新構型高速旋翼機發展現狀

摘 要：新構型高速旋翼機通過構型革新，在保留直升機使用特點的基礎上提高飛行速度，是未來直升機發展的重要方向。論文對目前世界上的新構型高速旋翼機進行了簡要回顧，并結合我國實際情況，給出了發展新構型高速旋翼機的建議。

關鍵詞：構型；高速旋翼機；發展現狀

Abstract：The new configuration high-speed rotorcraft with its high flight speed realized by configuration innovation is an important development direction in the future. This paper made a brief review of new configuration high-speed rotorcraft in the world， and put forward some advises for domestic rotorcraft development.

Key words：new configuration； high-speed rotorcraft； development status

1 引言

隨著軍事領域對直升機的速度日益苛求的要求，新構型高速旋翼機已成為直升機技術和裝備發展的熱點。美，歐，俄等主要大國均積極推進新構型高速旋翼機的技術研究和型號研制，并取得較大的突破。可以毫不夸張地說，全球正在迎來發展新構型高速旋翼機的新潮流。

2新構型高速旋翼機發展現狀

目前新構型高速旋翼機有美國的V-22，S-97，SB>1，V-280，歐洲的AW609，X3，RACER，NGCTR以及俄羅斯的米-X1，卡-90，卡-92，米-24PSV。

2.1美國新構型高速旋翼機多型號齊頭并進

除了在役的傾轉旋翼機V-22“魚鷹”，美國目前正在研制最新的高速旋翼機S-97，SB>1以及V-280。S-97和V-280分別于2015年5月和2017年12月完成首飛。SB>1預計于2018年完成首飛。

2.1.1 S-97

S-97“侵襲者”直升機是美國西科斯基公司在X-2技術驗證機的基礎上研發的一款新型高速直升機。

S-97項目于2010年9月啟動，項目總投入了2億美元，其中，西科斯基公司自行籌資75%，其它公司籌資25%。

S-97擁有電傳操控和主動振動控制技術，能夠有效降低所受阻力，減少聲學特征，并提高巡航速度。S-97的巡航速度能達到每小時407千米，是同類直升機的兩倍。S-97設計最大飛行速度為480千米/小時，在高溫條件下，其懸停高度達到3048米。S-97還具有良好的機動性，其轉彎過載能拉到三個G。

2015年5月22日，S-97原型機在西科斯基公司佛羅里達州西棕櫚灘工廠完成首飛。

2.1.2 SB>1

2013年，美國陸軍提出“未來垂直起降飛行器”（FVL）項目。通過該項目，美陸軍希望可整合并更換陸軍現有包括“黑鷹”，“阿帕奇”，“奇努克”和“基奧瓦”直升機。

各大直升機制造商都對FVL計劃給予極大地關注。波音和西科斯基公司聯合推出的復合式直升機SB>1，貝爾直升機公司推出V-280“勇士”第三代傾轉旋翼機。

SB>1 吸取了X2和S-97旋翼系統工作的經驗。SB>1的槳葉平面形狀和翼形與S-97類似。但是，由于更大的商載要求，SB>1的旋翼直徑更大，SB>1的一些性能目標也與S-97不同。SB>1還包括手動槳葉折疊，這是目前S-97 上沒有的。折疊特征和不同的槳轂和槳葉接口結合使得SB>1與 S-97翼形分布不同。SB>1 的槳葉在尺寸上接近UH-60M的槳葉，在設計上接近S-97。SB>1的速度可達463千米/小時。

13.6噸級的SB>1 “聯合多任務旋翼機”技術驗證機將在靠近佛羅里達西棕櫚海岸的西科斯基研發飛行中心進行組裝和實驗。預計將于2018年實現首飛。

2.1.3 V-280“勇士”

V-280“勇士”是貝爾直升機公司繼V-22“魚鷹”成功以后，推出的另一個FVL方案，屬于第三代傾轉旋翼機。

V-280“勇士”外形與V-22十分相像，但它不是V-22的簡單改進升級，而是吸取了該公司研制傾轉旋翼機幾十年的經驗進行全新設計的成果。V-280“勇士”最顯著的特點是發動機短艙由傾轉變為固定，尾翼也簡化成V形。V-280還取消了V-22的背開式跳板尾門設計，改為UH-60的對開式設計，其寬度達到1.8米的機艙側門能夠使乘客可以快速地進出。

V-280能夠很好地滿足美國陸軍對于高速飛行能力的需求。V-280在35℃的高溫環境下，無地效懸停高度可達1830米，在保持518米/時巡航速度條件下作戰航程可以達到930～1480千米；其無空中加油情況下最大航程可以達到3900千米，具備出色的全球自部署能力。

該計劃在2013年首次曝光，并于2017年12月在得克薩斯州阿馬里洛市成功首飛。

2.2 歐洲新構型高速旋翼機穩步推進

歐洲新構型高速旋翼機主要包括X3，AW609，空客直升機公司的RACER“競速者”直升機，以及萊昂納多公司最新推出的下一代民用傾轉旋翼機NGCTR。

2.2.1 X3

X3是空客直升機公司推出的新型混合式直升機。

2010年9月6日，X3技術驗證機在法國政府武器裝備部的Istres基地成功首飛。除了直升機的旋翼系統，X3機身兩側還配備了2個拉近式螺旋槳，后部安裝了1個平尾以及帶方向舵的雙垂尾，這種構型能夠使得飛行器在具備直升機性能的同時，又具備螺旋槳飛機的速度。

2013年X3復合式直升機在飛行試驗中創造了直升機飛行速度世界紀錄，平飛速度達到了487千米/小時。

2.2.2 RACER

在 “潔凈天空” 2研究計劃的框架下，空客直升機公司于2017年6月推出“競速者”（RACER）直升機。“競速者”（RACER）巡航速度達到407千米/小時，航程達到740千米。

“競速者”基本承襲了X3驗證機的總體構型，但與X3驗證機直接利用了多個平臺的主要部件不同，“競速者”屬于全新設計，尺寸與新型160中型雙發直升機相似。更為重要的是，“競速者”驗證機在氣動設計方面應用了多項突破性技術，將顯著提升總體性能。

RACER“競速者”將于2018年進行關鍵設計評估，預計2019年開始總裝，2020年完成首飛。

2.2.3 NGCTR

2017年，在“潔凈天空”2 高速旋翼機創新飛行器驗證機項目支持下，萊昂納多公司（原阿古斯塔？韋斯特蘭）推出了其下一代傾轉旋翼機產品——20座級下一代民用傾轉旋翼機NGCTR。

NGCTR設計巡航速度超過555千米/小時，主要目標定位于人員運輸，海岸巡邏，災難援助以及搜索救援。NGCTR將配備增壓客艙，能在7.6千米高度巡航，并擁有創新推動旋翼設計，最新幾何形狀機翼，優化的發動機構型，精益制造，低碳和其它最前沿的技術。

NGCTR 已于2017年完成了概念設計。2018年，工程團隊將從概念設計轉入初步設計階段。2019年左右，萊昂納多將開始建造系統測試地面設施。NGCTR計劃于2023年實現首飛，2030年前進入市場。NGCTR的研發可能使歐洲在高速民用旋翼機研發競賽中獲得領先優勢。

2.3俄羅斯研發新一代高速直升機

俄羅斯的新構型旋翼機主要包括米-X1，卡-90，卡-92，米-24PSV。由于失去了俄羅斯政府的支持，之前關注度頗高的米-X1，卡-90和卡-92高速直升機概念機項目已經失去了蹤影。但是，在高速直升機研究過程中取得突破的一些關鍵技術，為新一代高速直升機研制打下堅實的基礎。

2.3.1米-24PSV“先進高速直升機”

2015年第十二屆莫斯科航展上，俄羅斯直升機公司米里設計局展示了新一代高速直升機驗證樣機。該機在米-24“雌鹿”武裝直升機基礎上采用新的機體和旋翼進行設計，被稱為米-24PSV“先進高速直升機”。

米-24 PSV上有出諸多不同于米-24直升機的新技術，比如新旋翼槳葉氣動布局，整體式黑色玻璃駕駛艙、風阻較小的高速氣動外形、新型克里莫夫VK-2500M型發動機等。

采用新技術后，米-24 PSV最大速度可提升13%，達到370千米/小時以上，而巡航速度也將提高30%。該旋翼技術可以用于改進現役米里系列直升機，也為完全狀態的軍用高速直升機打下良好的基礎。完整技術狀態的新型PSV驗證直升機預計將于2018年首飛，2022年開始進入批生產階段。

3關于我國研制新構型高速旋翼機的建議

目前，國內對新構型高速旋翼機的研究主要集中于四傾轉旋翼機構型“藍鯨”和共軸剛性旋翼高速旋翼機構型（ABC概念）“絕影”，在理論和試驗方面開展了一些研究工作。

與國外相比，我國新構型高速旋翼機的研制相對落后。傾借鑒國外新構型旋翼機研制經驗，結合我國旋翼機產業實際情況，本文提出了關于我國新構型高速旋翼機的建議。

3.1制訂高速旋翼機發展戰略規劃

與現有直升機相比，新構型高速旋翼機所涉及的原理和技術屬于創新性的或顛覆性的，因此，我國要研發新構型高速旋翼機，首先要制訂頂層先導戰略規劃，以便指導我國高速旋翼機發展的具體實施，引導其循序漸進地發展。

3.2研發新一代高氣動效率、高機動能力的旋翼

旋翼機最具特色的翼型開發和設計是支撐先進高速旋翼機裝備研制的基礎。旋翼翼型是構成旋翼機旋翼外形的基本元素，翼型的性能直接決定了旋翼的氣動效率和機動能力，而高氣動效率、高機動能力的旋翼是新一代旋翼機發展的必然趨勢。我國要研制新構型高速旋翼機就必須先攻克高速旋翼機旋翼翼型的技術難關。

3.3待直升機設計水平提高后開發研制新構型高速旋翼機

全新研制新構型高速旋翼機具有性能優異，執行任務能力強等優點，將會成為我國研制新構型高速旋翼機的重要研制方式。因此，可以待我國直升機總體設計水平發展成熟，旋翼機相關技術（如新旋翼，傳動系統，發動機等）提高到一定水平后，研制全新新構型高速旋翼機。例如，美國最新研制的新構型高速旋翼機V-280 和SB>1。雖然V-280是新的第三代傾轉旋翼機（第一代指具有技術驗證性質的XV-3和XV-15， V-22被視為第二代）。但是V-280上的許多技術都是基于V-22傾轉旋翼機。SB>1 也吸取了X2和S-97“襲擊者”旋翼系統工作的經驗。

4結束語

新構型高速旋翼機是未來直升機重要的發展方向，它在未來戰爭中作用顯著，意義重大。時不我待，我國直升機技術科研人員要時刻跟蹤國外新構型高速旋翼機的技術動態，加大對新構型高速旋翼機的預研力度，深入研究新構型高速旋翼機的關鍵技術，努力縮短我國與美歐俄高速旋翼機技術的差距。相信在不遠的將來，我國高速旋翼機必將翱翔藍天。

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作者簡介：

袁華平 ，出生年月：1985年4月，性別：女，民族：漢，籍貫（精確到市）：湖北省荊門市，當前職務：設計員，當前職稱：工程師，學歷：碩士研究生，研究方向：情報翻譯.