前途或代表黑鹰直接升学机,揭秘鱼鹰之子

  目前世界上最有名的一款倾转旋翼机是鱼鹰倾转旋翼机运输机。鱼鹰项目最开始可以追溯到1972年美国航空航天局和陆军开展的全新一代,以涡轴发动机为动力的倾转旋翼机项目。1973年贝尔直升机公司拿到该项目的研制合同以后,将原型机的名字命名为XV-15,这便是V-22“鱼鹰”倾转旋翼机运输机最初的原型了。

  FVL-中型计划寻求以一款可以运送一个班或更多地面部队的新型飞机来替代“黑鹰”中型运输直升机。这便是贝尔直升机公司的入门级机型V-280“英勇”旋翼机,它的外形看起来就像是“黑鹰”直升机和“鱼鹰”运输机的“儿子”。这款飞机利用了过去28年中倾转旋翼机技术取得的新进展,可以给陆军提供“鱼鹰”运输机曾在海军陆战队中发挥的那种作用。

  在机身设计上,为了减小飞行时的气动阻力,该机的机头设计有轻微的上反角。同样出于减小机身机动阻力的考虑,两个推进螺旋桨采用了管道式设计,这种结构比常用的开放式推进螺旋桨的结构要轻,并且在飞行过程中的阻力也更小。

  虽然西科斯基是世界级直升机制造顶级企业,波音也是航空巨头,但是贝尔直升机公司在20世纪40年代就开始了倾转旋翼机的研究。有着几十年的技术积淀,再加上洛马在背后的帮助,2017年12月18日,V-280“英勇”率先完成了首飞,并且首飞就实现了低空悬停,研制工作相当成功!

  [环球网军事10月11日报道]据美国《大众机械》月刊网站10月6日报道称,一种全新的倾转旋翼机本周启动引擎,并转动了其超大尺寸的旋翼。贝尔公司的V-280“英勇”旋翼机是自MV-22“鱼鹰”运输机以来的第一款美国造倾转旋翼机,并有可能成为取代UH-60“黑鹰”直升机的机型。该机将于今年晚些时候进行首次试飞。

  而按照国外的发展思路,在概念出来之后,会先制造技术验证机,用以对飞机的外形、气动性能以及各主要子系统进行可行性和可靠性测试,然后才会在验证机的基础上制造原型机。“绝影”则可以走一条有自身特色的发展之路,现在概念的基础上制造大型的无人机验证机,用以对各项技术和子系统进行测试,然后再发展出原型机。

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  飞行过程中,该方案在不使用管道风扇的情况下,飞行速度为320千米/时,而在使用管道风扇的情况下最大速度可以达到430千米/时。

  策划:蔡琳

  美国军方的“未来垂直升降飞行器”(FVL)计划寻求以新机型替代现有的军用直升机群。AH-64“阿帕奇”和UH-60“黑鹰”等直升机是上世纪80年代初启用的,而CH-47“奇努克”直升机更是启用于上世纪60年代。这些直升机多年来始终在升级,被更换了新的引擎、航空电子设备和其他新部件,但却无法对航空技术的突破性成就加以利用。

  2005年,几位从贝尔直升机公司出走的技术人员组建了自己的公司,这就是AVX飞机公司。AVX公司在成立之后的短短几年内,就亮出了几个让业界震惊的大动作,包括参与OH-58D直升机升级计划,竞争美国陆军JMR-TD项目等。

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  其中一项突破是倾转旋翼设计,它使飞行器能够像直升机一样起飞和降落,但同时也能像常规的螺旋桨推进式飞机一样飞行。第一款军用倾转旋翼机MV-22“鱼鹰”运输机是1989年上天的。与它们所替代的CH-46“海上骑士”运输直升机相比,“鱼鹰”具有更快的飞行速度和远为巨大的续航能力,因此受到海军陆战队的钟爱。

  Karem公司提出的倾转旋翼机方案,最大的亮点在于其采用的转速优化旋翼技术,即根据起飞重量、飞行高度和飞行速度的不同,对旋翼的转速进行调整优化,从而提高飞机在整个包线内的飞行性能。目前,这项转速优化旋翼技术已经在波音的A160“蜂鸟”无人机上完成了总计18个小时的飞行测试。

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  尽管4家公司方案进展有快有慢,但是根据美国陆军要求,所有的方案都要在2017年开始飞行测试。

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  S-97的设计完全基于西科斯基公司的X-2技术验证机,采用共轴反转双旋翼,尾部装推力螺旋桨。NASA在70年代的研究中发现,通过采用刚性共轴双旋翼布局的直升机是未来高速直升机的出路之一,因为上下两个互相反转的旋翼在直升机的两侧始终同时都存在前行桨叶,从而弥补了后行桨叶失速的缺陷,获得更大的飞行速度,但是为了充分发挥前行桨叶的升力特性,必须采用刚性旋翼。而西科斯基在与NASA联合开展研制的过程中获益匪浅,并将此技术一直传承下去。西科斯基公司的资料显示,X-2在之前试验中已达到253海里/时(469千米/时)的前飞速度,且只需要消耗最大功率的70%。在进行一些改进后(如加装旋翼头整流罩),X-2将能够达到280海里/时(520千米/时)的前飞速度。

  作者:种花家的军事兔

  “绝影”8高速直升机概念采用了与西科斯基X-2验证机类似的共轴双旋翼+螺旋桨布局,只不过螺旋桨改为了前置双排对转拉进式。

  在鱼鹰服役后几年,贝尔直升机公司继鱼鹰之后的第二款倾转旋翼机研制成功,这款新型倾转旋翼机便是V-280“英勇”。美军为了在21世纪完成对年老的UH-60“黑鹰”运输直升机,在2009年的时候启动了“未来垂直起降直升机计划”。

  西科斯基:S-97进展迅速

  作为直升机最主要的客户,美国陆军考虑到这个计划新技术使用量巨大,存在巨大的难度和挑战性。为了提前获得新型的直升机,美国陆军提前启动了“联合多任务技术验证机”项目,而V-280“英勇”倾转旋翼机就是这个项目的竞标方案之一,并于2014年与波音公司的SB-1“挑战”一同在竞标中胜出。

  崛起的中国势力

  因为是一种全新的飞行器,就算是美国也没有完整的数据,只能摸着石头过河。鱼鹰在试飞和后来的服役过程中出过多次的安全事故,甚至因为高居不下的事故率,美国陆军拒绝参加鱼鹰项目。而有了经验以后得贝尔直升机公司开发出来的V-280很多地方都进行了优化,技术更为成熟,可靠性要比鱼鹰高得多。于是陆军从鱼鹰项目中脱离出来单干选中了贝尔直升机公司的这个方案,这也正好成就了这位鱼鹰之子。

  Karem:TR36TD以快取胜

  V-280“英勇”除了这个官方的名称之外,还有一个昵称,叫做“鱼鹰之子”。这是因为V-280“鱼鹰”是以V-22“鱼鹰”为基础研制而来的,其最核心的倾转旋翼系统使用的是V-22“鱼鹰”为蓝本升级而来的。而且在机身设计上,V-280“英勇”简直就是UH-60“黑鹰”和V-22“鱼鹰”的结合体。机身和黑鹰很像,不同之处在于V-280“英勇”采用的有利于降低重量和减少阻力的外倾式V型垂直尾翼。

  日前,美国陆军对外发布消息,根据联合多功能验证机(JMR-TD)项目的安排,他们已经同4家公司签定了技术开发投资协议,用以研发新的技术验证机,进而寻求和确定未来军用旋翼机的发展方向。

  出品:科普中国

  直升机在飞行时,两副旋翼共轴反转相互平衡反扭矩,同时提供飞行器垂直起降、悬停及前飞时所需的升力;双排对转拉力桨提供前飞所需的拉力,稳定性更好,大速度前飞时,螺旋桨工作,以提供高速前飞时所需的拉力,而经过特殊设计的桨叶能够很好地解决后行桨叶失速问题,从而实现直升机的高速飞行。

  不能否认V-280“英勇”是一款非常成功的倾转旋翼机。因为是用于取代UH-60“黑鹰”,V-280“英勇”的体型虽然大一点,但是内部空间和黑鹰非常相似。之所以体型更大是因为采用了横列式双发布局,所以倾转旋翼机的体型要比同级的普通直升机大上一些。V-280“英勇”可以搭载4名机组成员和14名成员,机身吊挂最大载重为5.44吨,作战航程为1500公里,转场加油后更是可以飞行3889公里。巡航速度可以达到574公里/小时,相比之下,黑鹰直升机的巡航速度仅为375公里/小时,这正是倾转旋翼机和直升机相比最大的优势所在。

  4家被选中的公司分别是AVX飞机公司、贝尔直升机公司、Karem飞机公司(2004年该公司被波音并购,之后整合进波音防卫系统分部)以及西科斯基公司。据美国陆军介绍“被选中的公司提交的方案,在技术指标上要满足未来的需求,包括飞行速度、航程等,这些数据未来将直接应用于FVL项目。”另外,未来的FVL项目将会发展成为一个包括诸多型号的飞机家族,而不是单一的飞机型号。

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  S-97的极限速度限定为220海里/时(407千米/时),这个指标明显达不到陆军JMR-TD项目的要求,但是在西科斯基看来提升其速度并不是难事,X-2已经打下了雄厚的基础。西科斯基公司计划于2013年开始首架S-97的建造,并希望能够在2014年完成首飞。

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  对于下一代高速垂直起降飞行器,中国一直都没有停止过探索和追赶的脚步。在今年的天津直升机博览会上,中航工业就展出了两种新的未来高速垂直起降飞行器概念,即“绝影”和“蓝鲸”,两者分别采用了已经被普遍接受的气动布局。

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  获得资金支持的4家公司所提出的方案大体分为两种,一种是倾转旋翼机方案,兼有直升机和传统布局飞机的优点;另一种是与传统直升机类似的概念,采用固定旋翼系统+推进式螺旋桨布局。

  倾转旋翼机是直升机界一个非常独特的存在,是一种将固定翼飞机和直升机融为一体的新型飞行器,它有一个非常形象的昵称,叫做“空中混血儿”。一款成功的倾转旋翼机,既可以像直升机一样垂直起降,又可以像涡轮螺旋桨飞机一样高速巡航飞行。

  V-280倾转旋翼机在35℃的高温环境下,无地效悬停高度可达1830米,在保持519千米/时巡航速度条件下作战航程可以达到930~1480千米;其无空中加油情况下最大航程可以达到3890千米,具备出色的全球自部署能力。

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  西科斯基研制S-97的初衷,是希望将其发展成为一款多功能武装侦察直升机,并能够赢得国防部的订货。但是,包括美国国防部和美国陆军在内,都没有对西科斯基明确表态。而这次选中该公司参与JMR-TD项目,也算为S-97找到了新的出路。

  和V-22鱼鹰主要服务于海空军不同,V-280“英勇”是一款专门给陆军使用的倾转旋翼机。因为不用上舰,机翼去除了繁琐的折叠机构,发动机的重量减轻,机械结构和液压系统也不像鱼鹰那样复杂。发动机结构简化以后,更是提高了可靠性和可维护性。通俗点说,V-280“英勇”比鱼鹰成本更低,更加耐用。

  更准确地说,AVX提出的设计概念采用的是共轴双旋翼+两个管道风扇的无尾气动布局,其中管道风扇可以提供40%的升力,而主旋翼则可以提供60%的升力。同时在前机身两侧设计了短翼,这样可以在高速飞行时提供额外的升力。该方案的机舱采用了与大型运输机类似的斜坡式尾舱门,能够满足同时装载两个460升标准货盘,而人员和轻型车辆等装备也能更快速地装卸。攻击型还可以在机舱内安装30毫米口径的炮塔以及反装甲导弹系统,这些武器虽然安装在机舱内部,但是可以通过机舱底板上的舱门滑出进行发射。

  监制:光明网科普事业部  

  贝尔:用V-280重写V-22辉煌

  该构型具备更高的机动性,与常规构型直升机相比,其加速/减速性能更高。在悬停性能方面,该构型比机械结构和气动特性更加复杂的V-22相比更好。

  AVX谋求后来居上

  贝尔直升机公司参与V-280项目的技术高管表示,V-280能够很好地满足美国陆军对于高速飞行能力的需求,其巡航速度可以达到519千米/时。而美国陆军在其JMR-TD项目中,对参与竞争的机型提出的巡航速度要求则为425千米/时,在FVL项目中对巡航速度的要求也是如此。

  AVX公司与西科斯基公司的方案属于后者,其中AVX公司的方案采用共轴双旋翼+两个管道式风扇布局,双主旋翼提供垂直起飞的能力,管道式风扇提供前进的动力。

  不出意外的话,Karem公司的方案将在其之前已经公布的TR36TD基础上发展而来,该方案采用倾转旋翼设计,并采用了上述提到的转速优化旋翼技术,最大速度可以达到670千米/时。TR36TD应该是4家公司方案中速度最快的一种。

  据AVX公司的官方数据显示,在运载12名士兵以及4名机组乘员的情况下,该方案的起飞重量为12吨。与陆军现役UH-60M相比,该方案的最大外挂能力达到5.9吨(UH-60M为3.8吨),能够吊运陆军装备的M777A2型155毫米榴弹炮等重火力装备;其机舱截面尺寸达到6英尺×6英尺,几乎相当于UH-60M的2倍,所以其内部载荷能力达到了3.6吨。

  作为第三代倾转旋翼机的技术探索者,V-280上的许多技术尽管都是基于贝尔/波音联合研制的V-22倾转旋翼机,但是都进行了大幅的升级和改进。V-280在低速灵活性、高速大过载机动性能、燃油效率等各方面都大大优于V-22,并且能飞更远的航程。当然,这些都需要经过实际验证。此外,贝尔直升机公司希望通过为V-280研制一套全新的三余度电传飞控系统,以保证其拥有出色的操纵性能。

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上图为中国“绝影8”无人飞行器,下图为美国S-97新概念旋翼机

  在机身外形上,“绝影”采用了两头尖中间大的类似梭型的设计,这种设计既能减小机身的气动阻力,还能有效降低机身的雷达反射截面。此外,该机还采用了可收放式起落架,同样有利于降低机身阻力,从而对提升速度有所帮助。据业内专家表示,采用该布局的“绝影”直升机概念,未来的最大速度有可能超越500千米/时。

  西科斯基的S-97型设计概念,则采用共轴双旋翼+后机身推进式螺旋桨布局,该布局已经在之前的X-2技术验证机上完成了大量测试。目前,S-97首架原型机的机身已经完成装配。

  根据已经签定的投资协议,4家公司将各自研制一款技术验证机,并完成所有的测试,从而为未来垂直运输系统(FVL)项目积累数据,FVL的目标是取代现役数量庞大的军用直升机群。在军方的计划里,未来的FVL系统无论是飞行速度,还是任务半径以及航程,都远远超过现役的直升机。

  贝尔公司的V-280倾转旋翼方案,与目前已经在美国空军和美国海军陆战队服役的V-22属于同一类型,只是机身外形更大,装备的发动机功率也更大,倾转旋翼技术更为成熟。一个月前,贝尔公司宣布与洛克希德·马丁公司结成合作伙伴,共同致力于V-280项目的研制。

  实力雄厚的美国团队

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