上圖為中國“絕影8”無人飛行器，下圖為美國S-97新概念旋翼機(jī)。
日前，美國陸軍對外發(fā)布消息，根據(jù)聯(lián)合多功能驗證機(jī)(JMR-TD)項目的安排，他們已經(jīng)同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)驗證機(jī)，進(jìn)而尋求和確定未來軍用旋翼機(jī)的發(fā)展方向。
根據(jù)已經(jīng)簽定的投資協(xié)議，4家公司將各自研制一款技術(shù)驗證機(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，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)役的直升機(jī)。
實力雄厚的美國團(tuán)隊
4家被選中的公司分別是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)以及西科斯基公司。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項目。”另外，未來的FVL項目將會發(fā)展成為一個包括諸多型號的飛機(jī)家族，而不是單一的飛機(jī)型號。
獲得資金支持的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；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謀求后來居上
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＋兩個管道式風(fēng)扇布局，雙主旋翼提供垂直起飛的能力，管道式風(fēng)扇提供前進(jìn)的動力。
2005年，幾位從貝爾直升機(jī)公司出走的技術(shù)人員組建了自己的公司，這就是AVX飛機(jī)公司。AVX公司在成立之后的短短幾年內(nèi)，就亮出了幾個讓業(yè)界震驚的大動作，包括參與OH-58D直升機(jī)升級計劃，競爭美國陸軍JMR-TD項目等。
更準(zhǔn)確地說，AVX提出的設(shè)計概念采用的是共軸雙旋翼＋兩個管道風(fēng)扇的無尾氣動布局，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。同時在前機(jī)身兩側(cè)設(shè)計了短翼，這樣可以在高速飛行時提供額外的升力。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，能夠滿足同時裝載兩個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)計上，為了減小飛行時的氣動阻力，該機(jī)的機(jī)頭設(shè)計有輕微的上反角。同樣出于減小機(jī)身機(jī)動阻力的考慮，兩個推進(jìn)螺旋槳采用了管道式設(shè)計，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英尺×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，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。
西科斯基：S-97進(jìn)展迅速
西科斯基的S-97型設(shè)計概念，則采用共軸雙旋翼＋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)驗證機(jī)上完成了大量測試。目前，S-97首架原型機(jī)的機(jī)身已經(jīng)完成裝配。
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)，都沒有對西科斯基明確表態(tài)。而這次選中該公司參與JMR-TD項目，也算為S-97找到了新的出路。
S-97的設(shè)計完全基于西科斯基公司的X-2技術(shù)驗證機(jī)，采用共軸反轉(zhuǎn)雙旋翼，尾部裝推力螺旋槳。NASA在70年代的研究中發(fā)現(xiàn)，通過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，因為上下兩個互相反轉(zhuǎn)的旋翼在直升機(jī)的兩側(cè)始終同時都存在前行槳葉，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在之前試驗中已達(dá)到253海里/時(469千米/時)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280海里/時(520千米/時)的前飛速度。
該構(gòu)型具備更高的機(jī)動性，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)和氣動特性更加復(fù)雜的V-22相比更好。
S-97的極限速度限定為220海里/時(407千米/時)，這個指標(biāo)明顯達(dá)不到陸軍JMR-TD項目的要求，但是在西科斯基看來提升其速度并不是難事，X-2已經(jīng)打下了雄厚的基礎(chǔ)。西科斯基公司計劃于2013年開始首架S-97的建造，并希望能夠在2014年完成首飛。
貝爾：用V-280重寫V-22輝煌
貝爾公司的V-280傾轉(zhuǎn)旋翼方案，與目前已經(jīng)在美國空軍和美國海軍陸戰(zhàn)隊服役的V-22屬于同一類型，只是機(jī)身外形更大，裝備的發(fā)動機(jī)功率也更大，傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)更為成熟。一個月前，貝爾公司宣布與洛克希德馬丁公司結(jié)成合作伙伴，共同致力于V-280項目的研制。
貝爾直升機(jī)公司參與V-280項目的技術(shù)高管表示，V-280能夠很好地滿足美國陸軍對于高速飛行能力的需求，其巡航速度可以達(dá)到519千米/時。而美國陸軍在其JMR-TD項目中，對參與競爭的機(jī)型提出的巡航速度要求則為425千米/時，在FVL項目中對巡航速度的要求也是如此。
作為第三代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的技術(shù)探索者，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)行了大幅的升級和改進(jìn)。V-280在低速靈活性、高速大過載機(jī)動性能、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)過實際驗證。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。
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：TR36TD以快取勝
Karem公司提出的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)方案，最大的亮點在于其采用的轉(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)在整個包線內(nèi)的飛行性能。目前，這項轉(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18個小時的飛行測試。
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，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。TR36TD應(yīng)該是4家公司方案中速度最快的一種。
盡管4家公司方案進(jìn)展有快有慢，但是根據(jù)美國陸軍要求，所有的方案都要在2017年開始飛行測試。
崛起的中國勢力
對于下一代高速垂直起降飛行器，中國一直都沒有停止過探索和追趕的腳步。在今年的天津直升機(jī)博覽會上，中航工業(yè)就展出了兩種新的未來高速垂直起降飛行器概念，即“絕影”和“藍(lán)鯨”，兩者分別采用了已經(jīng)被普遍接受的氣動布局。
“絕影”8高速直升機(jī)概念采用了與西科斯基X-2驗證機(jī)類似的共軸雙旋翼+螺旋槳布局，只不過螺旋槳改為了前置雙排對轉(zhuǎn)拉進(jìn)式。
直升機(jī)在飛行時，兩副旋翼共軸反轉(zhuǎn)相互平衡反扭矩，同時提供飛行器垂直起降、懸停及前飛時所需的升力；雙排對轉(zhuǎn)拉力槳提供前飛所需的拉力，穩(wěn)定性更好，大速度前飛時，螺旋槳工作，以提供高速前飛時所需的拉力，而經(jīng)過特殊設(shè)計的槳葉能夠很好地解決后行槳葉失速問題，從而實現(xiàn)直升機(jī)的高速飛行。
在機(jī)身外形上，“絕影”采用了兩頭尖中間大的類似梭型的設(shè)計，這種設(shè)計既能減小機(jī)身的氣動阻力，還能有效降低機(jī)身的雷達(dá)反射截面。此外，該機(jī)還采用了可收放式起落架，同樣有利于降低機(jī)身阻力，從而對提升速度有所幫助。據(jù)業(yè)內(nèi)專家表示，采用該布局的“絕影”直升機(jī)概念，未來的最大速度有可能超越500千米/時。
而按照國外的發(fā)展思路，在概念出來之后，會先制造技術(shù)驗證機(jī)，用以對飛機(jī)的外形、氣動性能以及各主要子系統(tǒng)進(jìn)行可行性和可靠性測試，然后才會在驗證機(jī)的基礎(chǔ)上制造原型機(jī)。“絕影”則可以走一條有自身特色的發(fā)展之路，現(xiàn)在概念的基礎(chǔ)上制造大型的無人機(jī)驗證機(jī)，用以對各項技術(shù)和子系統(tǒng)進(jìn)行測試，然后再發(fā)展出原型機(jī)。
(原標(biāo)題：中美高速直升機(jī)大比拼：中國2款新機(jī)驚艷亮相)
