H160——中型直升机市场的新星

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2015年3月，空客直升机公司在美国举办的直升机展会（ Heli-Expo）上，正式公开了其H160中型直升机项目。作为展会最引人注目的产品，H160设计新颖、技术先进、性能优异，或将成为新的经典机型。

H160是空客公司综合应用各种创新技术打造的新一代中型直升机。继3月份其全尺寸样机在2015直升机展会首次亮相后，今年6月，H160实现了第一架原型机首飞，并在巴黎航展上进行了展示。

研发背景

H160大约从201 1年开始研制，项目总投资约10亿欧元，可称得上是空客直升机公司为重新赢得高端中型直升机市场的一个大赌注。H160最初的项目编号为业界熟知的“X4”，2011年6月，空客直升机公司公布了“X4”的初始方案设想图，并拟采用包括激进的外形设计、超前的布局、全新的驾驶舱人机界面等众多革命性新技术。欧直公司时任CEO Lutz Bertling全力支持“X4”的前卫设计，并期待相较于其他机型能有跨代的提升。但201 3年5月，Guillaume Faury接替Lutz Bertling成为空客直升机公司CEO，将“X4”从采用革命性设计改为渐进式提升，并把“能够给客户带来实际价值”作为首要设计理念。一些不甚成熟的技术，或性价比不高的技术/系统被放弃，例如，新一代驾驶舱以及新型电传操纵系统等。技术特点

H160除延续了空客直升机所擅长的涵道尾桨设计等成熟技术外，还应用了大量新技术，包括：BlueEdge新一代主旋翼，Fenestron大尺寸带倾斜角涵道尾桨，首创了双层水平安定面布局，采用了全复合材料机体、透博梅卡Arran0 1A新一代涡轴发动机、电动起落架等。据悉，空客直升机公司在H160项目上共有68项专利，很多方面代表了当今直升机设计的最高水平。H160由于配装低油耗、高效率的发动机和气动力优化、创新设计，相较于现有机型燃油效率提高15%～20%，单名乘客二氧化碳排放量降低20%，噪声水平降低了50%，比适航标准要求的低70%左右。

稳定性设计为实现直升机的飞行稳定性，H160首次采用了空客公司的两项新设计。一是空客直升机中尺寸最大的具有12°倾斜角的涵道尾桨。空客称，带倾斜角的涵道尾桨提高了整机的升力性能，相对于常规标准布局，可使全机获得40千克的额外有效载荷。二是全新双层水平安定面。该设计便于飞行员操纵直升机进行机动飞行，在低速和悬停状态下能够大幅度降低气动力损失，还可以有效提高直升机的低速俯仰稳定性。

重量特性空客公司称H160具有出色的轻重量特性，其减重的关键，一是由于H160综合使用了上述五叶主旋翼和涵道尾桨，并将减速器从主结构中独立出来，从而不再需要装配重量较大的主动振动控制系统；二是采用新材料和新技术，例如机体等部件大量采用新型复合材料。

主旋翼系统 H160是空客第一款采用Blue Edge新一代主旋翼系统的直升机。该系统由欧直/空客直升机与法、德两国宇航中心联合开发，目标是设计、制造和试验新一代低噪声、高效率旋翼。2007年，欧直公司开始进行该系统的试验，包括旋翼系统疲劳性能试验、动力学性能试验等。2010年，BlueEdge旋翼首次公开，其桨叶设计能够降低桨叶一涡流相互作用，并使外部噪声降低3～4分贝。空客公司称相对于现有的复合材料桨叶，Blue Edge旋翼还能增大100千克有效载荷，这也是增强直升机竞争力的重要保证。

主减速器H160的设计过程中吸取了EC225直升机减速器设计的教训，工程师们为H160设计了一种简化的主减速器，采用冗余的滑油泵设计，在减速器内增加第二套独立的滑油泵系统。这样当在一套系统失效时，另一套系统能够继续提供必要的润滑，同时，通过使用减速齿轮降低速度来减轻部件之间摩擦产生的热量，从而抑制了裂纹和疲劳发生的可能。

旋翼桨毂常规直升机桨毂多为金属材料，空客直升机的其他型号也有采用玻璃纤维加热固性树脂复合材料，在设计H160时，空客希望降低机体维修需求并“最大限度提高乘客的安全性”，从而对旋翼桨毂设计进行了创新，采用了碳纤维和热塑性树脂材料制造，以降低制造成本并减轻重量。除此之外，新材料还具有良好的损伤容限性能——裂纹扩展的速度非常慢。

发动机在动力方面，H160最初计划分别选配两款发动机，但后来为了减少项目复杂程度和费用，且由于备选的加普惠PW210E发动机功率水平不能满足要求，空客直升机最终决定选用透博梅卡Arrano发动机作为唯一动力。Arrano是透博梅卡公司研制的功率1100～1300shp的新一代涡轴发动机，多装配于新一代2～3吨级单发直升机和4～6吨级双发直升机。Arrano发动机设计紧凑，总体尺寸小，具有良好的维修性和保障性。其优势还包括能有效提升商载和航程，耗油率降低10%～15%，并具有优良的环保性能。Arrano采用了很多技术创新，气动力设计方面也实现了高性能和可靠性，例如采用两级离心压气机、逆向流动燃烧室和单级动力涡轮结构。进气道导向静子叶片系统可改善发动机巡航状态下的热动力学循环，同时实现低油耗。Arrano也是第一款采用增材制造工艺部件的航空发动机，此工艺可以快速生成复杂形状零件，且零件数量大幅减少。

航电系统 H160采用了新一代高度综合化的Helionix直升机航电系统，具有极好的态势感知能力。该系统由空客直升机公司自行开发，共申报了20多项专利，目前已成功用于H145T2和H175等新一代空客直升机。Helionix航电系统采用了高度模块化、通用化、标准化设计，具有良好的驾驶舱人机界面。H160的Helionix驾驶舱再次采用头顶发动机控制板，飞行信息在四个15.2×20.3厘米的多功能显示器上显示，并可通过触摸屏和光标控制器控制。为适应从低端到高端直升机的使用需求，用户还可以按需选配显示器数量。Helionix系统相较于其他航电系统综合性能有大幅提升，但设备数量却减少一半左右，这样既显著降低了重量，也减少了维护和维修工作量。此外.H160还安装了健康状况和使用监视系统（Health and Usage MonitoringSystems，HUMS），并将其作为标准配置。HUMS数据可以进行无线传输，用户能够在便携电脑上检查数据波动或下载全部HUMS数据。空客的最终设计目标是实现飞行条件下的数据传送，以便直升机着陆后工程师们能立刻开展工作。

辅助系统H160是第一款采用电动收放起落架系统和电动刹车系统的直升机，电动起落架系统比液压驱动起落架更轻、更安全，由于省去了座舱地板下部的液压系统高压管路，安全性能也得到提高。H160暂时没有采用除冰系统，但预留了安装接口。在维修方面，H160按照MSG-3标准进行维修性设计，可让客户在更早阶段介入维修设计工作。

全新的试验和生产流程

H160采用了新的生产流程，为了使设计成熟并加快研制进度，还借鉴了空客图卢兹公司的干线客机生产系统的经验，并大力投资建设新设施以支持项目进展。H160与原欧直和空客的其他直升机相比，其制造过程的最大不同之处是前者的大量工作在试验台架上进行。空客直升机投入1000万欧元、用时一年建立了动力系统试验塔——“零号动力直升机" （Dynamic HelicopterZero，DHCO），使得H160直升机的全部动力部件都能在这里进行试验。DHCO的目标是确保动力系统设计成熟，包括飞行控制系统、旋翼、传动轴、主减速器和尾桨减速器以及发动机等。由于在试验台上进行修改比在原型机上更加容易，DHCO也可以看作是一种快速测试部件的生产手段。H160动力系统所有单独部件都已在DHCO进行过试验，之后还集成试验了包括发动机控制、声学和维护性试验等项目。飞行器试验和集成部门负责人表示，"DHCO的第一次运行像PT1首飞一样重要。我们在DHCO上发现并改正的问题越多，试飞就会越容易。”

H160直升机复杂的电子系统在称为“零号系统直升机（ SystemHelicopter Zero，SHCO）”的第二试验台架上进行试验。SHCO试验台从2014年1月开始运行，目前，研制团队已经测试并改正了500多条软件错误，包括系统的生成性和兼容性问题等。关于H160的电气和液压系统的实验，SHCO和DHCO则同步运行。据系统试验部门负责人称，这两个系统都是在适航取证和耐久试验中有可能出现问题的部分，在DHCO和SHCO进行同步试验后，设计问题可得以提早发现和解决。

最新进展

2014年12月，H160第一架原型机安装了除发动机之外的多种系统，并完成了通电实验。今年6月，第一架原型机（PTl）在法国南部成功首飞。空客直升机公司为首飞进行了周密的准备，包括使用EC155验证机进行了旋翼、双层水平安定面和带倾斜角涵道尾桨等部件的系列试验。试飞员给予了H160非常高的评价，称其“性能稳定、十分容易操纵，并且飞行振动微小，简直像‘飞毯’一样平稳”。 H160后续将使用3架试飞原型机（PT1、2和3）和1架预生产型飞机（PSl）进行飞行试验，未来还将分别按单驾驶和双驾驶进行适航取证。目前，H160研制进展顺利.空客将从201 6年开始接受订货，预计201 8年开始交付，公司也在考虑生产军用型H160M。市场前景展望

H160直升机最大起飞重量为6吨左右，比H155 （4.5吨）略重，与超中型直升机H175形成系列搭配，可以执行包括近海采油、搜索救援、紧急医疗、公务运输等多种任务，其目标是在中型直升机市场替代AS365/EC155海豚系列，并与阿古斯塔AW139.西科斯基S-76以及贝尔41 2等机型展开全面竞争。

中型直升机是当前直升机市场上需求量最大的种类之一，目前全球市场每年新增120～150架。空客公司预计，未来20多年由于需求增长和老机型替换，中型直升机还将成为发展前景最好的直升机种类。H160直升机项目高级副总裁BernardFujarski表示，“最大起飞重量在4.5～7吨的中型直升机用途广泛，综合性能较好，价格和使用成本适中，我们的目标是重获这一市场40%的份额。”

然而赢得40%的市场份额，对H160来讲难度不小。近十年来，中型直升机市场几乎被阿古斯塔AW139所独霸，究其成功之道，除将新技术引入外，其所装配的加普惠PT6涡轴发动机保证了良好的高温高原性能。作为给阿古斯塔公司带来空前发展的核心机型，AW139直升机还衍生发展了AW189和AW169等系列型号。面对H160的挑战，阿古斯塔公司必然会有抗衡措施，例如推出AW139的改进升级型，甚至发展新一代机型等。

不过，空客公司对H160与AW139的竞争颇具信心。H160巡航速度约296千米/小时，可以搭载12名乘客飞到距海岸222千米的石油平台，并能在一次进场失败后，利用剩余燃油返回陆地。AW139同样可以完成上述任务，但H160使用了功率较小的发动机，重量也减少了一吨左右。相比之下，H160在燃油经济性方面有突出优势，能降低15%～20%的直接使用成本。

除了AW139，H160还有可能对其他同类别主流产品发起有力挑战，但实际情况如何，目前尚不好轻易定论。H160在设计上采用的各种先进技术，未来是否能转化成实际优势，还有很多制约因素。另外，如果中型直升机市场真如预期般有大量需求，其他厂商也会有所行动，届时竞争会变得更为激烈。

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