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美军研发新型塑料头盔减重24%

F-35头盔将重新进行减重设计,以降低弹射过程中体重较轻的飞行员颈部受伤的风险。五角大楼项目经理在10月21日表示:洛马公司F-35“闪电”II联合战斗机头盔必须重新进行设计,主要源自于头盔较重,增加了一些飞行员在弹射过程中受伤的风险。

洛克希德·马丁航空公司的人素工程师们已完成了F-35头盔显示器在Pitts
S2B特技双翼机上的飞行试验,以确定它的高g战斗机动特性。然而,所试验的头盔仅仅是外壳,并不能像头盔显示器那样工作,主要是用来试验从飞行员的观点看,头盔在舒适性、安装和重量/重心方面的考虑。试验揭示,这种头盔显示器的整个外形合适,而且按进度发展,但在投产前还需精调重心和安装系统。这种头盔显示器是由国际视觉系统公司供应的,能为飞行员提供离轴瞄准信息,以及空速、高度和其他飞行数据。典型的试飞包括造成达到6g的一系列模拟的机动,引出飞行员们发表诸如在座舱运动头部产生的感觉等意见。飞行员们对此头盔显示器的评价很好。试验的头盔显示器的重量稍大于现有的头盔显示器的重量。

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JSF项目办公室表示轻量化F-35头盔成功完成首次测试,F-35有望在今年年底前完成所有三项弹射救生系统改进。今年3月,洛克希德·马丁公司在新墨西哥州霍洛曼空军基地对结合了三项改进的F-35弹射系统进行了首次测试,这些改进旨在降低F-35飞行员在弹射中遭受颈部受伤的风险。

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美国空军中将克里斯多佛在众议院军事委员会听证会上表示:F-35的头盔重5.4磅,重新设计后减重约6盎司,将大大降低体重较轻的飞行员在弹射过程中颈部受伤的风险。
中将表示去年已发现头盔存在问题,2015年8月通过测试对问题进行了确认。美国空军本月初已宣布在找到解决方案之前,将严格限制体重136磅以下的飞行员试飞F-35。体重低于136磅的飞行员如果佩戴重量超过4.8磅的头盔可能存在一定的危险,他们在弹射过程中存在五万分之一的颈部受伤机率。相比之下,体重136-165磅的飞行员受伤风险就低得多,大约仅为二十万分之一。克里斯多佛表示减重工作大概约需一年完成。

WAIV曲线。

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环球塑化网 讯:

优化技术。

测试有望在今年夏天结束,之后F-35项目可以对弹射座椅实施两项修改,并为飞行员更换轻量化第三代头盔。最近的这次滑车测试使用的是47千克假人,如果一切顺利的话,那么F-35就能在今年年底前解除62千克的飞行员最低体重限制。去年,F-35被曝光62-75千克体重的飞行员在弹射混遭遇颈部受伤的风险。

据美国《大众机械》月刊网站6月15日报道称,美国陆军正在研发中的一款新型头盔可望降低士兵头部保护装备的重量,据了解这种作战头盔采用了新型塑料材料,在确保坚固的同时又大大的减轻了头盔的重量。

STOVL计划实现重量与历史平均值的比较。

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报道称,“二代先进战斗头盔”有望使头盔重量比此前的头盔,包括现行版本的“先进战斗头盔”(ACH)最多减重24%。与此同时,二代ACH头盔根据评定可挡住9毫米口径子弹、弹片以及简易爆炸装置的破坏。该头盔由美国陆军的内蒂克士兵装备研发中心研制。

2004年4月,一场重大危机打断了洛马公司F-35战斗机项目进程处于全尺寸工程发展与制造阶段的短距起飞/垂直降落型的重量已超出预计近3000磅。空重每增加1千克就意味着该机垂直降落时的最大允许载荷减少1千克,超重1.36吨将严重影响该机的带弹垂直降落能力,这是军方无法接受的。如果不能迅速解决超重问题,整个F-35B项目可能会功亏一篑。

这次测试的轻量化原型头盔重约2.1千克,比普通第三代头盔轻约170克,可以降低弹射时飞行员颈部的压力。洛克希德·马丁公司和弹射座椅制造商马丁·贝克公司已完成了最新版弹射座椅设计,新座椅的两项改进能降低弹射风险:一是具有轻量级飞行员切换开关,在弹射时能推迟主伞的展开时间;二是在降落伞吊索间增加了织物“头部支撑板”,避免飞行员头部在开伞时后仰。JSF项目办公室还要进行约另外10次测试,使用低,中,高重量假人组合。

新的二代ACH头盔对比之前所配备的头盔在重量方面获得了进一步的下降,其中特大号头盔的重量仅为2.94磅,而此前的重量为3.88磅。为此,陆军的科学家和工程师们改变了使用的材料,把原先的凯夫拉弹性纤维改成了塑料。不错,就是塑料。

SWAT重量攻关团队

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按照陆军的说法,其学名为“超高分子量聚乙烯”(UHMWPE)。UHMWPE是一种被用于从钓鱼线到髋关节移植体的各类制品中的半结晶聚合物,它具有牢固、耐磨和重量轻的特点。

洛马公司德克萨斯州沃斯堡工厂立即成立了一支由550名工程师组成的团队进行重量攻关,即STOVL重量攻关团队。整个团队由大约12名负责人指导,每人负责自己的专业领域,阿特谢里丹被任命为领导人。SWAT团队主要围绕六个目标开展工作:

降低零燃油重量评估发现,F-35B减重或推力性能改善2800磅左右才能修复垂直着陆带回载荷性能。这需要对机身组件、机载系统组件和任务系统组件进行重量优化。

千方百计减重合并减重/威胁数据库,加强重量奖励计划,审查所有以前的权衡决策。任何减重的创意,无论大小都值得考虑。

降低所需燃油重量通过优化阻力和气动性能来减少执行任务所需燃油,这样可以减轻飞机起飞重量,从而获得两个关键性能指标:较短的甲板短距起飞和滑跃短距起飞距离。

提高性能优化短距起飞技术,优化垂直着陆控制余量,提高安装推力。

挑战需求清理内部需求、基本规则和假设。优先考虑和量化联合合同规范的影响。维护关键性能指标并量化与基本规则和假设相关的影响。

消除重量增长减轻重量威胁,并将增长控制为零。成本作为独立变量是一种通用的设计工具,有助于确定单个项目相对于其成本的相对价值。CAIV曲线通常能显示哪些项目影响最小,收益最大。SWAT团队将CAIV概念用于重量,通过创建重量作为独立变量曲线,明确指出哪些权衡研究项目具有最大的减重潜力而影响最小。最佳的WAIV项目被确定后,将指定小组快速实施。

SWAT团队快速行动以恢复信心,同时要符合F-35项目的关键路径计划表,并保持项目的四大支柱,还要确保遵循严格的变更管理过程。

SWAT团队对潜在的减重权衡研究进行了分类和排序,进行了包括客户在内的全面跨团队协调。同时,SWAT团队建立了两级决策委员会:SWAT技术协调会和综合委员会。TCM负责协调技术细节;综合委员会则由多个单一委员会合并而来,对工程变更、合同事务和商业问题负总体决策责任,一次就能决定是否采纳工程师提出的减重建议,从而促使SWAT团队以更快的速度进行攻关。

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