从XH-40到休伊，UH-1“战场出租车”的诞生

源济

从XH-40到休伊，UH-1“战场出租车”的诞生

Original Armstrong 空军之翼  2019-09-27

　　著名的UH-1“休伊”系列直升机是美国陆军吸取朝鲜战争经验教训的产物，这场战争成为部分新式武器的试验场，直升机就是其中之一。美国陆军的贝尔47“苏族”在战争中执行了许多任务，其中最令人印象深刻的是把伤员后撤到后方陆军流动外科医院。大约18000名伤员通过直升机空运后撤，时效性挽救了许多人的生命。

　　除医疗后送之外，贝尔47还在运输上发挥了作用，向前线提供了弹药和口粮，并撤出被分割包围的地面部队。因此运输物资和人员进入战场也被视为未来直升机的一项主要要求，开始影响美国陆军对新一代直升机的思考。

朝鲜战场上的贝尔47（H-13）

涡轴革命

　　贝尔直升机公司战后撰写关于直升机在战场上使用的详细报告，指出直升机需要在性能上大幅改进才能承担更重要的任务。这份报告与美国陆军上校杰伊·范德普尔（Jay Vanderpool）的理念非常吻合，后者已经在迫切建议高层启动高性能直升机和武装直升机的研制，因为1948年的基韦斯特协议 剥夺了美国陆军装备固定翼攻击机的权利。

　　在研制多用途作战支援直升机呼声越来越高的背景下，美国陆军在1952年启动了新型医疗后撤和运输直升机项目，并要求该机还能作为仪表飞机教练直升机使用。

　　美国陆军考察了当时的可用直升机，但发现不是缺乏动力导致有效载荷不足，就是因过于笨重而缺乏机动性，又或是机械结构太复杂导致不易在外场维修。如果新直升机想要在现代战场上生存下来，可靠性、机动性和大量剩余功率都至关重要。

　　经过修改的初始招标要求在1953年11月正式发布，有20家公司提交了各自的全新设计。军方要求非常严格，要求新直升机在3629千克有效载荷的情况必须能以超过100节（185千米/小时）的 速度持续飞行185公里。

形似蛋机的贝尔方案

　　此外新机还必须具有足够的动力，无地效悬停高度高达1829米，并能被轻松被塞入洛克希德C-130“大力神”运输机的货舱。贝尔公司参加了竞标，他们秘密武器是莱康明公司研制 中的全新动力系统，能让自己的方案完全满足美国陆军提出的苛刻要求。

　　莱康明公司的涡轮发动机部门从1951年开始在安塞姆·弗朗兹的领导下开始研制革命性的涡轴发动机。在第二次世界大战期间，弗朗兹曾担任荣克斯发动机部门的首席设计师，主导研制了Jumo 004涡轮喷气发动机，该发动机成为梅塞施密特Me 262喷气式战斗机的动力装置。

安塞姆·弗朗兹

　　弗朗兹设想的新型发动机小巧轻便但功率极大，适合作为螺旋桨飞机的涡桨发动机和直升机的涡轴发动机使用。该发动机具有一个简单的五级轴流式压气机，第六级则是离心式压气机，把高压 空气送入环形燃烧室燃烧，随后高温燃气驱动两级涡轮高速旋转做工。

　　涡轮驱动的主减速器和辅助驱动装置都安装在第一级压气机前方的进气口中央位置，从而获得了一台尺寸非常小的发动机，长仅1.48米，直径0.58米。这种布局还允许气流从 前到后流过发动机，使尾喷管高温废气远离螺旋桨或旋翼减速器，避免过热。当然这种发动机最令人印象深刻性能其功率重量比，首先问世的LTC-1涡轴发动机的重量仅297千克，却能产生700马力 功率，相比笨重的活塞发动机无疑是巨大的飞越。

LTC-1涡轴发动机，正式生产型号T53

　　除了重功率重量比高之外，涡轴发动机还具有许多其他优点，如耗油率远低于活塞发动机，这意味着在航程相同的情况下能消耗更少的燃油。

　　高功率输出保证了直升机的速度，结构简单的发动机减少了维护时间，从而降低了直升机的维护成本。总而言之，涡轴发动机正是直升机行业一直在寻求的、能够彻底改变直升机性能的革命性动力装置。

T53结构图

XH-40的诞生

　　贝尔公司非常清楚现有直升机的缺点，确信全新的莱康明涡轴发动机能够大幅提升直升机性能，达到甚至超过美国陆军提出的要求。贝尔设计团队围绕这台涡轴发动机开始设计，并融入经过贝尔早期直升机验证的成熟设计，新的动力装置使设计团队获得了前所未有的自由度。

　　他们设计的贝尔204直升机可被认为由三个独立部分组成，重心所在的中央机身承受了直升机的所有应力，因此具有两根贯穿机身的主梁，主梁之间通过横向舱壁 连接。不过在重心位置，连接两根主梁的是一根坚固的起重横梁，这是一个垂直承力结构，顶部安装有行星结构主减速箱和旋翼桅杆，底部安装有外部货物吊钩。

试飞中的XH-40原型机

　　中央机身下部空间被分为三个舱室，位于重心下方的第一个舱室安装了左右主油箱，后方舱室安装了燃烧加热器单元，之后是机组行李舱，后来被UH-1武装型用于容纳武器控制电子设备。

　　隔板将这三个舱室与上方动力系统舱隔开，油箱上方是主旋翼传动装置和旋翼头，两侧是滑油和液压油箱，后面是涡轴发动机。发动机进气口位于主旋翼传动装置后方，并在发动机运转时向减速箱提供冷却空气。半刚性旋翼头具有阿瑟·杨发明的稳定杆， 配备有直径13.41米的双叶跷跷板式旋翼，叶片弦长35.6厘米。

XH-40采用了贝尔经典的跷跷板式双旋翼

　　机舱位于中央机身主舱壁前方，两根主地板梁和之间连接的舱壁形成了机舱地板结构，地板下方是两个油箱以及主起落架滑撬前连接点。起落架滑撬具有两根弯曲的横向管状支柱，后面一根 固定在中央机身重心位置之后，两根支柱与滑撬两端相连。跨距2.54米的滑撬很长，从驾驶舱延伸到中央机身，使直升机在地面具有很高的稳定性。

　　滑撬配有可更换金属靴以防自身磨损。机舱内部具有两排四张帆布座椅，可乘坐8名全副武装的士兵，两名飞行员坐在一个并列双座驾驶舱内。机舱宽2.5米，可横向容纳标准担架。

　　机舱侧门向后滑动打开，每名飞行员侧面都有一扇铰接舱门，仪表板和航空电子设备托架被安装在地板主梁最前端，大尺寸风挡和下方舷窗为飞行员提供了极佳视野。

　　最后一部分是用四个螺栓固定在中央机身上的后机身，包括半硬壳结构尾梁、尾桨和驱动装置、垂尾和平尾。尾桨直径2.6米，被安装在垂尾左侧顶部。

XH-40中央机身上安装的XT53-L-1涡轴发动机

　　尾桨驱动轴安装在尾梁顶部护罩内，通过垂尾根部的锥齿轮箱驱动尾桨。全动平尾安装在垂尾根部两侧，受飞行周期控制杆操纵，在巡航中提供俯仰稳定操纵，并增大飞机载重时的重心范围。

　　贝尔204的许多设计特征现在已经成为直升机标准配置，该机将成为人类航空史上的第一种量产型涡轴直升机。

　　为了更多地了解涡轴发动机的特性，贝尔把一架贝尔47直升机改装为涡轴验证机，装上了425马力的大陆CAE XT-51涡轴发动机后在1954年10月20日进行首飞。这架验证机被编号为XH-13F，从1955年4月起成为美国陆军的涡轴试验台。

　　与此同时的1955年2月23日，贝尔204在美国陆军医疗后撤和通用运输直升机竞标中获胜，贝尔获得制造三架原型机的合同，军用编号XH-40。

露着发动机进行地效悬停试飞的XH-40

首飞

　　1956年10月20日，贝尔首席试飞员弗洛伊德·卡尔森在拉里·贝尔（贝尔公司创始人）去世这天驾驶XH-40第一架原型机进行了首飞。这架直升机是沃斯堡郊外的贝尔赫斯特工厂制造的，安装一台莱康明LTC-1原型机涡轴发动机，该发动机军用编号XT53-L-1，功率700马力。

罕见的XH-40彩照

　　美国陆军对贝尔204非常满意，甚至在该机开始设计之后的第16个月就迫不及待地订购了6架用于服役测试的YH-40，而此时原型机甚至没有首飞。XH-40在试飞早期阶段就表现出极佳的性能，剩余两架XH-40在1957年加入试飞计划，所有六架YH-40都在1958年8月之前交付。

试飞中的YH-40

　　试飞显示XH-40的最高时速达到222公里/小时，实用升限5334米，完全满足要求。但该机仍存在一些小问题，如机舱过短导致无法轻松装载士兵或担架，必须加长30.48厘米。

　　幸运的是，机舱的两根地板梁在设计上很容易适应这种加长，此外发动机整流罩也进行改进以改善发动机冷却并方便维护。平尾翼展也被增加到2.84米并前移到尾梁大约三分之二长度位置。

　　最后通过增加滑撬支柱高度，直升机的离地间隙被提高10厘米，这项改进能让地勤人员更容易连接外部货物吊索，并避免机身在崎岖地形降落时触底。所有上述改进都应用在六架YH-40中，它们配备了莱康明T53-L-1A生产型涡轴，最大功率860马力，但 被调低到770马力以延长发动机寿命和可靠性。

　　当贝尔开始制造9架H-40首批预生产型时，美国陆军在1956年开始使用航空器新编号规则，该机编号于是变成了HU-1，原型机成为XHU-1和YHU-1。HU-1在1959年6月30日开始了服役测试。

　　HU-1编号的发音也导致著名的“休伊”（Huey）绰号的诞生，该绰号如此受欢迎，以至于贝尔公司在该机方向踏板的铸造中加入了这个词，这种做法一直持续到今天。

服役

　　当美国陆军在1959年3月13日授予贝尔第一批生产型HU-1订单时，其原型机仍在试飞中。该机首批生产型被编号为HU-1A，以区别于预生产型。

贝尔UH-1A生产线

　　贝尔共制造了173架HU-1A，被美国陆军用于积累操作经验，因为该机是第一种量产型涡轴直升机。有14架HU-1A被作为TH-1A仪表飞行教练机，装备了阿拉巴马州拉克堡的美国陆军航空学校。HU-1的正式绰号是“易洛魁”，但根本不及“休伊”有名。1962年美国三军开始使用新标准化编号系统，HU-1于是变成了UH-1，开始了自己战场出租车的职业生涯。