AH-2AS茶隼攻擊直昇機

南非國防工業的精心傑作──茶隼式(Rooivalk)攻擊直昇機。此照片為原型機。

量產型的茶隼,包括光電系統外罩、發動機外殼以及機首兩側的整流罩等部位都與原型機不同。

──by  Captian Picard

機型 AH-2AS茶隼(Rooivalk)
類別 攻擊直昇機
製造國/廠 南非/ 亞特拉斯(Altas)
使用國 南非
全長(m) 16.65(不含主旋翼與機砲)
主旋翼直徑(m) 15.08
機高(m) 4.85
最大起飛重量(kg) 8750
極速(km/hr) 336
續航力(km) 740
發動機

/軸馬力

改良型Turmoivc X2
乘員 2
感測系統 機首光電系統旋轉塔X1,內含:電視攝影機、前視紅外線(FLIR)熱影像儀、雷射測距/標定儀
武裝 固定:機首F2 20mm單管機砲 X 1
外載:

兩個武器掛載短翼:每個短翼下方有三個掛載點,可掛載3000kg武裝,包括四聯裝ZT-3反戰車飛彈發射器、18聯裝68mm空射火箭發射器、V-3C空對空飛彈等。

 


 

前言

一般人對南非的印象,不外乎黃金、鑽石,再不然就是高中歷史課曾提到荷蘭、英國在此地殖民的事情。實際上,不同於一般人對非洲國家的成見,南非擁有全非洲最發達的工業,而且更有著另國際驚嘆的國防產業。由於南非 長年實施種族隔離政策(直到1991年才告終止),1963年起就遭到聯合國決議實施軍火禁運制裁(最初為非強制性,1977年轉為強制性)。但也因為環境的困窘,逐漸練就出南非獨立自主、足以媲美以色列的先進國防工業。多種南非自製的優秀武器在歷年來南非與鄰近國家的戰爭中表現出色,聲名逐漸在國際間傳開。 隨著南非戴克拉克總統(FW de Klerk))在1989年上台,開始改變種族隔離政策,使國際對南非的制裁開始鬆綁,南非軍火工業也從1989年首度參與土耳其防務展,並在1990年代初大舉邁向國際市場, 許多讓全球大吃一驚的南非自製武器紛紛揭下神秘面紗,包括各種先進的光電、電子、通訊、偵測器材與飛彈等,以及G-6自走砲、大山貓戰鬥車、ZA-35自走防空系統等驚人的陸軍裝備。其中,最令人矚目的焦點之一,便是擁有精密偵測系統、不遜於歐美先進機種的專業攻擊直昇機──由南非軍備局(ARMSCOR)集團(註1)旗下亞特拉斯公司研發的茶隼(Rooivalk)。

茶隼的起源:南非直昇機發展計畫

1970年代末期,南非展開了一項規模宏大的直昇機發展計畫。此計畫包括兩個階段:首先建立對當時南非空軍擁有的法製雲雀三型(Alouette-3)輕型斥候/攻擊直昇機以及SA-330美洲山獅二型(Puma-2)運輸直昇機完全獨立自主的維修與部件製造能力,讓南非空軍的直昇機部隊 擺脫國際軍火禁運的限制,在不仰賴進口的情況下可以自給自足,維持戰力(註2);而第二階段則是一個長程目標,藉由第一階段累積的直昇機工業實力,發展出南非完全獨立設計、製造直昇機的能量。

第二階段又分為三個步驟:

南非直昇機工業為發展茶隼式暖身而設計的XH-1輕型武裝直昇機。

1.第一步:以雲雀三型為藍本,發展一種編號為XH-1的輕型攻擊直昇機,先培養實力,為往後進行更複雜、艱難的茶隼專業攻擊直昇機的研發奠定基礎。另一方面,XH-1也作為預防茶隼攻擊直昇機的研發遭遇障礙或延遲時的一個應急替代品。XH-1採用三葉式主尾旋翼構型、後三點輪式起落架等構型,並沿用雲雀三型的動力系統。XH-1的設計極具特色,擁有 一些類似專業攻擊直昇機的構型與設計,包括較為縱列式雙人座艙、機首旋轉機砲等;雖然如此,XH-1並無精良的感測與航電系統,籌載量也不大,也沒有一些特別強化的防護措施,所以仍無法與真正的專業攻擊直昇機相提並論。武裝方面,XH-1的機首下方有一個旋轉基座,裝置一門GIAT製20mm單管機砲,可經由頭盔瞄準器驅動;如果進入量產,XH-1的機身兩側將加裝武器掛載短翼以攜帶火箭等武裝。XH-1僅 製造了一架原型機,於1985年完成,用於飛行、靜態以及破壞等測試。由於茶隼攻擊直昇機後來成功進入服役,XH-1的發展也就沒有下文了。

2.第二步:徹底改良兩架美洲山獅直昇機,換裝南非自製的新航電系統、飛控系統以及發動機等,機身部分結構則改採南非自製的複合材料建造。這兩架名為XTP-1的改良型美洲山獅原型機於1986年首次試飛成功,將作為茶隼的部件、系統測試平台,包括武裝、動力系統等;此外,該計畫也適用來發展南非對美洲山獅型的製造、維修能量,長期目標則是發展與生產一種徹底改良的美洲山獅直昇機,與原版美洲山獅相較堪稱為另一種全新的直昇機。此外,此計畫亦顯著地提升了南非在精密機械鑄造、鍛造、加工的技術,並建立多種複合材料製直昇機部件的產能。

3.第三步:最終目標便是完成大型的茶隼專業攻擊直昇機,擁有優秀的偵蒐/射控系統、機動性以及強大火力,能執行反裝甲作戰、地面密接火力支援以及低空制空等任務。

作戰需求

南非長年與鄰國(如安哥拉)發生武裝衝突,周遭情勢動盪不安,因此南非國防軍始終必須準備面對直接作戰任務。這類突發的戰鬥往往規模小而強度大,且部隊必須在廣闊的非洲原野上進行長距離運動作戰區域才能抵達作戰區域,不僅後勤補給條件匱乏,自然環境也十分惡劣。因此南非軍隊對於武器裝備的要求非常高,不僅性能要優秀,而且必須可靠耐用,不需要太多後勤支援就能長時間獨力作戰。南非的氣候長年高溫炎熱,空氣中沙塵瀰漫,對直昇機的運轉可說相當不利;多數地形為廣大單調的灌木叢,很難找到有效的導航標的物,因此飛行員的工作負荷很大,容易疲勞。而雖然南非國防軍的科技化與機械化程度都遠高於敵方武力,然而敵國地面部隊卻善打游擊戰,並經常利用灌木叢的掩護,以機槍、機砲、火箭、肩射防空飛彈偷襲南非國防軍的定翼機或直昇機,因此也是個相當大的威脅。此外,南非國防軍的對手也經常使用蘇聯製的Mi-24等武裝運輸直昇機。

根據以上南非客觀作戰環境、後勤條件以及敵方武力等考量,南非對XH-2的具體要求包括:後勤維修容易、出勤率高,能在後勤支援匱乏的前線作戰;續航力強,轉場部署距離遠;導航精確,座艙航電自動化程度高,以減輕飛行員工作負荷;能在沙塵環境中作戰,並具備夜間作戰能力;降低震動,利於後勤維修,並延長機員的作戰時間 :增加武器射擊精確度,盡量以最少的彈藥消耗就能有效摧毀敵軍;與南非陸軍現行指揮、管制、通訊系統、彈藥規格與後勤體系相容,能以南非現有的工業基礎加以生產,並擁有30年的使用壽命。

構型

量產型茶隼的正面。

茶隼式的研發始於1984年,初期稱為XH-2,後來改稱為CSH-2(即戰鬥支援直昇機,Combat Support Hetlicopter),第一架原型機於1990年初出廠,隨即展開測試作業。該機採用雙發動機、分離式雙人縱列駕駛艙、後三點輪式起落架、傳統全關節複合材料製四葉片主尾旋翼等構型。茶隼乃是以南非國防軍本身的需求為優先,並且格外注重存活率。從外觀看來,茶隼深受義大利A-129貓鼬式(Mangusta)攻擊直昇機的影響,例如捨美製攻擊直昇機慣用的單一縱列式座艙而採用分離式縱列座艙,後座與前座完全隔離使得一名機員遭到損傷時,不一定會波及到另一人;此外,後座艙也可以比前座艙高出較多,大幅增加了位於後座的的前向與向下視野,也因此提升了地貌匍匐飛行的能力,使其作戰效益與存活率增加 。一般而言,雙座攻擊直昇機的駕駛員位於後座,砲手席則設置於前座以獲得較佳的目標觀測視野;然而茶隼則一反常態,將駕駛席設置於前座,在匍匐飛行時可獲得較佳的視野。即便如此,由於後座砲手艙高於前艙較多,還是擁有相當的前方視野。 茶隼的座艙人體工學設計頗佳,各航電裝備的自動化程度很高,能大幅減輕機員的工作負荷,能在較長的值勤時間維持較佳的精神體力。茶隼的機體 大量使用複合材料製造,以增加強度並減輕重量。茶隼在設計上非常重視實際操作以及後勤維修的便利性,在前線基地就能進行油料彈藥整補,機身蒙皮設有大量維修面板開口 。

亞特拉斯相當重視茶隼的戰場存活率,因此盡可能縮小茶隼的正面截面積、強化其機身結構,並在座艙設置陶瓷裝甲板來保護飛行員,而動力系統的抗擊能力也經過提升。全機各部位以及各主要機械連桿能承受12.7mm子彈的射擊,各機械連桿在1100度的高溫燒烤下仍能支持15分鐘。兩具位於機身兩側的發動機有相當大的間隔,敵方武器同時傷害兩具發動機的機率並不大 ,而位於兩發動機艙之間的主減速齒輪箱也能受到發動機艙的保護,發動機艙與主減速齒輪箱並設有火災偵測器與自動滅火器,能在中彈起火後第一時間將火苗撲滅。茶隼採用雙液壓迴路,其中任一迴路失效並不影響另一迴路的運作;此外,機上也採用防彈的自封油箱,即使遭到12.7mm穿甲彈擊破後,仍能完成自封。茶隼的座艙玻璃強度也頗高,能承受1.8kg重的大鳥以278km/hr的時速撞擊。茶隼的機體與起落架結構很強,能容許下墜速度達6m/s的猛烈降落,在以10m/s的下降速率撞擊地面時,起落架、座椅以及可壓縮結構能以形變來吸收衝擊能量,把對飛行員的傷害降至最低;墜毀感測器在發生意外墜毀時,能自動啟動斷路裝置切斷全機電路,並隔離燃油系統以免引發火災;如果機體在墜落時扭曲變形,機員還能按下按鈕炸開逃生門逃生。 為了避免低空操作時被電纜線纏住,茶隼在機體多處設有割纜器。除了抗戰損設計外,茶隼也有許多降低被探測的機率,例如其正面寬度極窄,平板式的座艙玻璃能減少反光,座艙玻璃鍍上金屬膜層,機體特定部位使用能降低紅外線訊號的塗料,彎曲的進氣道隱藏了雷達截面積較大的渦輪發動機扇葉,發動機排氣口並設有氣冷裝置。

量產型的茶隼在細部外型上與茶隼原型機有許多不同,例如機身前端兩側起落架位置一帶增加了一對類似AH-64的航電艙整流罩,而武器掛架、感測器、發動機、座艙罩、機鼻等部位也有所差異。

動力系統

動力系統方面,茶隼沿用原版美洲山獅的動力系統,並加以改良。第一架茶隼原型機使用與原版美洲山獅相同的Turmoivc渦輪發動機(輸出功率為1575匹軸馬力)、 傳動系統、全鉸接式旋翼系統等,唯一的不同是換裝複合材料製旋翼葉片。隨後南非發展Turmoivc發動機的改良型以及與其搭配的新傳動系統,裝備在量產型的茶隼以及改良型美洲山獅上。也因此,量產型茶隼的發動機造型與原型機有些出入。量產型茶隼的發動機排氣口增設 氣冷式紅外線訊號抑制設備,因此發動機末端明顯突起 ;這種氣冷設備以1:1的比例將熱廢氣與外界冷空氣混和,降溫後才予以排出。茶隼的一大特色就是設置了減震系統,用來降低減速齒輪箱與旋翼系統的震動;此種減震平台能對特定的震動頻率產生反動作,將機械運轉的震動降至最低,例如旋翼的震動便減少了90%。根據茶隼飛行員表示,拜減震系統之賜,茶隼飛行時的震動與固定翼飛機差不多,大幅減輕了飛行員的疲勞程度,能有效延長持續作戰的時間。由於良好的減震降噪措施,茶隼的噪音大概只有雲雀III型直昇機的一半。此外,南非當局也為茶隼研發新型的折疊式旋翼系統,以利於快速運輸與部署。如同前述,茶隼的動力系統與改良型美洲山獅高度共通。茶隼的實用飛行速度約241km/hr,最大飛行速度336km/hr,續航力740km,滯空時間約3小時。 為了在尾旋翼失效的情況下仍有較大的機率能以滑行方式迫降成功,茶隼採用了面積較大的水平尾翼。

觀測/射控與電戰系統

茶隼的航電裝備是最令人驚豔的部分。觀測方面,茶隼擁有一套TDATS光電偵測系統,此系統位於機鼻一具旋轉塔內,整合有南非自製的先進光電系統,包括TS-25前視紅外線熱影像儀(FLIR)、電視攝影機、雷射測距/標定儀和自動追蹤裝置等,精良程度與AH-64的TADS不相上下。茶隼原型機的機鼻光電旋轉塔的構型、動作方式與AH-64的TADS神似,而量產型茶隼的機鼻光電旋轉塔尺寸則略為縮小。除了位於機鼻的光電旋轉塔外,量產型茶隼的機鼻上方還新增一個小型球狀光電感測器旋轉塔 ,應該是給駕駛員用於惡劣天候或夜間使用的FLIR。此等成就實在令人驚奇,因為就連科技先進、財大氣粗的美國在開發AH-64的TADS/PNVS系統時,都耗費大量金錢、時間,克服不少難題才開發完成並陸續充實;在同一時期蘇聯的類似努力則遭受重大挫敗(所以第一代Mi-28的觀測系統才會如此陽春簡陋),而德法合作的虎式攻擊直昇機在觀測/射控系統的開發上也遇到了相當大的挑戰,而當時資金不充裕、又 面臨軍事裝備禁運的南非,竟能在此方面與先進國家並駕齊驅,實在是令人驚嘆(某種說法是南非許多國防關鍵高科技得到以色列的秘密援助)。也由於先進的觀測系統,茶隼擁有一流的偵蒐以及夜戰能力,也能操作雷射導引的反戰車飛彈。

座艙介面方面,茶隼的兩個座艙前方設有縱列的兩具大型多功能平面顯示器,側面則有另一具較小的平面顯示器,可顯示飛行資料、機況、電子地圖、戰術態勢、通訊用頻率、威脅警報以及從感測器傳回來的影像等等。此外 ,兩名乘員都擁有南非Kentron公司製的頭盔顯示/瞄準系統(HMDS),能以此操作機砲、機首感測器旋轉塔甚至是發射飛彈,而此種頭盔亦被南非的印度豹(改良自法製幻象-3)戰機採用 。茶隼擁有一套任務電腦,能儲存飛行計畫以及各項及時獲得的戰術資訊,例如敵方部隊、雷達、地對空飛彈、防空砲的位置,將相關戰情資訊統整成完整的戰術圖像,搭配電子地圖投射在大型顯示器上;此外,任務電腦也能給機員儲存任務計畫,包括進入與撤離航線、掩蔽地物的位置、選擇的無線電頻率等。 茶隼的前後座都使用手不離桿總距桿及週期變距操縱桿(Hands on Collective And Stick,HOCAS),將許多常用開關整合於操縱桿上,機員使用這些機能時不需要將手離開操縱桿,大幅減輕了操作負荷。茶隼的前後座都有完整的飛行控制能力,萬一駕駛傷亡,砲手亦能將直昇機駛回基地。

除此之外,茶隼尚擁有 狀態與使用監測系統(HUMS)、抬頭顯示器(HUD)、八頻道全球定位系統(GPS)、都卜勒測速裝置(Doppler Radar Velocity Sensor,DRVS)、空中資料單元(Air Data Unit,ADU)、敵我識別器(IFF)、加密解式無線電等航電裝備,其中由慣性導航與GPS組成的精確導航系統能根據任務電腦輸入的任務計畫,自動產生100個導航定位點以及5條不同的飛行航線,如此便大幅降低了機員的工作量,使之能專注於周圍的戰場形勢;此外,自動導航系統也能長時間進行自動的地貌飛行,大幅節省了飛行員所需要花費的精神。為了增加存活率,茶隼配備了南非自製的整合式直昇機電戰自衛套件(Helicopter Electronic Warfare Self-protection Suite,HEWSPS),包括雷達警告、雷射警告裝置以及反制系統等,當警告裝置接受到敵方雷達波或雷射時,便可自動啟動反制系統,投射干擾絲、熱焰彈來干擾敵方感測裝置。除了全自動外,反制系統還有半自動以及人工操作等運作方式。

武裝

固定武裝方面,茶隼的機首下方擁有一門F2 20mm氣體操作單管機砲,射速740發/分,砲口初速1100m/s,砲座水平迴旋速度達90度/秒,採用雙重供彈系統,兩個彈艙各儲存700發砲彈。南非在茶隼計畫中特別要求機砲必須具備高精確度,能在相當的距離外以一發砲彈擊中如同人體大小的目標;這是因為南非資源較為有限,為了節省彈藥並簡化後勤需求(能在戰場現地進行補給),所以必須要求機砲在最小的彈藥消耗之下摧毀目標,不能像美國AH-64的30mm機砲精確度低,靠著大量投射的彈幕來殺傷敵方。茶隼的機砲安裝在機鼻夏方,而非AH-64一般安裝於機體下方,所以射擊範圍比AH-64的機砲大得多。此外,茶隼的機體在設計能承受30mm機砲發射的應力,所以也能依照客戶意願換裝25mm或30mm機砲。外掛武器方面,茶隼的左右兩側各有一個外掛短翼 ,總共能外掛3000kg的武裝;每個短翼擁有三個掛載點,不過原型機與量產型的配置不太相同:原型機的武器短翼掛載點配置為翼下兩個以及翼尖一個,類似美國的AH-1Z,量產型茶隼則取消翼尖的掛載點,而在短翼末端下方另增一個掛載點。

茶隼能 外掛的武裝包括18聯裝68mm空射火箭發射器、四聯裝ZT-3反戰車飛彈發射器以及V-3C紅外線短程空對空飛彈等;而除了南非自製的ZT-3外,茶隼也能使用美製地獄火(Hellfire)反戰車飛彈或德、法合作的HOT反戰車飛彈。其中,ZT-3乃是南非Kentron公司的傑作,其外型、構造雖然酷似美製Tow反戰車飛彈,但採用與地獄火飛彈相同的雷射導引。ZT-3射程約5000m,在1987年南非與安哥拉爆發的戰爭中首度試用並且大發神威。雖然當時該飛彈仍處於生產前期,測試報告中顯示飛彈仍存在一些控制上的問題,但是大多數接戰時發射的ZT-3都在相當遠的距離擊毀安哥拉T-54/T-55戰車。雖然如此,ZT-3的等級並不能與地獄火相提並論,其重量、射程、威力都較後者差了一截。 除了ZT-3外,茶隼也能使用歐洲的HOT-3反戰車飛彈,而南非隨後也為茶隼研發新的Mokopa反戰車飛彈,此型飛彈射程約10km,與美製地獄火同級。

V-3C蛇鵜(Darter)則是南非空軍制式的V-3空對空飛彈系列的一員,於1990年代初期推出,同為Kentron公司的產品。V-3系列的構型與法國R-550魔法短程紅外線導引飛彈相同,而V-3C則具備驚人的機動能力以及全向位攻擊能力,並且能透過頭盔瞄準器的指揮鎖定目標, 具備離軸攻擊能力,這使得茶隼在直昇機空戰中具有很高的威脅性,甚至連敵方噴射定翼機都不能掉以輕心。V-3家族的最新成員──V-3E在2000年開始試射,具備先進高解析度紅外線焦平面尋標器以及向量推力噴嘴,技術層次足以名列第五代短程空對空飛彈之流,未來不僅是南非空軍新購JAS-39戰機的標準配備,茶隼應該也能攜帶。由其武裝可見,茶隼在設計之初便被要求擁有全方位的性能,不僅能提供火力支援射擊地面軟性目標以及對付硬性的裝甲目標,更在一開始便擁有空對空作戰能力。而為了有效賦予茶隼有限度空戰能力,南非空軍還曾研究直昇機與固定翼噴射機空戰的程序 與規範。除了南非自行開發的V-3C之外,茶隼也曾整合、測試過法國MBDA西北風肩射防空飛彈的空對空衍生型。

坎坷之路 

由於1990年代初期世界局勢的緩和,加上南非與鄰國關係的改善與本身資金的拮据,許多武器的研發計畫都受到波及,所費不貲的茶隼自然不能倖免。1990年初茶隼第一架原型機才剛出廠,南非空軍就宣布大量裁減武裝並減低開銷,甚至一度表明「除非國際局勢有所改觀,否則沒有購買茶隼的需求」,因此茶隼的發展計畫在當時一度遭到中斷,險些胎死腹中。當時亞特拉斯公司曾尋求國外的合作對象以延續茶隼的發展,考量的人選包括 中國、巴基斯坦甚至 台灣(當時台灣與南非尚未斷交)。到目前為止,南非空軍僅僅採購12架茶隼,與當初研發時投下的心力、資源完全不成比例!茶隼 在1996年獲得批准開始低速量產,從1999年7月起進入服役,配備於南非空軍第16中隊,全部交機作業於2002年6月完成 ,依照1996年幣值的平均單機成本約2365萬美元。進入服役後,茶隼再度更改編號為AH-2AS。但由於生產規模與研發資金的不足,導致 這一小撮進入南非空軍服役的茶隼始終無法形成完全的戰鬥能力,這些問題包括各機之間分有許多批次,機載裝備各有若干差異, 導致後勤維護的困難並降低了通用性,而部分系統的實用性與可靠性也依舊有問題;在2008年9月的非洲航空展中,南非廠商透露此時茶隼仍有 三項較大的技術問題,長期操作的後勤保障也存在風險。在2008年10月Denel公布的年度報告中, 表示將在公司現有財力能支撐與分配的範圍內,為茶隼進行改進,最主要的工作是為武器系統升值,以滿足南非陸軍的要求。 Denel在2004至2005年度為茶隼項目預留了6.8億蘭特(7500萬美元)的資金,至2008年底還剩3.85億。

此外,南非當局也對茶隼在國際市場上的表現寄予厚望,在歷年來國際間各個航展上大力促銷。不幸的是, 來勢洶洶的美國AH-64D幾乎壟斷1990年代以來所有重型攻擊直昇機的市場,而中量級攻擊直昇機的市場則在2000年代逐漸被歐洲虎式攻擊直昇機佔據,使得茶隼 在國際市場上幾乎找不到外銷的空間。在1990年代初期,茶隼曾參與荷蘭的新一代攻擊直昇機競標案,不過在第一階段就告出局。雖然馬來西亞在1993年年底該國舉辦的第二屆蘭卡威海事航太展中曾對茶隼表示興趣,但此一曙光也僅止於「只聞樓梯響」而已 。

在2005年,延宕多時的土耳其攻擊直昇機案重新招標,至2005年12月5日廠商提案徵詢書(FRP)回覆期限為止,總計有茶隼、歐洲的虎式、義大利A-129、俄羅斯Ka-52參與角逐。不過由於土耳其方面對工業互惠與技術轉移的條件嚴苛,南非當局顧慮到萬一土耳其廠商發生工作進度落後而造成的風險,甚至導致土耳其廠商單方面退出、由國外原廠承擔爛攤子,因此丹尼爾事先聲明如果獲勝,只對直昇機本身的技術負責,而不包括整個案子;至於南非政府也已經同意對外輸出茶隼的技術,包括計算機。 雖然茶隼在2006年7月通過土耳其審查,成為最後兩種備選的方案之一(另一種為義大利A-129),但是在2007年3月,土耳其決定優先與義大利的A-129進行協商議價 ,雙方並於同年9月正式簽約。

迄今為止,茶隼仍找不到國外買主 。無論茶隼的銷售成績如何,南非數十年來發展獨立自主國防工業的成果令人刮目相看,不僅擺脫了軍火禁運的影響力,更在國際軍火市場上取得相當的地位

 

註1:南非軍備局原為負責研發、生產南非軍隊所有武器的國營機構,但已在1992年民營化。

註2:南非的運輸、攻擊等直昇機皆交由空軍操作、指揮,但是其任務仍與一般國家陸軍的直昇機類似。