德日联合研制BK-117系列直升机的继承与发展

日期:2023-06-16 22:22:57 栏目:飞机 阅读:

德日联合研制BK-117系列直升机的继承与发展

早在Bo-105的生产还在按部就班的进行的时候,MBB公司的技术人员就开始筹划该机的后继机的发展,在他们看来,虽然Bo-105在商业上取得了一定的成功,不过该机机体仍然较小,可供改进的空间不足。为此,他们在原机基础上进行放大,并且使用动力更加强大的发动机,新机型被命名为Bo-107。
而几乎与此同时,曾经在二战中为逞凶一时的日本陆海军提供大量技术装备的日本川崎公司在战后遭到了一系列分拆,并且在飞机设计业务上遭到美国限制,早期只能以特许生产形式为新组建的日本自卫队生产各种美式武器,后因美国为对抗苏联和中国等因素考虑放松了限制,从而使川崎公司重新投入更加有利可图的整机研发生产的业务。
不过和其他国家不同的是,由于日本自卫队的规模在冷战期间一度较小,而且在1967年4月通过的《武器出口三原则》的限制下难以大量向国外出口武器,因此军品业务并不能带来较高利润,在这样的背景下,川崎公司开始将目光投向民用市场,希望依靠自己之前生产各型美式直升机的经验研制一种新型通用直升机,并且按照川崎公司的内部编号规则命名为KH-7。
双方在各自推进了一段时间的研发工作后都意识到,在当时的国际市场上,美苏法等国的成熟产品已经占据了较大的市场份额,如果依靠自身实力独立研发一款新机型,在市场竞争中往往无法占优,而在前期研发过程中耗费的大量资金也会被分摊在生产机型上,这样一来又推高了单机成本,又反过来加大了打入市场的难度,从而形成了恶性循环。
于是,这两家公司分别开始在世界范围内寻找合作伙伴,在1974年中双方开始初步接触,1976年初双方组成了一个约20人的工程小组具体商讨设计要求和目标等事宜,1977年2月25日双方签订了一项协议,以Bo-105为基础研制新型直升机,为了体现德日合作的原则,新机型的编号为BK-117。
根据分工,MBB公司主要负责新直升机的主体设计,包括旋翼(在Bo-105基础上进行改进)、机尾、飞控系统和其他液压控制系统等,而川崎公司则负责起落架、内部框架、主传动装置和其他一些设备的研制。为了加快进度,双方约定各自在1979年底前各自完成2架原型机的生产(不过实际上由于种种原因川崎公司只生产了1架原型机),其中一架用于试飞,另外一架则用于静力测试。
MBB生产的第一架原型机于1979年6月13日在奥托布伦(Ottobrunn)首飞成功,而川崎公司生产的第一架原型机则在同年8月10日在岐阜县首飞成功。然而,就在试飞过程中,原型机暴露出了一系列问题,而MBB公司方面由于缺乏足够的有经验的技术工人从而导致研发进度更加迟缓。本来按照计划,BK-117将在1980年底前取得适航许可,然而直到1982年12月9日,该机才在德国取得适航许可,到了几天后的12月17日日本方面为该机同样颁发了适航许可,至于美国联邦航空管理局则要到次年的3月29日才最终颁发适航许可。
继承中的新意
由于该机在开始时就是作为Bo-105的放大改进型号,因此改进在很多地方都继承了Bo-105的技术特征,不过由于有川崎公司的加入,因此在很多地方也有了一些颇具新意的亮点。
BK-117三视图
该机采用典型的舱式布局,结构基本与Bo-105相似,由驾驶舱、座舱、货舱和发动机甲板构成。机体长9.91米,旋翼直径11米,机体空重1727千克,最大起飞重量3350千克,主构件是带有单曲率板和粘接铝合金层板的半硬壳式铆接铝合金结构。
由于是在Bo-105基础上进行了一定的放大,因此BK-117机内空间也相应有所增加,机组成员根据客户需要可以设定为1人制或2人制,除了机组成员外,根据不同产地其座位布局也有微调,其中MBB生产型可搭载7名乘客,而川崎公司生产的则可搭载9名乘客,在极端情况下甚至可以搭载最10名乘客。除此之外,该机还可以加装相应设备作为医疗救援直升机使用,在执行医护任务时该机可以搭载一副担架或两副并排的担架和6名随同人员。
展示中的一架BK-117医疗救援直升机,机舱内的担架和人员布置情况清晰可见
同样沿袭自Bo-105的还有滑橇式起落架,BK-117的起落架为铝合金结构管状滑橇,滑橇可从横管处拆卸,并且可以根据实际需要选装地面移动轮、应急漂浮装置、稳定保护装置以及雪橇。
作为该机早期型主要的动力装置,LTS 101-750B-1型涡轮轴发动机衍生自著名的LTS 101家族,最大功率可达593马力。在其驱动下,该机最大速度可达250千米/时,实用升限4575米,航程541千米。而在后期换装了更加先进的发动机后,该机性能又有一定程度的提升。
为了给发动机提供燃油,BK-117全机身装有四个软油箱,其中前、后为主油箱,两个主油箱之间为两个供油油箱,油箱位于座舱地板下面的油箱舱内,具有两套独立的给发动机和公共主油箱送油系统,可搭载697升燃油。另外根据需要,还可在机舱内选装1个或2个容量为200升的辅助油箱,还可选装2个容量为150升的外挂副油箱。
BK-117的旋翼系统在在Bo-105所采用的无铰旋翼的基础上又做了一定改动,钛合金的旋翼桨毂与无铰旋翼相连,桨叶由玻璃纤维增强复合材料制成,前缘带有不锈钢防蚀护套,根据需要其中两片旋翼可以折叠。尾桨为两片跷跷板式桨叶,两片玻璃钢制半刚性桨叶安装在垂尾左侧,采用性能和噪声都较优的MBB-S102E翼型。
作为一款20世纪70年代末期开始研发的直升机,BK-117的机内设备较为简单,包括带有电加温皮托管和静压孔的空速指示器,气压高度表,姿态指示仪,转弯和倾斜指示仪,垂直速度指示器,陀螺磁航向系统,磁罗盘和时钟等。不过,为了保证安全导航飞行,该机可以加装全球定位导航系统。
1架BK-117 B-2的座舱实景图
型号一览
作为一型发展较为成功的通用直升机,BK-117在研发成功后形成了一个规模庞大的家族,以下仅仅统计和基本型亲缘关系较近的型号:
(1)BK-117 P-2
由MBB公司生产的第一架原型机,注册编号D-HBKA,目前在位于巴克贝格(Bückeburg)的直升机博物馆中。
(2)BK-117 S-01
第一架预生产型机,注册编号D-HDRF,目前保存在斯图加特机场的德意志空中救援队(Deutsche Rettungsflugwacht,DRF)总部大楼楼顶。
(3)BK-117 P-3/P-5
由川崎公司生产的第一架(也是唯一一架)原型机,日本注册编号JQ0003,目前保存在位于岐阜县各务原的航空航天博物馆内。
(4)BK-117 A-1
早期生产型,装有2台莱康明LTS 101-650B-1型涡轮轴发动机。
(5)BK-117 A-3
针对A-1进行的改进,于1985年3月投产,主要包括加大尾桨直径和换装新型尾桨桨叶,提升了稳定性,最大起飞重量达到了3200千克。
(6)BK-117 A-4
与1986年7月投产,主要针对传动系统进行了改进以改善在起降阶段的表现,同时又对尾桨进行了改进,此外,德国的生产型还加装了额外的机内油箱,进一步扩展了航程。
(7)BK-117 A-3M
基于BK-117 A-3的武装型,于1986年投产,在原有机体基础上加高了滑橇起落架,可以搭载最多11名士兵,在机体下方可以安装1个装有12.7毫米勃朗宁航空机枪的机枪炮塔,炮塔内有450发子弹,并且可以通过飞行员的头盔显示器进行瞄准攻击。不仅如此,该机还可以通过加装短翼等方式挂载武器,典型的挂载方案包括8枚“霍特”II反坦克导弹或者“陶”式反坦克导弹,以及空对空导弹、火箭发射巢以及航炮吊舱等武器。除此之外,在机门处还设有侧射手位,可以加装1挺12.7毫米机枪。此外,全机电子设备采用采用MIL-STD-1553B数据总线,并且还安装有红外干扰仪、雷达告警仪和箔条/红外干扰弹发射器等电子对抗设备。
试飞中的BK-117 A-3M,可见还加装了光电桅杆
(8)BK-117 B-1
于1987年12月首飞,主要改进是换装了动力更强的LTS 101-750B-1型涡轮轴发动机,最大载荷提升了140千克。
(9)BK-117 B-1C
获得英国授权的机型,该机在航程和续航时间上有所缩减。
(10)BK-117 B-2
该机最大起飞重量可达3350千克,换装2台LTS101-750B-1涡轮轴发动机,尾桨再次获得升级,着重改善了在高温和高空的性能表现,并且可以实现单发悬停。
(11)BK-117 C-1
采用新的座舱和透博梅卡“阿赫耶”(Arriel)1E涡轮轴发动机,后期还换装了更加强大的“阿赫耶”1E2涡轮轴发动机,最终进化为EC-145系列直升机。
(12)NBK-117
设定中的印度尼西亚国内生产型,仅生产3架。
根据MBB公司和川崎公司最终达成的生产协议,在总计443架BK-117系列直升机中,MBB公司生产了329架(此外还包括2架原型机),而剩余的111架(此外还包括1架原型机)则由川崎公司生产。按照型号划分的话,MBB公司共计生产的274架BK-117 A-1和B-2等早期型号,其余则为C-1型。另外值得一提的是,BK-117 C-2后被命名为EC-145,因此并没有被算入狭义的BK-117家族中。

日本BK117多用途直升机

BK117是原德国MBB公司(现欧洲直升机公司)和日本川崎重工业公司联合研制的双发轻型多用途直升机,主要用来执行支援近海油田、搜索和救援任务。

作状态时传递功率为404千瓦。还可辅助驱动附件。具有复式余度润滑系统。
机身典型的舱式布局,由驾驶舱、座舱、货舱和发动机甲板构成。完全按联邦航空条例29部要求设计的结构基本与BO105相似,主构件是带有单曲率板和粘接铝合金层板的半硬壳式铆接铝合金结构。次结构是带有夹层板和凯夫拉蒙皮的复合曲率壳体。地板在同一平面上延伸到驾驶舱、座舱和货舱。发动机甲板构成货舱的顶棚,并与发动机舱相接。发动机甲板由钛合金制成,作为防火墙使用。锥形半硬壳式尾梁,前端与发动机甲板连接成一整体,后端可以拆卸。尾梁上装有主垂尾(它支撑尾桨)和带有端板的水平安定面,端板有偏置角。尾部的一般设计与BO105相似,但外侧垂尾的形状稍有不同。
着陆装置不可收放的管状滑橇式起落架。管状滑橇为铝合金结构,与BO105相似。滑橇可从横管处拆卸。可装地面移动轮。可选装应急漂浮装置,稳定保护装置和雪橇。
动力装置BK117B-2装两台达信·莱康明公司LTS101-750B-1涡轮轴发动机,单台起飞和最大连续功率为410千瓦,一台发动机停车时30分钟功率为441千瓦。
BK117C-1装两台透博梅卡阿赫耶1E2涡轮轴发动机,单台起飞功率为550千瓦,最大连续功率为516千瓦,一台发动机停车2.5分钟应急功率为574千瓦。
有四个软油箱,前、后为主油箱,两个主油箱之间为两个供油油箱,油箱位于座舱地板下面的油箱舱内。具有两套独立的给发动机和公共主油箱送油系统。总的标准载油量为697升,可用油量685升。另外可选装1个或2个机内辅助油箱,每个容量为200升;还可选装2个外挂副油箱,每个容量150升。
座舱可载1名驾驶员和6名乘客(行政型)或7名乘客(欧洲直升机公司的标准型)或9名乘客(川崎重工业公司的标准型)。高密度型布局可载1名驾驶员和10名乘客。按买主要求可选用2名驾驶员进行飞行。驾驶舱两侧有可抛放的向前开铰接式舱门,驾驶员舱门上有一个可升的舷窗。座舱两侧有可抛放的向后滑动的旅客舱门,可锁在打开位置。每侧有固定的阶梯。座舱后面有两个铰接蛤壳式舱门,通向货舱。每侧有后舱舷窗。该机装上相应的设备,就可执行近海油田支援,医疗撤退(1名驾驶员,加一副担架或两副并排的担架和6名随同人员),消防,搜索和救援,警务,运货或其它任务。
系统装有压缩空气和电动通风系统。全余度的串联液压增压系统(一台工作,一台备份),飞行控制的压力为103.5×105帕。系统流量为8.1升/分。自举/滑油箱压力为1.7×105帕。主直流电源由两台28伏150安的起动/发电机(每台发动机装一台)和一个24伏25安时的镍镉电池供电。当两台起动/发电机发生故障时,电池经应急泄流条向主要设备供电。装有外部直流电源插座。
机载设备基本型装单个驾驶员目视飞行规则使用的仪表,包括带有电加温皮托管和静压孔的空速指示器,气压高度表,姿态指示仪,转弯和倾斜指示仪,垂直速度指示器,陀螺磁航向系统,磁罗盘和时钟。川崎重工业公司的BK117可选装的设备包括一个带有倾斜计的10厘米自主式陀螺地平仪,7.6厘米备用的人工地平仪和水平位置指示器。可选装复式操纵装置和复式目视飞行仪表。按买主要求可装通信/导航和其它电子设备。

外形尺寸

旋翼直径11.00m
B-2(改型)、C-10.22m
机长(旋翼和尾桨转动)13.00m
机身长(尾桨桨叶处于垂直位置)9.98m
机身最大宽度1.60m
机高(旋翼和尾桨转动)3.85m
(至旋翼桨毂顶部)3.36m
平尾翼展(含垂尾端板)2.71m
尾桨离地面距离1.89m
机身离地面距离0.35m
滑橇间距2.50m
内部尺寸
座舱和货舱:
最大长度3.02m
最大宽度1.49m
最小宽度1.21m
最大高度1.28m
最小高度0.99m
地板可用面积3.70m2
容积5.00m3
面积
旋翼桨叶(每片)1.76m2
尾桨桨叶(每片)B-2 0.098m2
尾桨桨叶(每片)C-1 0.108m2
旋翼桨盘95.03m2
尾桨桨盘3.00m2
重量及载荷
基本空重B-2 1745kg
C-1 1764kg
燃油重量(标准可用)558kg
(包括副油箱)718kg
最大起飞重量(内载)3350kg
(外挂)3500kg
最大桨盘载荷(内载)0.345kN/m2
(外挂)0.36kN/m2
最大功率载荷(内载)4.55kg/kw
(外挂)4.76kg/kw
性能数据
BK117B-2(国际标准大气,A:总重为3200kg;B:总重为3350kg)
最大允许速度(海平面)
A 277km/h
B 259km/h
最大巡航速度(海平面)
A 248km/h
B 247km/h
最大前飞爬升率(海平面)
A 9.0m/s
B 9.7m/s
最大使用高度
A,B3050m
实用升限(一台发动机停车,0.51m/s爬升)
A 1770m
B 1280m
悬停高度
有地效,风速为零
A 2135m
B 1645m
有地效,风速32km/h,侧风速度20m/h
A 1495m
B 1040m
无地效
A 2285m
B 1280m
航程(海平面,内载辅助油箱,无余油)
A,B706km
续航时间(海平面,带辅助燃油,无余油)
A 3h54m
B 3h48m
BK117C-1(A:总重为3000kg;B:总重为3200kg;C:总重为3350kg)
最大允许速度(海平面)
A 277km/h
B,C259km/h
最大巡航速度(海平面)
A 250km/h
B 248km/h
C 246km/h
经济巡航速度(海平面)
A 235km/h
B 233km/h
C 231km/h
最大爬升率(海平面)
A 10.9m/s
B 9.8m/s
C 9.0m/s
最大使用高度
A,B,C 4575m
实用升限
A,B5480m
C 5090m
悬停高度
有地效,风速为零
A 3690m
B 3050m
C 2530m
有地效,风速37km/h,侧风速度23m/h
A 3200m
B 2530m
C 1920m
无地效
A 3520m
B 3000m
C 1480m
航程C 540km

续航时间B,C2h50m


川崎 BK117は、日本の川崎重工業が開発した中型ヘリコプターです。初飛行は1979年で、民間・軍用において幅広く使用されています。


BK117は、高い安定性と信頼性を備えたヘリコプターとして知られています。そのため、救急ヘリコプター、警察ヘリコプター、消防ヘリコプターなど、緊急時に必要な機能を持った多くの航空機に採用されています。

また、BK117は、患者や乗客を安全かつ快適に運ぶことができるように設計されています。広いキャビンと大きなドアを備えており、医療スタッフや救助隊員が楽に移動できるようになっています。また、高度なエンジンと制御システムを備えており、悪天候でも安全に運航することができます。

さらに、BK117は、最新の技術を取り入れた機体となっています。例えば、デジタル制御システムを搭載することで、パイロットが安全かつ正確に操縦することができます。また、液晶ディスプレイなどの最新の情報表示装置を備えており、パイロットが状況を正確に確認することができます。

緊急時に必要な機能を備えたBK117は、多くの国で使用されています。例えば、アメリカ合衆国での救急ヘリコプターとしての採用や、ドイツやフランスなどでの警察ヘリコプターとしての採用などがあります。また、日本でも、各地の救急ヘリコプターに採用されています。

緊急時に必要な機能を備えた川崎 BK117は、高い安全性と信頼性を持つヘリコプターです。今後も、新しい技術を取り入れながら、更なる進化を遂げることが期待されています。

川崎 BK117 ヘリコプター

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