制作：jerry36@CHD
直升机不是用飞的
而是让空气臣服其下
这是战争武器
行善的媒介
史上最多才多艺的飞行工具
这个工程上的奇迹 带着我们到达几乎任何地方
并且平安归来
但有时天空会反击
雷霆万钧
猝不及防
而且招招致命
如今有种新品种的直升机
专为了21世纪打造
有些人称之为超级直升机
而这是其中的佼佼者
奥西地EH101
这个机械奇迹如何违抗重力
进而一统天空？
伟大工程巡礼：超级直升机
意大利海岸外有一人溺水
史上最先进的直升机火速赶往现场救援
奥西地EH101
这是因应此类紧急状况而生
机上的旋翼叶片是革命性创举
旋翼由史上最精密的三具引擎加以驱动
而且这架直升机很大 从机鼻到机尾近75英尺
重达15吨
续航力达900英里 深入开放海域
极速逼近每小时200英里
这直升机找到待救人员时 可抵抗时速50英里的强风
在空中盘旋 纹丝不动
保住抢救成功的黄金时间数十秒
对意大利海军的飞鲨中队来说
这是十分紧要的训练任务
但对于EH101而言
这只是小试身手
这些属于新时代的超级直升机
抢下了21世纪的天空
西科斯基的S92
NH工业的NH90直升机
以及奥西地的EH101
这架美国版的EH101被称为US101
美国海军选定其为总统的下一架座机
这架名为海陆一号的直升机
形同空中的总统办公室
将有三家公司合力研发
奥西地、贝尔直升机，以及洛克希德马丁
这将是真正的超级直升机
但无论多么先进
直升机的飞行均受三大组件所支配
称为“三律”
主旋翼
引擎
以及尾旋翼
此三组件要合作无间 才能让直升机飞行
而这就是三律结合的成果
EH101像蜂鸟般穿越天空
重达15吨的蜂鸟
正因为EH101这类直升机
能达成其他飞机做不到的事
能前往其他飞机所不能及之处
到达没有其他方法能去的地方
所以我们变得仰望它们
但就算三律中有单一组件失效
飞机就可能变成杀人工具
在正常情况下
驾驶直升机的风险
仅比驾驶同样大小的固定翼航空器略高
但我们创造直升机并非为了简单的飞行作业
而是用来超越风险的极限
有时我们会把直升机逼得太急
简单而神秘的真相是
直升机是一种不想飞的飞行机具
而它竟然能飞 形同机械的奇迹
停在地上的直升机能搞死自己
好比因旋翼拍打空气而翻覆
更胜真正在空中飞行时
直升机三律中的头一个组件就是主旋翼
固定翼航空器能飞的原理是
飞机前进时空气流过机翼
可说是被拉着穿越空气
而直升机机翼在上头旋转
当空气穿越时 旋翼将直升机拉抬至空中
主旋翼不仅拉抬直升机
也会将空气往后逼进而推进直升机
EH101飞行的每一秒钟
机上巨大的主旋翼
都会推开多达45吨的空气
15吨重的直升机
单靠5支旋翼来保持悬浮
EH101的主旋翼是工程学上的奇迹
耗费数十年才臻于完美
但旋翼不只事关工程
更是改变历史的发明
旋翼将在战时发展成熟
我们的天际也将永远改观
在15世纪，文艺复兴时期的意大利
达芬奇想象出一种飞行器 能够扭啊扭地上天际
像是转动螺丝穿过木头
但今日超级直升机的科学轨迹并无螺丝
而是旋翼
在支配直升机飞行的三律之中 这是首要组件
早期的旋翼以木头制成
用旋转的机翼来达成提升力
不过仅此而已
但旋翼经过几十年的发展
变得更多样 也更坚固
终于把直升机从飞行的边缘
推到冲突的中央舞台
此一冲突维持20年
设计300万名美国士兵
越战
直升机到了越战才算成熟
当时部署在战区的直升机
没有数千架，也有数百架
越战时 独霸天空的直升机是贝尔的UH1休伊
它是全球首架超级直升机
也是首架搭载喷射涡轮引擎的美军直升机
配备或许是现有最强的旋翼
我初次坐进休伊直升机 才一拉操纵杆
我们就像是被往上甩一样
突然而猛爆的拉升力非常惊人
虽然更早的直升机便已装有金属制的旋翼
但休伊达44英尺长的厚重旋翼
奠定了坚固的新标准
它能抵挡来自四面八方的小型军火攻击，全身而退
罗伯梅逊是传奇的越战飞行员
他的著作《越战空骑之旅》
讲述自己和休伊直升机在战争中逃过死劫的精彩故事
我记得有次运送时由我押队
我得带着大家一起走
上机之前才发现比预计多一人
但我不能撇下他
罗伯梅逊驾驶的休伊严重超载
而出路只有一条
但这表示要直往灌木林飞去
所以我直往灌木林去 希望加速度足以飞越
但无奈只能硬闯
所以直升机穿越了灌木林
旋翼削掉了这些小树的树顶
机头坐了六、七个尖叫不已的美军
我爱死了这直升机
若说休伊是20世纪的超级直升机
EH101则追随着这个头衔进入21世纪
一如越战时代的休伊
这架超级直升机的主旋翼是其成功的主因
但休伊的旋翼为全金属材质
EH101旋翼的核心却是纸
利用尖端科技
碳纤维和玻璃纤维等合成材质
这些旋翼比起全金属翼更加质轻而耐用
作为核心的蜂巢纸加上泡棉
被切割成精确尺寸
再包覆数层的合成纤维材质
然后送入压力炉进行烘烤 达成钢铁般的坚硬
最后再加上钛金属边缘
旋翼此时已完成战备
当子弹击中全金属旋翼
断裂会扩及翼面的全宽
但是当合成旋翼中弹
却无损弹孔周围的交织纤维
而这翼形尖端正是此旋翼特有之处
直升机的两大困扰也迎刃而解
一是旋翼的噪音 等于是警告敌人有直升机接近
一是沙盲
也就是飞行员在沙漠起降过程中所造成遮蔽视线的尘暴
直升机最艰难的任务可说是从敌境中救出人质
敌境地处沙漠时尤然
最恶名昭著的人质救援任务
莫过于1980年 命运乖违的沙漠一号
目标是抢救受困伊朗的美国人
却演变成沙漠中的直升机炼狱
葬送了八名美军的性命
但若那次任务换成在今日进行
靠着新品种的超级直升机
或许会有不同的解决
直升机在沙漠一号等这类任务中的一大罩门
便是旋翼制造的噪音
敌人听得到有直升机来袭
噪音多半是旋翼尖端
以超音速通过气流所致
这泄底的拍打声其实是来自于
旋翼尖端造成的连串迷你音爆
而这正是翼形尖端旋翼的最大优势
翼形让旋翼以较慢的转速
达成同样的提升和推进力
因这种旋翼尖端不会造成音爆
飞过EH101去作战的飞行员
都说这是最安静的直升机之一
被敌人侦测到可是个大问题
这直升机能以较安静的方式 抵达目标
敌方只有几十秒的反应时间
飞行员麦格史坦格鲁隶属于英国皇家空军28中队
统帅着他们最新的资产 EH101直升机
我们可以毫无畏惧、单枪匹马 满怀信心地进入敌境
28中队的弟兄训练不懈 模拟敌后的救援行动
时机、位置和速度必须搭配得天衣无缝
但最重要的隐匿性才是任务成败的关键
最终阶段才是重点所在
现场或许有敌人 或许是火热的目标
若敌人听到他们来袭
降落或许不只是火热 更会致命
旋翼产生的沙暴称为沙盲
遮蔽飞行员在起降时的视线
这正是直升机坠毁的主因
但EH101的翼形尖端旋翼
处理沙漠黄沙的能力 甚而超乎研发者的预期
不同于其他旋翼
翼形尖端的下冲气流 集中在旋翼圆盘的外缘
在沙盲中切出干净的空气区
以利飞行员下降时观看地面
这称为甜甜圈效应
飞行员飞进那个区域
拥有90％的优异能见度
他在关键阶段轻易就能看到降落点
在沙漠上有用处 在雪地上也一样适用
翼尖旋翼克服雪盲的效果 一如克服沙盲
但无论EH101的旋翼有多先进
少了引擎盖里和机尾上的东西
也将是英雄无用武之地
若无强力的引擎，以及控制行进的尾旋翼
直升机就玩完了
三律让物理学碰上自然力
当这些零件合作无间
直升机的能耐连达芬奇都始料未及
在EH101的旋转叶片之下
躺着这飞机的跳动心脏
6000匹马力带着这架15吨重的直升机飞上天际
三律当中的第二个组件：
涡轮喷射引擎
不只是一具 共是三具
引擎大小和家庭房车引擎相仿
但是出力是其十倍
尽管固定翼航空器的喷射引擎提供向前的推力
但在直升机上 这些力道全用于转动旋翼
那像是巨大的螺旋桨
转动的旋翼带着直升机穿越空气
引擎的工作是让旋翼保持完全相同的转动速度
不管风有多强 也不管直升机要怎么飞
皇家空军28中队正进行训练任务
目标是跟踪并跟踪疾驶车辆
这些人扮演逃脱的恐怖分子
EH101自制高点
以接近垂直的方式陡降
俯冲至离地仅50英尺的高度
时速将近200英里
然后突然进行不可思议的空中Z字行进
引擎吸收了这个动作的震动 分毫不差
直升机落地 扬起尘土漩涡
这是直升机的震慑策略
用于恫吓和混淆拦截目标
让特种部队跳下直升机
以雷霆万钧之势进行逮捕
一切在数十秒内结束
只剩下一辆空车
和干净的天空
这种动作的秘诀在于
EH101引擎的纯粹动力
以及精确的电脑管理
为了解构其中的运作
我们再看一次片段
首先是最初的俯冲
直升机几乎是笔直往下
旋翼每分钟的转速保持在稳定的214转
但其实并无推挤太多空气
对引擎而言这还算简单
直升机离地50英尺时拉平机身 准备展开攻击
旋翼奋力拍打着空气
逼使气流向后 进而推进EH101
直达近200英里的最高时速
引擎得要承受这压力
让旋翼的转速保持在每分钟214转
无视额外的负担
旋翼叶片的每个动作
都通过电脑直接连通引擎
但这种引擎独一无二的优势
即将在下一刻展现
此惊人的空中Z字行进
从极速到急停 接着再加速
我认为诀窍在于让直升机转180度
还要在很短的距离中
从时速180英里降至零
你也体会得到这是相当有攻击性的动作
主旋翼对抗着气流
先是停住直升机
接着转弯，再快速降落
这对旋翼造成巨大的冲击
并直接传送至引擎
要是引擎熄火，好比旧型引擎或许就会
15吨重的直升机便会自空中落下
但是EH101的引擎能吸收Z字行进造成的冲击
保持旋翼的转速恒定
进而完成猛烈的180度回转
若EH101其中一具引擎熄火或故障时
机上电脑将警示剩下两具引擎
补全动力的差异
使得直升机不仅能继续飞行
还能继续执行任务
当然这在战场上
大大提供了备份和可靠度
因为就算受创、损失一具引擎
还是能继续任务
早期直升机要提升的重量
多半是又重又不够力的活塞引擎
20世纪50年代发展出重量更轻
但力道更大的气涡轮喷射引擎
大增直升机的荷重能耐
以往的控制体操选手
如今也是驼兽
能空运高达40吨的重量
尽管EH101的设计并非以举重为考量
但依然能搬运军用卡车
或在货舱区里容纳后撤的50名人员
最重要的是机上三具由电脑控制的引擎
让它顶着时速50英里狂风
还能原地盘旋 不动如山
当要将整班弟兄快速送往战场
这正是关键优势
在支配直升机飞行的三律中
主旋翼提供抬升和推力
引擎提供持续的动力
若少了另一半关键组件
就连最新的超级直升机
也只会在空中失控打转
这是成功的直升机最后一项工程秘密
也就是让直升机机动起来的尾旋翼
当这个部分出错之时
小心喽
恶劣的气候
高辛烷值的航空燃油
15吨重的直升机盘旋在海中战舰的甲板之上
这架英国皇家海军EH101
即将腾空进行加油
这是驾驶直升机当中一等一困难的动作
也少有人会被要求这样做
但超级直升机设计的用意就是为了这类高风险任务
节省降落加油耗去的宝贵时间
其关键角色在提供保护性武力
日以继夜 全年无休
时时处于升空状态
搜寻来自舰船的威胁
和来自海下潜艇的威胁
EH101在空中加油期间
维持着控制精确的盘旋
机上强力的气涡轮引擎
驱动五支最先进的旋翼
保持机身在空中不动如山
但若要更加接近舰船
以及等候的油管
则靠支配直升机的飞行三律中的第三个组件
也就是尾旋翼
5000吨的舰船
15吨的直升机
如今则有一条油管相连 里头满是易挥发的航空燃料
没有犯错的空间
但EH101未在空中脱轨
多亏机上尾旋翼的精确导引
尾旋翼确为直升机飞行的基本
可说是让直升机机动起来的尾巴
加满油的EH101转弯前去进行任务
测试自己在战斗当中的一个主要角色
寻猎并摧毁敌军潜艇
EH101利用机上被列为高度机密的精密声纳
发现并追踪潜艇
它逼近目标在空中原地盘旋
然后降下潜艇最大的梦魇
精密的浸放式声纳阵列
这水中的听测装置在海面下
像是打开了一把高科技伞
将敌军潜艇困在声纳网内
若这场作战演习是玩真的
潜艇将被逼至绝路 面对可能的致命攻击
EH101可搭载四枚魟自导引鱼雷
也能携带精密的深水炸弹
以及掠海式反舰导弹 用以歼灭敌船
但为了赢得这场演习
EH101仰赖着尾旋翼 才能穿越天际
尾旋翼的工作是反制并控制
来自主旋翼强大的旋转力道
主旋翼想让机身往一边打转
尾旋翼则把气流逼进反方向
通过控制尾旋翼逼出的气流量
飞行员将之用作方向舵 进而操纵直升机
在早期的直升机设计师所要克服的障碍中
避免机身因主旋翼而打转
八成是最难克服的一点
最初的解决之道是采用旋转方向相反的两支旋翼
然后出现了双旋翼系统
利用两组旋翼来互相抵消力道
这确实提供了答案
也让波音的契努克等直升机
比多数的单旋翼直升机拥有更大的载升力
但要等到尾翼这概念的发展
才让直升机拥有独特的敏捷性
我们可以选择方向
时间和速度都由自己决定
尾旋翼和主旋翼的拉扯 是以小搏大
但失去尾旋翼是直升机飞行员最大的梦魇
飞行员最怕无法控制尾旋翼
也就是所谓的“尾旋翼权”
换句话说，尾旋翼不听话，你就无法飞直线
直升机变得不稳定
我们也见过许多因此而衍生的坠机
在崎岖地表尝试困难的救援或疏散时
尾旋翼尤其容易受创
促成直升机飞行的三个组件中
尾旋翼通常最接近地面
也所以EH101刻意将之设计在机尾高处
离地将近9英尺
有经验的飞行员都知道
就算只是暂时无法控制尾旋翼
都很容易葬送直升机 八成也会赔上自己的命
它们奉派的任务极具危险性
我们要它们做到其他飞机做不到的事
无论是上探圣母峰顶
在海拔2100英尺 营救受伤的登山客
或是进入飓风眼
在狂风暴雨中带回落难的人
直升机可以救命
说到运送伤员入院 再没有比这更快的方法
我们让直升机进入极端境地
原因很简单 因为别的极具没有这本领
直升机可以杀进飓风里头
救援否则就会送命的男女
直升机能直达起火点 对抗森林大火
用水展开空中攻击
勇闯人与其他机器所不敢到之处
还能担任空中救援车 反应快速的行善媒介
因为这在分秒之间都足以造成生死的差别
直升机无疑是伤者和病患的斗士
南亚海啸等灾难来袭时
数百万人受困 道路和机场被淹成汪洋一片
直升机独立从天空带来了纾困和解救
这是史上规模最大的空运行动之一
数以千吨计的人道救援物资
被带进地球最难以进入的地方
解救数以千计的男女老幼
EH101等最新一代的超级直升机
正在突破垂直飞行的极限
但让这一切成为可能的还有一个要素
即坐在驾驶舱里的飞行员
精通直升机在空中的运作
需要手脚并用
加上无比的信心
而当你驾驶价值千百万美元的超级直升机
自是不容犯错
比在空中控制直升机还难的事情不多
他们说若你能跳上跳下 用手在你肚皮上画圈圈
而你的头往逆时针方向 同时海闭上眼睛的话
那你就能飞直升机
是直升机飞行员把这区区机器
转变成拯救生灵的媒介
或是施行报复的工具
主旋翼、气涡轮引擎和尾旋翼这三律
让直升机得以飞行
但还是得要有人来控制
说到底还是要靠飞行员
只有顶尖飞行员才能担此重任
直升机在飞行时随时可能升降
往左往右 往前往后
或是以上这些方向的任意组合
这需要卓越的协调性和专注
才能将直升机维持在空中
马西摩波罗统帅着意大利海军最厉害的飞鲨中队
他示范尾旋翼和主旋翼间令人啧啧称奇的关系
双手控制着主旋翼
左手操纵杆负责直升机上下
右手操纵杆负责前后左右
双脚控制尾旋翼的角度
让直升机朝向飞行员想去的方向
踏板能移动尾旋翼的叶片 反制主旋翼的扭力
这让我们能操纵直升机的去向
但这端靠高度协调性才能达成
因为对比于固定翼航空器
直升机先天较不稳定
但当我们精通直升机的三律
就少有更能让人屏息的景象了
我早晨像是穿上一套能让我有超人之举的服装
你的身份不再是驾驶 你和直升机合二为一
但今日的超级直升机 远不只是直升机而已
在英国皇家海军EH101的驾驶舱后头
就是精密的指挥控制中心
它能主导陆战或是海战
发动先进空中武器 以摧毁潜艇
或是敌人的舰船
也能执行侦查或是电子监视
今日超级直升机的科技先进到 当真能靠自己飞行
EH101机上的强力电脑
拥有史上安装在飞机上
一等一精密的自动驾驶系统
自动驾驶在战斗当中可以肩负大多的实际飞行
好让飞行员专注在任务目标上
但最终依然得要由人类来担任机器的心智
不管自动驾驶有多精密
唯有人类飞行员才能实际执行EH101的降落
所以他们才会在虚拟世界中接受训练
这是全球最先进的飞行模拟器之一
在这24英尺的钢铁球体内
就是精密逼真的EH101驾驶舱
并有高传真画面
直升机在飞行中的动态
由电脑控制的液压臂精确模拟
相信我 绝对包你心惊胆颤
当你接近舰船 飞到甲板上只剩半英里
时值深夜 气候恶劣 舰船摇晃不已
而你只有最低度的战略照明
我在直升机模拟器中
当真被吓坏过
因为实在太逼真了
老实说一句 我走出驾驶舱 脸色惨白 还猛发抖呢
训练每位飞行员 约要用掉500万美元
才能让他从高传真电脑游戏
进阶成实际驾驶直升机
但是当你驾驶的飞机价值一亿美元
谁都禁不起把它摔掉
于是在模拟器的操作室中
教官祭出梦魇场景 考验飞行员
这些紧急情况的危险性太高
无法真用EH101来模拟
我们可以模拟系统重大故障 以及迫降
我认为最有挑战性的情况
八成是处理系统重大故障
同时还要继续维持住飞行
回到两百英里外的舰船上
或许只能靠两具引擎导航系统也已失灵
训练无止息
就连最老到的飞行员都得做满模拟器的训练时数
才好保持对EH101的掌握
但若说他们自认为是精英 倒不如说是幸运
直升机之父达芬奇也会想要驾驶这架直升机
我仿佛看到他说着
我500年前就说过 这是行得通的
这不就是了吗？终极直升机
直升机的时代短暂却精彩
不分战时、承平与悲剧
其他飞机不敢去的地方
直升机都去过了
此刻垂直飞行的科学 或许已达到最优秀的展现
如今是超级直升机的时代
谢谢观赏 jerry36@CHD