扭轉元件必須擁有很高的彎曲強度、剛度,以及很低的扭轉剛度,因此技術難度極高,直到進入1990年代才藉由複合材料技術的突破而邁入實用化。目前使用無軸承旋翼系統的直昇機不多,除了OH-1外,還包括美國貝爾AH-1Z與Bell 430、波音MD-900、歐洲直昇機EC-135、俄羅斯卡莫的Ka-60/62,以及遭到取消的美國RAH-66。 OH-1的無軸承旋翼由川崎重工研發,該公司早在1975年便在此一領域展開相關研究,而OH-1就是此項技術的首度軍事運用。OH-1的主旋翼採用單向(Uni-directional)玻璃纖維與環氧樹脂(GFRP)複合材料製造,無論是葉片、一體成形的主旋翼槳轂、由槳轂延伸出來的四支支臂(連接槳轂與旋翼葉片)以及槳轂支臂內連結旋翼翼根與變距桿的Y型扭轉元件,都由複合材料製造。四根變距桿分別直接連接槳轂內的Y型扭轉元件,以該元件的形變直接傳遞給旋翼翼根,進而達到操控旋翼的效果。測試結果顯示,OH-1這套旋翼系統的操控品質類似定翼機,反應十分靈敏,沒有傳統全鉸接旋翼經常發生的操控反應遲滯現象。靈敏的旋翼使OH-1能夠迅速改變飛行姿態,輕易地進行急速轉彎、爬升與俯衝,並能從高速狀態迅速減速到直昇機空戰或匍匐飛行時的低速狀態,而且即便在沒有增益穩定系統(SCAS)的輔助下,仍能擁有良好的飛操特性。OH-1的主旋翼直徑約11.6m,主旋翼葉片採多孔式結構,葉片前緣裝有鎳保護層以抵抗低空沙塵、異物的衝擊;葉片尖端部分經過削尖,能降低阻力。主旋翼槳轂與傳動系統能抵擋20mm砲彈的命中,主旋翼葉片則可承受12.7mm機槍子彈的射擊。川崎重工還宣稱,OH-1這套旋翼系統是今日世上所有無軸承旋翼之中,阻力最低的一種。這套旋翼系統使得OECET獲得防衛廳財團法人防衛技術協會頒發的平成九年度(1997年)「防衛技術發明賞」,以及美國直昇機協會(American Helicopter Soiety)頒發的1998年度霍華休斯紀念獎(Howard Hughes Award,獎勵該年度對直昇機科技有特殊貢獻的個人或團體)。 尾旋翼方面,最初川崎打算採用類似AH-64D的雙葉片同軸反轉尾旋翼系統,不過最後改用類似法國海豚式、美國RAH-66的蝸窗式(Fenestron)導管風扇(Ducted Fan)設計。相較於傳統尾旋翼,蝸窗式導管風扇嵌在尾椼內,因此飛行阻力較小,運轉噪音較低,在低空飛行或起降時比較不容易受到外物損傷,而且在地面運轉時對人員的危險性較低;然而,蝸窗式導管風扇的缺點在於消耗功率較大且結構較為複雜,比較不易維護。OH-1的導管風扇擁有八片葉片,同樣由碳纖複合材料製造,葉片並以非等距方式排列,相鄰葉片的夾角依序為35度與50度交替。 動力系統 發動機是任何一種航空器的心臟。日本航空工業在先前曾與美國普懷、奇異與英國勞斯萊斯等發動機大廠合作,以授權生產的方式為日本自衛隊的定翼噴射機或旋翼機製造渦輪發動機,其中最主要的是為噴射/螺旋槳定翼機生產渦輪發動機的石川島播磨,以及製造旋翼機發動機的川崎重工;然而,日本第一個試圖自行開發渦輪噴射發動機的卻是在這個領域起步較晚的三菱重工,在1990年代開始嘗試製作兩種800~900軸馬力的小型渦輪發動機,其中一種是供三菱MHI-2000商用輕型直昇機使用的MG-5-100發動機(800馬力),另一種就是為OH-1開發的TS-1型發動機。 如同前述,三菱在1992年完成了三具XTS-1渦輪發動機進行測試,並據此開發出供XOH-1原型機使用的XTS-1-10發動機。此型發動機採用單級離心式壓縮機,壓縮比達11.0,乾重量約157.85kg,並以全權數位控制系統(FADEC)控制發動機。發動機進器口設有粒子分離裝置(Inlet Particle Separator,IPS),能排除吸入進氣口的異物,避免進入發動機;而排氣口則安裝紅外線抑制裝置。值得一提的是,雖然XTS-1-10發動機由三菱重工主導開發,但發動機的全權數位控制系統、燃燒器、粒子分離裝置由川崎重工提供。XST-1-10發動機的最大持續輸出功率為827軸馬力 (616KW),30分鐘最大輸出功率(又稱起飛功率)為884馬力(659KW),5分鐘緊急功率達940軸馬力,比燃油消耗率為0.234kg/shp-hour。爾後三菱重工繼續對XTS-1-10進行修改與妥善化,推出TS-1-10QT,輸出功率維持不變,但工作效率略為提升;此外,發動機排氣管略做修改,從原本直接向後排放改為略向外偏,以降低熱廢氣對尾椼的烘烤造成機體結構傷害和增加熱訊號。TS-1-10QT已經非常接近量產構型,於1998年3月30日首度安裝於XOH-1的1號原型機上進行試飛。此發動機稍後便正式定型,正式編號為TS-1-M-10(M代表三菱)。 OH-1的傳動系統由川崎重工研製,連結發動機的傳動軸先通過主減速器,將原本的高轉速/低扭力功率轉換成低轉速/高扭力功率,然後再以傳動軸分別傳送給主/尾旋翼以及發電機等。主減速器分為三級,第一與第二級採用螺旋傘齒輪組,第三級則為行星齒輪組。整套傳動系統在喪失潤滑的情況下仍能持續運轉30分鐘,在這段期間內尚不會過熱燒蝕,使飛行員在潤滑油外洩的情況下仍有時間駕駛直昇機返回機場或尋找迫降場地。OH-1的液壓油系統採用較為保險的雙迴路,每個迴路各自獨立,一個迴路受損不影響另一個迴路運作。位於機體中央的自封主油箱能抵抗墜毀衝擊,而供油管路也是自封式。此外,燃油系統中具有惰性氣體產生器,能將惰性氣體打入油路中,降低燃油外洩時被引燃的機率。 雖然日本自行研發渦輪發動機的時間並不長,但TS-1-M-10的整體性能在800~1000馬力的中小功率渦輪發動機的領域中堪稱相當傑出,其功率/重量比達5.5shp/kg,比燃油消耗率低於0.25kg/shp-hour,這樣的表現完全不遜於美國T-800、英國MTR-390等先進直昇機渦輪軸發動機。 座艙航電/飛控/電子戰 OH-1擁有日本直昇機中最先進的飛控系統,名為整合自動飛行控制系統(IAFCS),其中還整合了增益穩定系統(SCAS)。IAFCS是一種線傳控制(fly-by-wire)系統,飛行員操縱桿的位移先轉換為電子訊號輸入飛控電腦,飛控電腦再配合各感測器輸入的飛行速率、機體姿態、各種大氣資料等,依照電腦內儲存的控制律(Control Law)軟體產生飛行控制指令,然後傳遞給液壓制動裝置驅動主/尾旋翼的傾斜盤,進行週期變距與總距等操作。某些資料指出為了節省成本,IAFCS採用一重方式運作,所以能容忍的錯誤較低,不過這應該是指這套系統無傳統的機械備援裝置,而不是意味此系統本身真的只有單餘度。 OH-1的座艙介面也極為先進,前後座均設置兩具由橫川電氣製造的大型彩色液晶多功能平面顯示器(MFD),用於顯示各種導航、飛行、機況、射控資訊,以及由電視攝影機、紅外線熱影像儀所傳來的影像。此外,前座駕駛席另裝有一具島津公司生產的抬頭顯示器,用於顯示飛行資訊以及武器狀態;而後座副駕駛兼觀測員席則設有一個控制瞄準儀的操作介面。前座的兩具MFD採用橫列安裝,後座為了布置瞄準儀操控介面,兩具MFD遂改用縱列安裝。前後駕駛艙各設有一套完整的手不離桿總距桿及週期變距操縱桿(Hands on Collective And Stick,HOCAS),概念與戰鬥機的HOTAS相同,將許多常用開關介面設置於總距桿與週期變距桿上,使得飛行員在執行許多常用機能時雙手不必離開操縱桿,大幅減輕了操作負荷。歐美許多新型攻擊直昇機如美國AH-64D、AH-1Z、歐洲虎式、南非茶隼等,都使用了類似的概念 導航方面,OH-1配備了自AH-1S以來,陸上自衛隊直昇機必備的標準通信/導航/敵我識別系統(CNI),包含HF/UHF/VHF等波段的無線電、GPS與慣性導航系統、敵我識別器(IFF)等,所有的航電設備都透過MIL-STD-1553B規格的資料匯流排連接在一起。電戰方面,OH-1公開的資料不多,目前已知機鼻兩側裝有雷達預警接收器(RWR)的接收天線,發動機艙上方設有一具類似美國AN/ALQ-144的主動紅外線干擾器,不過似乎沒有雷射警告器、雷達/射頻主動干擾機以及干擾絲/熱焰彈投擲裝置等,遜於一般主流的歐美先進攻擊直昇機。 觀測系統/武裝 OH-1採用一具類似歐洲虎式(Tiger)HAP型的頂置瞄準儀(Roof Mounted Sights,RMS),安裝於機身頂部發動機艙前方,其旋轉塔的水平旋轉範圍為左右各110度,俯仰範圍為正負各40度,整合有富士研發的紅外線熱影像儀、NEC提供的彩色電視攝影機與雷射側距儀,瞄準儀的基座設有川崎重工開發的陀螺儀穩定裝置,而觀測儀的影像與訊號則透過MIL-STD-1553B資料匯流排與機上航電連接,可將影像投射在前後/座的多功能彩色顯示器上。OH-1的觀測裝備極為先進,新型的紅外線熱影像儀解析度頗高,此外也是全球第一種配備彩色電視攝影機的武裝直昇機。不過現階段OH-1的雷射測距儀只有測距功能,無法為友軍的雷射導引武器進行照射作業。 OHCET曾評估過機鼻、頂置與桅頂三種安置方式。機鼻觀測儀雖然在設計佈局與後勤維修方面最為便利,但在使用時需暴露整個機身正面,對於一架斥候直昇機而言實在非常不利,因此立刻遭到否決。純就隱蔽效果而言,最有利的是類似美國OH-58D或歐洲虎式UHT的桅頂觀測裝置(Mast Mount Sights,MMS),使用時只需將觀測儀露出障礙物即可,整個機身與主旋翼都不用暴露。然而,MMS必須克服旋翼頂端震動、旋翼頂端限重以及空氣阻力較大等問題,而且需要同軸旋轉裝置來抵銷主旋翼的轉動,機械複雜度高,對於妥善率以及後勤維修都相當不利,所以未必是划算的設計。考量到OH-1發動機功率有限,為了避免MMS所增加的重量、阻力嚴重拖累飛行性能,於是OHCET選擇了折衷的頂置瞄準,觀測時只會暴露主旋翼以及頂部整流罩,而機械複雜度與空氣阻力都遠低於MMS。 武裝方面,OH-1沒有任何固定武裝,機身兩側有一對短翼,每個短翼有兩個掛載點。由於OH-1在設計階段定義為一架純粹的斥候直昇機,完全不擔負攻擊性任務,所以現階段只在短翼的外側掛架加裝日本自製的雙聯裝91式空對空飛彈用以自衛,內側掛架則只能攜帶235L副油箱來增加續航力,其餘如機砲莢艙、火箭莢艙乃至於反戰車飛彈等攻擊性武器一應俱缺,成為全世界第一種只以空對空飛彈為武裝的軍用直昇機。此舉除了考量到任務特性之外,多少也是為了考量政治敏感性而降低攻擊能力 ;此外,也有可能是為了與RAH-66做出區隔,日方特地將OH-1定位為「純種觀測直昇機、武裝僅限於自衛、不包含攻擊機能」,避免美方強行介入推銷RAH-66,重蹈FS-X戰機的覆轍。91式空對空飛彈衍生自91式短程地對空防空飛彈,全彈重11.5kg,採用先進的紅外線影像尋標器導引,而每具雙聯裝發射器含飛彈的總重約66kg。 生產與部署情況 量產型的OH-1首先交付日本陸上自衛隊的航空學校,以,作為日後飛行員的換裝訓練之用。如同前述,第一批1999年度編列的三架OH-1量產機在2000年1月份交付陸上自衛隊明野航空學校本部,稍後明野航校本部再接收兩架2000年度編列的2架OH-1,而負責地勤人員訓練的航空學校霞_浦分部也獲得一架。至於原本四架XOH-2原型機中的第3、4號機隨後也被修改為量產機的標準,在2000年交付明野航空學校,至此日本陸自航空學校遂擁有了8架量產型的OH-1。在作戰部隊換裝方面,OH-1優先換裝陸自方面隊的反裝甲直昇機隊,其中隸屬北部方面隊的第一反裝甲直昇機隊在2002年接收第一架OH-1,是日本陸自第一個部署OH-1的實戰單位。至2004年底,日本陸上自衛隊總共接收了12架量產型的OH-1(不包括原型機)。 根據1990年代初期的計畫,日本陸上自衛隊打算以一對一的方式用OH-1來汰換OH-6D。當時陸上自衛隊第一線部隊中,13個師團各編有一個飛行隊,每個飛行隊各擁有8架OH-6D;而5個方面隊則各自下轄一個方面航空隊與一個反裝甲直昇機隊,每個方面航空隊與反裝甲直昇機隊各編制4架OH-6D,因此光是前述第一線作戰部隊就需要144架觀測直昇機,再加上航空學校所屬訓練用機以及補充日後損耗的預備機,OH-1的總需求將達到200架之譜。 在1990年代下半葉,日本陸上自衛隊進行了大規模組織變更(依照1995年通過的防衛大綱規定),原本13個師團加上2個混成團的野戰兵力被改為9個師團與6個旅團。在航空編制方面,改制後的一般師團/旅團飛行隊多半維持8架OH-6D觀測直昇機的兵力,駐北海道的4個師/旅團飛行隊除8架OH-6D外還額外編制5架UH-1H/J通用直昇機;而部署在本州以西的四個師/旅團已依照「師團飛行隊再編計畫」進行調整,師團飛行隊的陣容仍維持八架,但組織改為OH-6D觀測直昇機與UH-1J通用直昇機各四架,以提高空中運輸能量,而減半的觀測能量則藉由OH-1遠高於OH-6D的單機能力來彌補。此外,原本的第12師團在2001年轉型為一個新型態的空中機動旅團,其航空編制較以往強化,觀測直昇機的編制數量增為5架。至於方面航空隊與方面隊直屬反裝甲直昇機隊的編制則維持不變,再考量師團/旅團等野戰部隊的觀測直昇機編制減少,因此OH-1的需求量從原本預估的200架降至150架左右。 然而,OH-1也難逃日本國產武器面臨的單價飛漲命運,即便是削減後的150架產量看起來也是艱難的任務。最初日本陸上自衛隊希望OH-1的單價控制在6億日圓以內(合440萬美元,以1996年匯率計算);但如同前述,OH-1的研發成本比預期超支了100億日圓以上,再加上日本陸上自衛隊武器系統一貫的低量產速率政策,以及武器系統逐年的通貨膨脹,所以OH-1的造價就變得非常驚人了。在1997年訂購的第一批三架量產型OH-1分攤入高漲的研發成本之後,平均單價已經高達19億2400萬日圓,在1998年訂購的第二批量產型的平均單價上漲到20億1800萬日圓。拜通貨膨脹之賜,2005年度訂購的第九批2架更達到每架49億日圓的天價,至此所有OH-1量產型的平均單價為24億5000萬日圓 (合1600萬~2000萬美元),是最初預期的四倍,更是上一代的OH-6D的10倍以上(1995年簽約生產的最後一架OH-6D造價1億6800萬日圓,全部197架的平均單機成本約2億日圓) ,意味著一架OH-1的造價就比一整個飛行隊8架OH-6D還貴。 由於OH-1的單價飛漲,在防衛廳規劃的1995至2000年度中期防衛整備計畫中,將購買15架OH-1裝備於陸上自衛隊,不過最後只編列了12架的預算。至2005年度,防衛廳只編列了22架OH-1的生產預算,以平均每年交機2至3架的低速率生產 ,近年更放慢到每年1至2架;至2009年,交機的OH-1的交機數量(含原型機)也不超過26架。依照這樣的速度,陸上自衛隊的OH-6恐怕到2020年都無法被OH-1汰換完畢,OH-1正走上和90式戰車等日本自製昂貴陸軍裝備一般,因為單價高而生產速率緩慢、因生產線低速運轉導致成本進一步高漲的惡性循環,最後恐怕難逃減產命運,就如同90式戰車的最終產量還不到原本74式戰車的一半,難以完全汰換。 競標AH-X的提案 由於日本陸自反裝甲直昇機隊的AH-1S攻擊直昇機日漸老舊,防衛廳從1990年代末期開始尋求新一代攻擊直昇機,計畫稱為AH-X。AH-X在1998年9月以後加快建案步調,希望能在2005年開始交付部隊,2015年全面汰除AH-1S。AH-X案打算至多購入100架攻擊直昇機,以及300具發動機。在1999年7月,防衛廳向歐美各直昇機大廠發出AH-X的提案徵詢書,總共有美國貝爾AH-1Z、波音AH-64D與歐洲直昇機的虎式攻擊直昇機在期限內回應。由於防衛廳要求AH-X必須在日本本土進行建造,歐美競爭廠商便各自尋找日本本土廠商進行合作,其中波音與富士組成團隊,而貝爾則與三井重工合作。 除了前述歐美機型外,川崎重工也針對AH-X的需求,自費研究一種由OH-1發展而來的攻擊直昇機,部分資料將這種「攻擊化」的OH-1稱為AH-2。為了方便起見,下文也將此種草案稱為AH-2。由於OH-1本來就採用與攻擊直昇機相同的基本構型,所以AH-2就不需要花費心思對機體佈局進行大更動,把主要力氣放在籌載能力強化以及增加武器配備等方面。原本OH-1的短翼是配合輕型的空對空飛彈與副油箱而設計,為了掛載如反戰車飛彈、空射火箭等各種攻擊性武器,川崎重工擬在AH-2上換裝結構更強的短翼,相關部位的機體結構也將做強化,以承受攻擊性武器更大的重量與發射應力。除了外載武裝的強化之外,AH-2也打算在機鼻下方加裝一座20mm機砲砲塔;而為了配合各種固定與外載武裝的操作,AH-2也將增設相關的射控系統、雷射標定器以及頭盔顯示/瞄準器等。由於新增不少航電裝備,AH-2的前機身兩側將增設與AH-64類似的航電容納艙。 由於增加了更多的航電與武裝籌載,AH-2的重量勢必會比OH-1增加不少,因此川崎同時也規劃了出力更大的動力系統與加大的旋翼。川崎估計AH-2的最大起飛重量會從OH-1的4000kg增至5000kg,因此AH-2需要換裝單具功率在1055馬力以上的新發動機以及能輸出1410~1610軸馬力的傳動系統,才能維持原有的飛行性能。而川崎列入考慮的新發動機包括美國LHTEC的T-800渦輪軸發動機以及歐洲MTU/Turbomeca/Rolls-Royce的MTR-390發動機等。此外,川崎也打算在AH-2上使用更大型的主旋翼,旋翼直徑從OH-1的11.6m增為12.4m,以增加升力,抵銷機體重量增加後一起上升的旋翼槳盤(主旋翼掃掠面積)負荷。 然而,鑑於AH-1S的汰換不容拖延,防衛廳在2001年就必須決定AH-X的機種選擇,因此川崎的「攻擊版OH-1」顯然趕不上這個時程。此外,陸上自衛隊一開始就明顯青睞火力強大、歷經實戰焠煉且擁有長弓豪米波雷達這等獨門神器的AH-64D,顯然不可能給AH-2任何「關愛的眼光」。於是2001年8月27日當防衛廳宣布AH-64D雀屏中選後,川崎重工這個「攻擊版OH-1」便無疾而終,只留下紙圖上的初步草案。 未來發展 就在OH-1甫開進入服役階段之際,防衛廳便在2001年度預算中列入OH-1的後續改良研究項目,主要目標是降低OH-1的操作維持成本,包括進一步降低TS-1-M-10發動機的燃油消耗率、提高主旋翼葉耐腐蝕能力、強化機上零件的耐久度等。此外,防衛廳與陸上自衛隊也在進行用於OH-1的 「觀測直昇機用戰術支援系統的研發案」,以及另一個強化OH-1的指管通情能力的計畫,藉由先進的數位資料傳輸系統與戰場管理系統與友軍空中、地面單位分享即時戰情,使OH-1獲得的觀測資訊能達到最有效率的運用,讓自衛隊的戰場動態掌握與決策反應速度大幅提昇。 在2005年,「觀測直昇機用戰術支援系統」開始安裝在OH-1上進行測試,能與AH-64DJ的先進資料鏈系統進行通聯,因此得以分享AH-64D上長弓豪米波雷達獲得的情資,大幅強化戰場環境的掌握能力。 此外,在前述的AH-X攻擊直昇機汰換案中,由於AH-64D價格昂貴,陸上自衛隊只訂購了60架(外加23套長弓雷達),無法以一對一的方式汰換現役89架AH-1S,使陸自五個方面隊的反裝甲直昇機中隊編制由原本的16架降至12架。雖然AH-64D遠較AH-1S強大的能力足以彌補數量上的不足,不過日本陸自還是研擬將反裝甲直昇機中隊的OH-1予以改良,增加對地攻擊能力,替AH-64D分攤部分任務。如同前述,以OH-1的構型,要增加對地攻擊能力並不困難,主要的改裝重點在於射控系統的整合以及承載能力的強化。由於OH-1短翼的內側掛架平時掛載235公升副油箱,估計這個掛載點至少有200~250kg的承載能力,足以攜帶M-261型19聯裝70mm火箭發射器、四聯裝TOW反戰車飛彈發射器或至少二聯裝的地獄火反戰車飛彈發射器;而用來掛載重重66kg的91式空對空飛彈的外側掛架,理論上也能加掛M-260型七聯裝70mm火箭發射器或7.62mm機槍莢艙。觀測射控方面,由於OH-1本來就有先進且功能完整的整合式光電偵蒐瞄準儀,要納入使用攻擊性武器能力並不困難:對地獄火飛彈而言,只需增加雷射標定功能(可修改雷射測距儀的控制單元,或者換裝新的雷射測距/標定器),並安裝配合的武器控制介面、軟體或硬體單元,並在掛架上增加所需的訊號線即可;如果是使用TOW反戰車飛彈,除了修改掛架的訊號線外,還需安裝相容於M-65 TOW飛彈瞄準系統的軟體與介面;而如果是火箭發射器或機槍莢艙等無導引武器,就只需要修改佈線、加裝操控介面與軟體即可。 在上述的配置下,OH-1的武裝籌載將達到600~700kg,而且完全不涉及動力系統與機體結構的變更;對於輔助AH-64D、擔負密接火力支援或攻擊軟性目標而言,這樣的火力或許足夠了。而由於OH-1的旋翼槳盤負荷(約37.9kgf/平方公尺)比大部分現役攻擊直昇機(AH-1W為39.8kgf/平方公尺,虎式為45.2,AH-64D更高達60.1)低,因此合理估計OH-1在不更動旋翼系統與發動機的情況下,應該還有更高的掛載潛力,可能可以達到800~900kg,甚至1000kg以上,不過武器短翼等結構或許必須經過強化,而且直昇機的航速、爬升率、升限、續航力都會有相當的降低。 由於日本防衛省在2008年度停止了AH-64DJ的採購與生產,此時日本僅獲得10架AH-64DJ,單機平均成本在212億日圓 (2億美元)以上;而陸上自衛隊的替代方案之一,就是強化OH-1的攻擊能力。由於OH-1在2008年的平均單價約25億日圓(2300萬美元),還不到AH-64DJ的1/8,加上性能與潛力都與正規攻擊直昇機相去不遠,在編審預算時比較容易存活,因為未來OH-1的「攻擊化」很可能勢在必行。此外,由於AH-64DJ的失敗,日本防衛省再度展開新一輪AH-X攻擊直昇機競標案,除了前一輪參與AH-X競標的美國AH-64D Block3、AH-1Z以及歐洲的虎式攻擊直昇機之外,前述由OH-1衍生而來、提高發動機功率與火力的AH-X也頗有再度參與角逐的可能。 裁撤觀測直昇機隊 在2022年12月16日,日本在臨時內閣會議通過新版「國家安全保障戰略」、「國家防衛戰略」(即原「防衛計畫大綱」,記載具體防衛目標及達成的方法)以及新一期五年度「防衛力整備計畫」(2023至2027年度)等「安保三文件」。此次修改「國家安全保障戰略」的重點是納入打擊敵方基地的「反擊能力」,並且計畫到2027年度時,防衛預算將日本達國民生產毛額(GDP)的2%。 雖然防衛預算上漲,但為了提高預算的運用效率(以及因應日本人口減少帶來的自衛隊招募困難等問題),自衛隊打算用無人機取代自衛隊各單位的大批直昇機與巡邏機來節省經費。其中,陸上自衛隊打算全面汰除現有的攻擊直昇機與斥候直昇機,包括12架AH-64D阿帕契直昇機、47架AH-1眼鏡蛇攻擊直昇機與33架OH-1觀測直昇機,日後全部由無人機隊接手任務;如果實行,日本會成為第一個廢除原有攻擊直昇機兵力的國家。
評析 放眼全球,大部分國家陸軍的觀測/斥候直昇機都是由輕型通用直昇機搭配簡單觀測、通訊系統來兼任,且一併擔負聯絡、運輸甚至火力支援工作;而德/法合作開發的虎式攻擊直昇機的HAP/HAD/ARH等衍生型,則是攻擊直昇機兼任斥候的罕例,不過還是以反裝甲、火力支援等任務為主。像美國與日本等富裕國家發展專業的斥候直昇機已經屬於希罕,而美國最早的專業斥候直昇機──OH-58D,也不過是在Bell 206商用輕型直昇機的架構下搭載專業的觀測系統而成,而取代RAH-66的ARH武裝斥候直昇機案亦走同樣的廉價路線(機體選擇了商用的Bell 407)。至於專門以斥候任務的規格量身訂做的專業直昇機,就只有美國RAH-66、日本的OH-1以及俄羅斯喀山廠(Kazan)在2000年代推出的Ansat-2RC(只建造一架原型機,在2005年7月29日試飛過一次,外銷前景並不看好)而已,三者都採用類似攻擊直昇機的機體架構。而當號稱全世界最先進載人直昇機的RAH-66遭到取消後,日本OH-1便成為這種專為斥候任務設計的直昇機中,碩果僅存、唯一進入服役的幸運兒。 純就以性能的標準來看,OH-1這種為觀測/斥候而生的直昇機,各項性能無疑是高於由輕型通用直昇機改裝的兼任斥候機種;即便與OH-58D、ARH-70等以通用直昇機搭配專業觀測系統而來的斥候直昇機相較,OH-1比照攻擊直昇機規格的飛操性能與生存能力也遠在前者之上。然而,OH-1這種「一切專精」的代價,就是不斷攀高的驚人成本。更重要的是,OH-1這種專為單一功能優化、純化、以追求性能為第一要務的研發導向,在美蘇冷戰結束後已經成為過去式,進入國防經費緊縮的1990年代之後更顯得突兀。例如,OH-1最後呈現的規格類似攻擊直昇機,價格遠超過一般觀測直昇機(且不遜於尺寸重量類似的義大利A-129攻擊直昇機),但卻沒有攻擊直昇機的火力,初期甚至只有空對空飛彈聊以自衛,這在1990年代後期以來追求功能多元化、注重前瞻性並盡可能減緩成本上漲的武器研發原則可說是背道而馳。放眼全球,恐怕除了堅持自主研發的日本之外,沒有任何國家能接受這種天價但是功能單純有限的方案;即便是軍力最強、資源最充沛的美國,也把思想路線與OH-1大致雷同的RAH-66取消了,改採商用機體的ARH-70來壓低成本。 在日本國防產業結構下,沒有外銷契機導致生產數量難達經濟規模、為維持生產線長時間運轉而刻意壓低年產量等因素,都使得日本自製的武器顯得格外昂貴,而OH-1專為特定功能的發展模式更讓造價飆漲問題雪上加霜,不僅減緩了換裝的速度,也讓購足所需數量的目標變得極為困難;更慘的是,隨著低空戰場的威脅與日俱增,以及無人飛行載具(UAV)的日漸成熟普及,以載人直昇機進行危險的戰術偵察任務正受到越來越多的質疑,相形之下不惜血本開發OH-1的日本簡直要成了冤大頭。除非未來真正對OH-1實施武裝化改良,否則耗費天價卻只能執行斥候的OH-1,就未免太不符合成本效益。 雖然OH-1在成本效益而言不是一個良好的例子,但是對日本國防工業的技術儲備卻做出了重大貢獻:OH-1是日本第一種完全自力研發的直昇機 ,使日本從無到有建立完整的國產軍用直昇機平台──包括日本第一種自行開發的直昇機用渦輪軸發動機,同時促使日本在無軸承複合材料旋翼領域中取得全球第一流的位置 ,在亞洲國家之中堪稱一項了不起的成就;而OH-1的整體也技術十分先進,主要系統與裝備都是頂尖水準,性能在同級機種中堪稱翹楚,不遜於歐美老牌航空大廠的代表性傑作。此外,OH-1的整個研發 與量產過程十分順利,有如行雲流水,過程中未出現重大的困難或意外事件,整合測試與進入服役後也沒發現什麼始料未及的重大毛病,對於一個第一次研發直昇機(而且還是相當精密高檔的機種)的新手而言,實在是難能可貴。OH-1唯一的致命傷,大概就是高昂的造價以及無法達成經濟規模的產量,但這也是無可奈何的事情,也同樣發生在其他多種日本自製武器上。總結而言,OH-1代表著1990年代至2000年代日本航空工業整體實力的提升,在日本航空史上的地位不容抹煞。
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