當卡車飛上天

田曄 李禎

印象里，動力再強勁的卡車也只能在陸地上跑，如果要飛上天，除非它是變形金剛中的汽車人。事實就是如此，戰場需求逼迫研制者們將卡車帶離陸地，不但是為了追求更高的速度，也是為了更加安全。戰場上的變形金剛，將在不久的將來被投入使用，它徹底模糊了陸地與天空的界限。

“黑暗騎士”飛上天

4月10日，一款設計靈感來源于小型無人駕駛多旋翼直升機的軍用陸空越野飛行車，在進行了一系列地面測試之后，于當天成功完成首次飛行測試。這架由美國先進戰略公司（Advanced Tactics Inc.）研制的“黑暗騎士”變形者（Black Knight Transformer），是一種可垂直起降并可在公路行駛及越野的飛行車。該飛行車能在有人或無人駕駛的情況下完成傷員運送以及貨物補給。

不同于單旋翼直升機，“黑夜騎士”有8個旋翼，各旋翼固定螺距且彼此不相連，通過各自的活塞發動機直接驅動。另有一臺帶自動變速器的汽油發動機驅動汽車越野行駛。陸用部件帶汽車懸架、裝備有卡車車輪與減震器。車身旁的機械臂上裝配有碳纖維旋翼與110馬力發動機。機械臂收起時，“黑暗騎士”的尺寸長7.6米，寬2.5米；在機械臂展開、旋翼旋轉的情況下，“黑暗騎士”的尺寸為長9.5米，寬5.8米。該項目的首席工程師路斯托姆透露，“黑暗騎士”的最大載荷能力為1.8噸，滿載飛行時長30分鐘。

家族化發展思路

在美國國會“特殊利益計劃”的資助下，總部位于加利福尼亞州洛杉磯埃爾塞貢多的美國先進戰略公司（AT）從2010年開始研發“黑暗騎士”越野飛行車。隨后美軍“遠程醫學與先進技術研究中心”與AT簽定合同，以開發在無人駕駛狀態下運送傷員的陸空飛行車的原型機。同時，海軍陸戰隊作戰實驗室也參與該項目的投入。

2012年，美國先進戰略公司與美國空軍研究實驗室（AFRL）簽訂合同，設計小型特種作戰車“黑豹”變形者（Panther Transformer），要求該車載客量為2人、裝備載重能力300千克，最短行程30千米且能由CV-22傾斜旋翼機運輸。

AT稱該型號戰車為低成本設計，采用現有部件和簡單材料制造而成。“我們能夠制造出價格不超過2千萬美元的技術驗證機，費用比一臺傳統渦軸直升機的價格要低。”路斯托姆透露，“我們能夠執行諸如傷員運送和貨物補給的任務，而通過飛機執行任務則會花費上千萬美元，這是很不劃算的。”

盡管配備8臺發動機——包括汽車動力總成系統在內為9臺，“黑暗騎士”存在一定的劣勢，但是所有發動機的費用總和仍小于直升機上同類型的單臺渦輪軸發動機。因為該機的直接驅動設計省去了變速器結構，能有效減輕重量、節省費用和降低設計的復雜性。動力裝置安裝在戰車的外部，便于維修和更換，這也使其保障費用大為下降。

與直升機旋翼采用變槳控制相比，多旋翼結構由各發動機速度的變化來控制飛行并保持動態穩定。這種設計能夠減少運動部件的數量。設計人員認為，發動機配備高速閉環控制系統，因此無需設計復雜的轉子頭部結構。飛行車不能像傳統直升機一樣自動轉動葉片，但是當某一發動機失靈時它能保持姿態控制。

根據“黑暗騎士”改型得到的可操作概念機比驗證機造型更加流暢，采用輕型裝甲并裝備使用航空燃料的渦輪柴油機。根據美國先進戰略公司提供的數據，陸運版飛行車有效載荷達到454千克，能以168千米/時的速度飛行2.5個小時，而以240千米/時的速度飛行時航程也可以達到460千米。貨運版的載荷能力達到720千克，飛行時長增加到2.9個小時，航程可以超過500千米。概念機采用標準化設計，能根據任務要求改變模式，不但可以通過更換地面行駛系統獲得更大的載重量，還可以換裝船體式主機身在水面作業。

2013年11月“黑暗騎士”完成了行駛測試，隨后進入飛行測試階段。到目前為止，該研究仍停留在技術驗證階段，該階段結束之后將投入生產。

DARPA的“飛行悍馬”計劃

除了AT公司與美國海軍、空軍聯合研制的“黑暗騎士”，美國國防部預研局（DARPA）早在數年前也提出了飛行軍車的想法，即希望軍車飛越危險地區來避免路邊簡易爆炸物（IED）的威脅。

2010年10月，DARPA正式向工業界提出，研制一種類似悍馬的“飛行悍馬”的軍車，稱之為“變形者X”（Transformer X）計劃，要求采用輕型材料和結構、高推重比發動機以及自主飛行控制系統等技術，并像軍用悍馬一樣擁有能夠經受輕武器攻擊得裝甲車門、防彈玻璃和結實的車身。

DARPA還要求，這種飛行軍車在搭載4名士兵和配置的小型武器，或攜帶450千克有效載荷下，自動快速起飛，從地面起飛升至幾千米的空中，飛行距離要超過400千米，然后自動降落。DARPA表示，它不僅具有出色的公路越野性能，還能自動快速起飛，并能迅速變化為一架輕型飛機，用以避免路邊炸彈、河流和其他危險的障礙，從而能為在道路不便、難以到達的區域為士兵運送物資。DARPA同時表示，這種飛行軍車應采用有人/無人駕駛可選模式，制導和飛行控制采用半自動系統，所以駕駛員無需進行飛行員培訓就能進行地面和空中駕駛，且能夠根據不斷變化的任務要求或威脅，更改飛行路線，然后降落.

DARPA將計劃分為三個階段，第一階段是確定可行性設計；第二階段是與確定兩個的制造商簽署正式研制合同，進行原型飛行軍車的競爭演示，并選定最終的制造商型；第三階段與制造商簽訂正式進行研制合同，預計2015年進行使用驗證。

目前，DARPA已經選定洛克希德·馬丁和AAI公司為進入第二階段的制造商，各自研制和制造原型飛行軍車進行競爭，兩家公司的方案，雖然都采用了涵道風扇，但在設計上采取了完全不同的方法。

AAI公司的復合旋翼機

AAI公司/美國卡特航空技術公司的“慢旋翼/復合旋翼機”（SR / C），基本上是一種重3400千克的無動力旋翼的旋翼機，在地面行駛時，旋翼的桅桿向下折疊在軍車的頂部，旋翼的槳葉則向后折疊在桅桿的兩側，同時一副機翼也向后折疊在軍車的頂部，軍車的尾部還設計有平尾和兩側的垂尾，由一臺霍尼韋爾公司的HTS900渦軸發動機驅動的涵道風扇，作為主要推進動力，軍車的地面速度是130千米/時。

需要變形為飛機時，渦軸發動機啟動輪式電機將旋翼桅桿抬起，槳葉和機翼也隨之展開，同時渦軸發動機驅動旋翼，機載飛行控制系統自動拉起槳距操縱桿，使軍車垂直起飛，然后控制推進器，傾斜桅桿角度，加速旋翼速度加上機翼的升力，使軍車迅速升空。

隨著涵道風扇逐漸增加推力，飛行軍車的前飛速度增加，渦軸發動機脫開旋翼，旋翼開始轉為無動力自旋轉模式，旋翼的升力卸載到機翼上，軍車變形為一架飛行器，飛行速度快于常規的直升機，飛行速度在100～320千米/時之間，最大飛行高度為3000米。

AAI公司聲稱，這種飛行軍車在巡航飛行中，駕駛員既可以使用方向盤、踏板和變速桿操縱，也完全可以像一個UAV一樣飛行。AAI公司的有人駕駛模式的原型飛行軍車，預計在2014年完成首次飛行，明年年底將完成無人駕駛模式的貨運型。

洛克希德·馬丁公司的傾轉旋翼方案

洛克希德·馬丁公司是一種重3200千克的傾轉涵道風扇方案，飛行軍車頂部設計有一個機翼，在左右機翼的內段各鑲有一臺2.6米直徑的涵道升力風扇，由一臺普惠公司的重燃料渦軸發動機驅動。

在地面行駛模式時，12.7米翼展的機翼向內折疊，涵道風扇處于面向前的與機翼垂直的狀態，以提供推力，在需要變形時，機翼展開，涵道風扇轉動到面向上與機翼水平的狀態，為軍車的垂直起飛提供向上的推力，軍車升到一定高度后，涵道風扇再次轉回到面向前的與機翼垂直的狀態，提供向前的推力，軍車變成一架正常的飛機，公司聲稱飛行速度可達240千米/時。