本期特別關(guān)注

　　近日，首架S-97高速攻擊直升機(jī)原型機(jī)曝光，其采用高速旋翼機(jī)概念，媒體稱有望掀起新一輪的直升機(jī)技術(shù)革命。其實(shí)，高速旋翼機(jī)在美國并不是一個(gè)新鮮事物。美軍為提高直升機(jī)的飛行速度，已經(jīng)與4家公司簽訂協(xié)議，研制新的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。請(qǐng)看科技日?qǐng)?bào)特約專稿——

　　據(jù)報(bào)道，美軍為提高直升機(jī)的飛行速度，已與4家公司簽定了技術(shù)開發(fā)投資協(xié)議，用以研發(fā)新的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，進(jìn)而確定未來軍用旋翼機(jī)的發(fā)展方向。根據(jù)協(xié)議，4家公司將各自研制一款技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，并完成所有的測試，從而為未來垂直運(yùn)輸系統(tǒng)(FVL)項(xiàng)目積累數(shù)據(jù)，F(xiàn)VL的目標(biāo)是取代現(xiàn)役數(shù)量龐大的軍用直升機(jī)群。在軍方的計(jì)劃里，未來的FVL系統(tǒng)無論是飛行速度，還是任務(wù)半徑以及航程，都將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)役的直升機(jī)。

　　這4家公司分別是AVX飛機(jī)公司、貝爾直升機(jī)公司、Karem飛機(jī)公司(2004年該公司被波音并購，之后整合進(jìn)波音防衛(wèi)系統(tǒng)分部)和西科斯基公司。據(jù)美國陸軍介紹，“被選中的公司提交的方案，在技術(shù)指標(biāo)上要滿足未來的需求，包括飛行速度、航程等，這些數(shù)據(jù)未來將直接應(yīng)用于FVL項(xiàng)目。”另外，未來的FVL項(xiàng)目將會(huì)發(fā)展成為一個(gè)包括諸多型號(hào)的飛機(jī)家族，而不是單一的飛機(jī)型號(hào)。

　　4家公司所提出的方案大體分為兩種，一種是傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)方案，兼有直升機(jī)和傳統(tǒng)布局飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；另一種是與傳統(tǒng)直升機(jī)類似的概念，采用固定旋翼系統(tǒng)＋推進(jìn)式螺旋槳布局。

　　AVX：后來居上

　　AVX公司與西科斯基公司的方案屬于后者，其中AVX公司的方案采用共軸雙旋翼＋兩個(gè)管道式風(fēng)扇布局，雙旋翼提供垂直起飛的能力，管道式風(fēng)扇提供前進(jìn)的動(dòng)力。

　　2005年AVX飛機(jī)公司成立，之后的短短幾年內(nèi)就亮出了幾個(gè)讓業(yè)界震驚的大動(dòng)作，包括參與OH-58D直升機(jī)升級(jí)計(jì)劃，競爭美國陸軍JMR-TD項(xiàng)目等。AVX提出的設(shè)計(jì)概念采用的是共軸雙旋翼＋兩個(gè)管道風(fēng)扇的無尾氣動(dòng)布局，其中管道風(fēng)扇可以提供40%的升力，而主旋翼則可以提供60%的升力。同時(shí)在前機(jī)身兩側(cè)設(shè)計(jì)了短翼，這樣可以在高速飛行時(shí)提供額外的升力。該方案的機(jī)艙采用了與大型運(yùn)輸機(jī)類似的斜坡式尾艙門，能夠滿足同時(shí)裝載兩個(gè)460升標(biāo)準(zhǔn)貨盤，而人員和輕型車輛等裝備也能更快速地裝卸。攻擊型還可以在機(jī)艙內(nèi)安裝30毫米口徑的炮塔以及反裝甲導(dǎo)彈系統(tǒng)，這些武器雖然安裝在機(jī)艙內(nèi)部，但是可以通過機(jī)艙底板上的艙門滑出進(jìn)行發(fā)射。

　　在機(jī)身設(shè)計(jì)上，為了減小飛行時(shí)的氣動(dòng)阻力，該機(jī)的機(jī)頭設(shè)計(jì)有輕微的上反角。同樣出于減小機(jī)身機(jī)動(dòng)阻力的考慮，兩個(gè)推進(jìn)螺旋槳采用了管道式設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)比常用的開放式推進(jìn)螺旋槳的結(jié)構(gòu)要輕，并且在飛行過程中的阻力也更小。

　　據(jù)AVX公司的官方數(shù)據(jù)顯示，在運(yùn)載12名士兵以及4名機(jī)組乘員的情況下，該方案的起飛重量為12噸。與陸軍現(xiàn)役UH-60M相比，該方案的最大外掛能力達(dá)到5.9噸(UH-60M為3.8噸)，能夠吊運(yùn)陸軍裝備的M777A2型155毫米榴彈炮等重火力裝備；其機(jī)艙截面尺寸達(dá)到6×6英尺，幾乎相當(dāng)于UH-60M的2倍，所以其內(nèi)部載荷能力達(dá)到了3.6噸。飛行過程中，該方案在不使用管道風(fēng)扇的情況下，飛行速度為320千米/時(shí)，而在使用管道風(fēng)扇的情況下最大速度可以達(dá)到430千米/時(shí)。

　　西科斯基：搶占先機(jī)

　　西科斯基的S-97型設(shè)計(jì)概念，采用共軸雙旋翼＋后機(jī)身推進(jìn)式螺旋槳布局，該布局已經(jīng)在之前的X-2技術(shù)驗(yàn)證機(jī)上完成了大量測試。

　　西科斯基研制S-97的初衷，是希望將其發(fā)展成為一款多功能武裝偵察直升機(jī)，并能夠贏得國防部的訂貨。但是，包括美國國防部和美國陸軍在內(nèi)，都沒有對(duì)西科斯基明確表態(tài)。而這次選中該公司參與JMR-TD項(xiàng)目，也算為S-97找到了新的出路。

　　S-97的設(shè)計(jì)完全基于西科斯基公司的X-2技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，采用共軸反轉(zhuǎn)雙旋翼，尾部裝推力螺旋槳。NASA在上世紀(jì)70年代的研究中發(fā)現(xiàn)，采用剛性共軸雙旋翼布局的直升機(jī)是未來高速直升機(jī)的出路之一，因?yàn)樯舷聝蓚€(gè)互相反轉(zhuǎn)的旋翼在直升機(jī)的兩側(cè)始終同時(shí)存在前行槳葉，從而彌補(bǔ)了后行槳葉失速的缺陷，獲得更大的飛行速度，但是為了充分發(fā)揮前行槳葉的升力特性，必須采用剛性旋翼。而西科斯基在與NASA聯(lián)合開展研制的過程中獲益匪淺，并將此技術(shù)一直傳承下去。西科斯基公司的資料顯示，X-2在之前試驗(yàn)中已達(dá)到469千米/時(shí)的前飛速度，且只需要消耗最大功率的70%。在進(jìn)行一些改進(jìn)后(如加裝旋翼頭整流罩)，X-2將能夠達(dá)到520千米/時(shí)的前飛速度。

　　該構(gòu)型具備更高的機(jī)動(dòng)性，與常規(guī)構(gòu)型直升機(jī)相比，其加速/減速性能更高。在懸停性能方面，該構(gòu)型比機(jī)械結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)特性更加復(fù)雜的V-22更好。

　　貝爾：再寫輝煌

　　貝爾公司與洛克希德·馬丁公司共同研制了V-280項(xiàng)目，即V-280傾轉(zhuǎn)旋翼方案。它與目前已經(jīng)在美國空軍和美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)服役的V-22屬于同一類型，只是機(jī)身外形更大，裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)功率也更大，傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)更為成熟。

　　V-22“魚鷹”是直升機(jī)與飛機(jī)“聯(lián)姻”的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)上它吸收了固定翼和旋翼的優(yōu)點(diǎn)，又克服了普通直升機(jī)前飛速度慢的弱點(diǎn)。起降時(shí)，使用水平的旋翼，可實(shí)現(xiàn)垂直起降；前飛時(shí)，旋翼向前偏轉(zhuǎn)，實(shí)際就成為巨大的螺旋槳，它不僅提高了機(jī)動(dòng)飛行能力，還比普通直升機(jī)要快得多。在相當(dāng)大的速度范圍內(nèi)，它都很容易從依靠旋翼升力飛行變?yōu)橐揽抗潭ㄒ砩︼w行，較好地解決了固定翼飛機(jī)不能垂直升空懸停，直升機(jī)活動(dòng)半徑小、航程短、航速慢的缺陷，為飛行器的發(fā)展開辟了新領(lǐng)域。

　　V-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)翼直升機(jī)不僅結(jié)構(gòu)獨(dú)特，而且突破了飛機(jī)和直升機(jī)的原有飛行模式。飛行中它可任意變換固定翼和旋翼兩種形態(tài)，航速是直升機(jī)的兩倍多，各種指標(biāo)也是任何直升機(jī)無法比擬的。它機(jī)內(nèi)裝有3套駕駛操縱系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換形態(tài)時(shí)，駕駛系統(tǒng)也自動(dòng)轉(zhuǎn)換。兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)由變速控制器相連，當(dāng)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到熄火時(shí)，另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)便通過變速控制器轉(zhuǎn)換成帶動(dòng)兩副螺旋槳的工作狀態(tài)；發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)采取增壓措施，能有效阻止海上潮濕空氣侵蝕；機(jī)身下方兩側(cè)和主起落架艙較大，起飛后自動(dòng)封閉，緊急情況下在海上迫降時(shí)具有一定浮力，可使V-22“魚鷹”不致沉沒。

　　V-22“魚鷹”座艙是全新的，大量采用多功能的陰極射線顯示技術(shù)。正副駕駛員均可有操縱桿、腳鐙和油門。V-22“魚鷹”對(duì)起降的條件要求不高，可在大型艦船上起降，因而可在未來的兩棲登陸作戰(zhàn)中大顯身手。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)視該機(jī)為實(shí)現(xiàn)高速度、超視距兩棲突擊的一個(gè)至關(guān)重要的工具，并指出如果沒有V-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的作戰(zhàn)原則和戰(zhàn)術(shù)將退回20年以前。

　　據(jù)稱，一架V－22“魚鷹”從夏威夷起飛后，通過各個(gè)美軍基地的轉(zhuǎn)場飛行，即可到達(dá)世界上大部分地區(qū)，這樣的高航程，使行動(dòng)部隊(duì)深入到偏遠(yuǎn)地區(qū)實(shí)施作戰(zhàn)任務(wù)成為了現(xiàn)實(shí)。

　　貝爾直升機(jī)公司參與V-280項(xiàng)目的技術(shù)高管表示，V-280能夠很好地滿足美國陸軍對(duì)于高速飛行能力的需求，其巡航速度可以達(dá)到519千米/時(shí)。而美國陸軍在其JMR-TD項(xiàng)目中，對(duì)參與競爭的機(jī)型提出的巡航速度要求則為425千米/時(shí)，在FVL項(xiàng)目中對(duì)巡航速度的要求也是如此。

　　V-280上的許多技術(shù)盡管都是基于貝爾/波音聯(lián)合研制的V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，但是都進(jìn)行了大幅的升級(jí)和改進(jìn)。V-280在低速靈活性、高速大過載機(jī)動(dòng)性能、燃油效率等各方面都大大優(yōu)于V-22，并且能飛更遠(yuǎn)的航程。當(dāng)然，這些都需要經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證。此外，貝爾直升機(jī)公司希望通過為V-280研制一套全新的三余度電傳飛控系統(tǒng)，以保證其擁有出色的操縱性能。目前，V-280傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)在35℃的高溫環(huán)境下，無地效懸停高度可達(dá)1830米，在保持519千米/時(shí)巡航速度條件下作戰(zhàn)航程可以達(dá)到930—1480千米；其無空中加油情況下最大航程可以達(dá)到3890千米，具備出色的全球自部署能力。

　　Karem：高速取勝

　　Karem公司提出的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)方案，最大的亮點(diǎn)在于其采用的轉(zhuǎn)速優(yōu)化旋翼技術(shù)，即根據(jù)起飛重量、飛行高度和飛行速度的不同，對(duì)旋翼的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，從而提高飛機(jī)在整個(gè)包線內(nèi)的飛行性能。目前，這項(xiàng)轉(zhuǎn)速優(yōu)化旋翼技術(shù)已經(jīng)在波音的A160“蜂鳥”無人機(jī)上完成了總計(jì)18個(gè)小時(shí)的飛行測試。

　　不出意外的話，Karem公司的方案將在其之前已經(jīng)公布的TR36TD基礎(chǔ)上發(fā)展而來，該方案采用傾轉(zhuǎn)旋翼設(shè)計(jì)，并采用了上述提到的轉(zhuǎn)速優(yōu)化旋翼技術(shù)，最大速度可以達(dá)到670千米/時(shí)。TR36TD應(yīng)該是4家公司方案中速度最快的一種。

　　可以看出，4家公司設(shè)計(jì)的旋翼直升機(jī)，不僅改寫了傳統(tǒng)直升機(jī)和飛機(jī)作戰(zhàn)的很多數(shù)據(jù)，而且將使空中飛行與作戰(zhàn)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。隨著新材料、新設(shè)計(jì)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，及其在直升機(jī)上的廣泛應(yīng)用，各類新型旋翼直升機(jī)，必將以新的身影展翅于信息化戰(zhàn)場。

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