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[軍武大觀] S-60與S-64/CH-54起重直升機 [複製連結]

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電梯直達

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發表於 2014-11-9 02:17:23 |只看該作者 |倒序瀏覽 | 被感謝次數

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本帖最後由寒冰神話於 2014-11-9 13:42 編輯

歷史

1955年伊戈爾·西科斯基第一次公開談論了他所設想的起重直升機，這種直升機裝載貨物不是裝進機艙而是吊掛在外部的。由於無需貨艙所以機身可以做成簡單的樑式結構，機身上方安裝傳動系統，前下方懸掛駕駛艙。西科斯基還在駕駛艙內安排了一個後向座位，在吊裝貨物時，該座位的飛行員就像吊車操作員那樣控制起重絞盤，並精確操縱直升機懸停在貨物上方。起重直升機運送的貨物不受貨艙尺寸的限制，並且由於飛機結構簡單，可以大大降低生產和運營成本。

俄裔美國人伊戈爾·西科斯基

1958年1月聯合飛機公司發行的《蜂巢》內刊中刊載了一篇標題為《明天的飛行吊車》的文章，作者是弗蘭克·J·德萊亞爾。披露了西科斯基公司正在研製一種吊掛貨物、沒有貨艙的奇特直升機。文中還提到西科斯基的S-58直升機在最近成功完成了電線架設工程，在不到兩天的時間裡就在崎嶇陡峭的山區架設了63根電線桿，如果按傳統方法的話則需要65天。文章還提及了另外一些類似案例。

西科斯基設想的起重直升機具有三個重要優勢：

1、飛行員具有無阻礙的360度視界，可無障礙觀察整個吊裝和運輸過程。也就是說駕駛艙四周通透，內部可以佈置
   兩個座位，一個朝前一個朝後。

2、起重系統不僅可使直升機在懸停中吊裝普通貨物、卡車或戰車之類的車輛，還能在直升機停在地面上時吊裝電線
   桿、木材、管道這類的超長貨物。

3、與傳統直升機相比載重量更大，並且相同產量下的生產成本更低。

上圖是《蜂巢》雜誌刊登的謝爾蓋·西科斯基（伊戈爾之子）手繪的飛行吊車想像圖。創作於1957年他與父親之間關於飛行吊車的一次討論後。插圖顯示了謝爾蓋稱之為“先進的S-60'吊車'”的概念，沿用了S-56的傳動系統和R-2800發動機，但根據西科斯基的設想改成了前三點式起落架以方便地面吊裝貨物

1956年西科斯基公司製造了一架全尺寸模型，並安裝了S-56的傳動系統進行評估。

飛行吊車的全尺寸概念模型

模型的重要作用之一是驗證駕駛艙旋轉座椅，該座椅在裝卸貨物時可以向後旋轉180度。在上面兩幅照片中西科斯基先進設計部首席設計師Ed·卡曾伯格和先進概念組負責人喬治·霍華德正在測試旋轉座椅。

S-60驗證機

隨後該概念被提交聯合飛機公司（現在的聯合技術公司）管理層審核，獲得了設計和製造一架驗證機的資金。設計工作啟動於1958年5月1日，1959年3月18日驗證機製造完畢，3月25日進行了首飛。

外形奇特的S-60驗證機

驗證機採用了西科斯基S-56（海軍陸戰隊編號HR2S-1和陸軍H-37A）的發動機、旋翼、傳動系統，這些S-56的部件來自美國海軍航空局。

S-56/CH-37A直升機

首飛後第10天該機在布拉格堡進行了演示，在前10天裡驗證機的總飛行時間是22小時45分。

接下來的三個月S-60為聯合飛機的股東、媒體、德國軍方代表團進行了演示，並前往維吉尼亞州匡蒂科海軍陸戰隊航空站、華盛頓特區舉辦的美國陸軍航空協會會議、海軍研究生學校、康乃狄克州斯特拉福德舉辦的美國直升機協會會議進行了演示。

7月S-60開始了載人平台測試。在一次初期測試中，西科斯基邀請另外三人與他一起坐在平台上進行試飛，這三人分別是項目工程師羅德·史密斯、項目經理C·M·雪佛蘭埃切維里亞、工程副總裁J·P·W·瓦斯特。載人平台上有4張背靠背鉚接的座椅，備有安全帶。在飛行中西科斯基甚至解開安全帶走到平台邊往下看！其他人沒敢這麼做。飛行員傑克·彼得森和吉姆·凱目睹了這一切並小心翼翼地駕駛。

載人平台測試

西科斯基和其他三名志願者

西科斯基公司對貨物吊裝技術也進行了研究。8月演示了可載客20人的客運吊艙，隨後到11月間進行了更多的軍用和政府設備的演示。

S-60測試客運吊艙

11月S-60在布里奇波特機場把16架處於各種維修狀態的西科斯基H-34（S-58）吊運到布里奇波特的西科斯基南大街工廠，此時該機已經飛了165小時36分。

S-60把西科斯基H-34（S-58）吊運到布里奇波特的西科斯基南大街工廠

為了發展吊裝技術和設備，西科斯基公司進行了大量的各種貨物的吊裝實驗，並研究了夜間作業問題。在幾次試飛中，S-60做到了在60秒內降落並釋放第一組貨物，然後飛躍到第二組貨物處吊裝並起飛。這種能力超過了其他所有的直升機，甚至在許多情況下超過了地面卡車。

在進行載人平台或吊艙的測試中，西科斯基公司發現可以很簡單地實現無振動運輸，使用簡單的蹦極繩就完全隔離了振動。這被認為意義重大，因為僅用非常簡單的手段就大大增加了乘客的舒適性。在後續的研究可設計中，西科斯基公司製造出了一套吊裝系統，使用液壓機構同時完成吊裝和隔振功能。

S-60在1961年進行了更多的演示。並進一步發展貨物吊裝技術、拖曳掃雷系統、絞車系統。試飛一直持續到1961年，到1961年4月1日——首飛後的兩年里共飛了335小時。

S-60的性能基本與S-56一致，外部吊裝貨物的大小和體積對該機的速度和航程影響很大。單點吊裝時貨物在某些情況下會搖擺不定，但因為後向座位上的飛行員能時時觀察貨物的動態，所以只需把速度保持在限定範圍之內就安全了。或者也可通過調整吊纜長度來達到同樣目的。在多點吊裝時就沒有這些麻煩了。

因為S-60比S-56輕了454公斤，所以可以多吊454公斤的貨物。該機可執行當時任何直升機都不能完成的掃雷任務，無需安裝特殊套件能直接拖曳掃雷器。西科斯基公司還設想了一種載客40人的吊艙，能使S-60的載客能力超過S-56。

1960年S-60在巴拿馬城演示拖曳掃雷器

1961年1月西科斯基飛機公司和NASA簽訂了一個實驗項目的合同。西科斯基公司對S-60的操縱系統進行了修改，可以在1/2~2倍範圍內調整操縱靈敏度，用於評估操縱靈敏度對直升機完成低速精確機動的影響。在1961年4月3日交付NASA之前的一次檢查飛行中，S-60的操縱敏感度被調至正常值的兩倍，結果直升機失控後墜毀在西科斯基機場。飛行員受傷，但直升機嚴重受損已不值得維修。

到此時S-60已經為驗證飛行吊車概念飛了335個小時。

S-60的成功導致西科斯基公司開始研製S-64空中吊車，後者安裝了渦輪軸心發動機並且更適於生產。

S-60的殘骸現被保存在康乃狄克州斯特拉福特的康乃狄克航空博物館，正在修復中。

2012年正在修復中的S-60

S-60的構型特點

S-60的主要特點就是採用了樑式機身，所有貨物都吊裝在外部。座艙中有一個面朝後的座位，使飛行員可全程監視裝貨和卸貨的過程。只要在重量允許範圍，S-60就可以吊裝任何外形和尺寸的貨物。因為掛鉤不受旋翼下洗和靜電的影響，S-60在吊裝大多數貨物時可先降落或懸停在貨物上方。S-60還具有吊裝貨物滑行，和吊裝貨物進行緊急降落的能力。由於滑跑起飛時的地面效應，增加了潛在的有效載重。最重要的是，該機裝卸貨所需的時間大大少於傳統直升機。

S-60吊裝燃料卡車

在設計駕駛艙時，飛行員的視界被認為是最重要的。為了提高連接、分離和運輸貨物時的效率和速度，飛行員必需要直接看到整個過程，而不是依靠對講機或地勤傳來的二手訊息。為了達到該目的，S-60的駕駛艙被安排在前機身下方，兩名飛行員都配備了操縱系統，左側的座椅能轉向後方。在項目早期人們發現後方的周期操縱桿、方向踏板以及飛行員的腿部會遮擋飛行員視線，無法看到低於座艙地板6公尺的貨物。為此西科斯基公司設計了一個安裝在扶手上的三軸有限操縱桿，在飛行員轉向後方時提供俯仰、滾轉和偏航控制。這樣就取消了後置的周期操縱桿和方向踏板，保證了飛行員的視界。副駕駛仍繼續使用傳統的操縱系統。

最初後向座椅配備有傳統的周期操縱桿和方向踏板

安裝在機身兩側發動機艙下方的主起落架配備了大直徑機輪，可在未經平整的地面降落和滑行。起落架在裝貨時還可下降15公分，在其他方面S-56的一致，該機還沿用了S-56的短翼和支撐結構。

S-60沿用了S-56的發動機、傳動系統、旋翼、尾槳。增加了一套自穩設備，用於監控直升機的俯仰、滾轉和偏航
運動上提供高度和範圍控制。正副駕駛都配備有基本的飛行和控制儀表，在後向座位安裝了轉速、MAP、高度表。

總體佈局

這張早期的三面圖顯示了S-60的雙輪主起落架，但在製造時還是改為大直徑單輪。

任務系統

機身底部縱向佈置有10個硬點，可在飛行員的監控下實現快速、安全吊裝任何貨物。在試飛過程中，西科斯基公司還在機身兩側和機翼上增加了硬點。

機身硬點

為了吊裝過大或過於笨重貨物，或要把貨物釋放在無法降落的地點，就需要使用機身底部的一個承重5443公斤附帶30公尺鋼纜的絞車了。絞車安裝在傳動系統下方的重心位置，吊裝貨物時不會對飛行特性產生任何不利影響。絞車還可以進行拖曳操作，可提供13600公斤的牽引力。

機身絞盤和掛鉤

座艙底部安裝了兩盞著陸燈，一盞聚光一盞泛光，可提供同樣出色的360度夜間可視角度。座艙內還有兩張臨時座椅，用於在長途飛行時搭載輪換機組。

性能參數

設計總重量 14152kg
最大起飛重量 15649kg
空重 8896kg
載重 5806kg
載油量 1812kg
發動機 (2) R2800-54
發動機單台功率正常輸出1900馬力，最大輸出2100馬力
旋翼直徑 21.95m
葉片數量 5
旋翼弦長 59.94cm
旋翼轉速 185 RPM
長度，包括旋翼 26.80m
高度，包括尾槳 6.60m
離地淨高，機身距地面 2.34m
最大速度，海平面 209km/h
正常巡航速度 185km/h
無風航程 426km
懸停升限 2073m
載重/航程 3674kg/40km

S-64空中吊車/CH-54塔赫

受到S-60飛行吊車實驗成功的鼓舞，西科斯基公司被批准研製一架生產型原型機，這就是S-64空中吊車。該機比S-60的性能更為強勁，安裝渦輪軸心發動機而不是S-60的活塞發動機。S-64的主要任務是重型貨物運輸，外部貨物吊裝系統可以快速、安全、高效地周轉貨物。該機的任務後來擴展到掛載人員吊艙進行部隊運輸。

西科斯基手持S-64的模型

項目啟動後第13個月的1962年5月9日，S-64原型機就首飛了。僅兩個月後該機就飛到喬治亞州本寧堡進行美國陸軍評估，到此時所有一切都是公司投資的

美國陸軍花1300萬美元購買了6架S-64進行評估，該機獲得了CH-54A的軍用編號。其中4架被派往越南進行實戰評估。德國政府也買了兩架用於評估。接下來陸軍訂購了生產型，而德國沒有選擇空中吊車，訂購了傳統的CH-53A直升機。

美國陸軍的CH-54A測試機，其中一架安裝有整體人員吊艙

該機最初的西科斯基編號是S-64A，隨著生產的進行，進行了幾項改動和性能提升，其中包括了寬弦旋翼，西科斯基編號改為S-64E，但軍用編號還是CH -54A。在進行了一年的生產後，空中吊車進一步進化到CH-54B/S-64F構型。

構型特點

與之前的S-60一樣，S-64空中吊車的最大特點也是沒有機艙，只有一個簡單的樑式機身用來吊裝外部貨物。該機安裝兩台普惠JFTD-12渦輪軸心發動機和全新的傳動系統。直徑21.95公尺的旋翼發展自S-56/S-60，但改為6葉式，同時增大弦長以增加槳葉面積。該機採用前三點式起落架，與S-60相反，因為這種起落架的地面機動性更好，這也是S-60在試飛中取得的經驗教訓之一。為了在大迎角降落中保護尾部，該機在尾梁末端安裝了尾撬。座艙佈置在機身下方，增加了第三名面朝後的飛行員座椅，他負責裝卸貨物。座艙可容納5名乘員——正副飛行員、後向飛行員、兩名機械師。因為該機被設計要長時間在偏遠地區作業，所以額外搭載兩名機械師是必須的。該機的另一個特點就是發動機和減速箱部分沒有整流罩，因為該機的速度不快，有沒有整流罩完全不重要，同時還能簡化維護、降低成本、減重。

變速箱向左側傾斜3度，而不是垂直安裝，以確保直升機掛載貨物懸停時保持水平，結果CH-54在巡航飛行和機鼻朝下平飛時座艙是右傾的。

任務系統

與S-60不同，S-64沒有安裝旋轉座椅，而是增加了固定的後向座椅。S-60的經驗表明需要一個單獨的後向飛行員。S-64的後向座椅首次在直升機上應用線傳操縱系統，該系統有兩種模式，一種是飛行員通過增穩系統伺服系統操縱直升機，但權限較低。另一種通過自動駕駛儀伺服系統操縱，能全權控制，並且能使正副飛行員的操縱桿做同步運動，這樣其他飛行員也知道後座的飛行動作。在緊急情況下前座還能越過伺服系統直接操縱，因為他們的操縱桿是通過彈簧和磁閘連接到伺服器上的。

該機機身下安裝了一個9072公斤吊運能力的絞車，可進行單點吊運。絞車具有補償系統，直升機懸停時可自動收放吊纜以使貨物保持恆定的離地高度。此外CH-54機身下方還有4個吊運能力2268公斤的小型絞車，可以靈活地吊運貨物。為了方便在地面裝卸貨物，該機的起落架可以縮短。

簡直是萬能的S-64

西科斯基公司還為CH-54設計了多種貨物/人員吊艙，可以使用吊艙運輸貨物、人員、進行醫療後送。

安裝人員運輸吊艙的CH-54A

美國CH-54起重直升機吊運裝備

性能參數

憑藉旋翼的非線性14度扭轉，S-64F具有當時西科斯基旋翼的最高懸停效率——0.73，而CH-53的懸停效率是0.69。但因旋翼高扭轉在高速下造成的高應力，使S-64F的最大速度被限制在204公里/時。美國陸軍接收這一點，因為該機的任務是吊裝貨物，慢一點也無所謂。

憑藉簡單的機身結構，空中吊車的空重和總重比低至0.42（S-64F）。不裝貨時直升機的性能驚人。空中吊車打破了數項高度和爬升紀錄。S-64F的最大平飛高度達11010公尺。

CH-54A在越南執行的最著名的任務就是投擲重達6810公斤的BLU-82燃燒彈，在叢林中開闢直升機著陸場

生產歷史

1965年7月30日該機獲得FAA型號合格證，1969年開始生產CH-54B。

西科斯基公司為美國陸軍生產了54架CH-54A和35架CH-54B，為商業用戶生產了12架S-64E/F（其中兩架被退貨，翻新後重新出售）。

1968~1976年間西科斯基公司向商業用戶出售或出租了10架空中吊車。俄勒岡州梅福德的埃里克森空中吊車公司購買了其中的7架，該公司使用S-64進行伐木、消防和建築作業。到80年代，森林消防成為埃里克森的主營業務。

埃里克森空中吊車公司的S-64在進行滅火作業

1992年西科斯基公司同意向埃里克森出售空中吊車的型號合格證，向後者移交了吊裝10噸的S-64E和吊裝12.5噸的S-64F在全世界的製造和支持權利。埃里克森購買了一批美國陸軍退役的CH-54A/B進行翻新，到2000年還保有18架。埃里克森還在國際上銷售空中吊車，其中一些至今仍在服役。

1995年CH-54從美國陸軍退役。

發展型號

1968年西科斯基公司向美國陸軍提交了更大型的S-64B方案，該機採用直徑24.08公尺的旋翼和三台發動機，以及全新的傳動系統。該機的發動機可在通用電氣T-64-GE-16和萊康明T-55-l-11間進行選擇。載重17.9噸，總重22680公斤，超載起飛重量29347公斤，空重12097公斤。吊裝貨物時最大速度185公里/時，空載時最大速度241公里/時。這個方案沒被軍方採納，但三發佈局和新旋翼成為CH-53E的基礎。

S-64B想像圖

起重直升機的基本概念被陸軍融入到重型空運直升機（HLH）中。西科斯基公司和波音-伏托爾參加了項目招標，1973年波音-伏托爾的縱列雙旋翼直升機XCH-62獲勝。波音的直升機具有兩幅28.04公尺的縱列旋翼，總重53524公斤。該項目進入了研發階段，但因研製困難而在1974年被終結，沒有投產。

XCH-62

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popod520

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發表於 2014-11-9 17:27:13 |只看該作者

嗯嗯~~這個在成龍的"我是誰"電影好像有出現說!!

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