高速——下一代直升機的唯一出路？

日前，美國陸軍對外發布消息，根據聯合多功能驗證機（JMR-TD）項目的安排，他們已經同4家公司簽訂了技術開發投資協議，用以研發新的技術驗證機，進而尋求和確定未來軍用旋翼機的發展方向。

根據已經簽訂的投資協議，4家公司將各自研制一款技術驗證機，并完成所有的測試，從而為未來垂直運輸系統（FVL）項目積累數據，FVL的目標是取代現役數量龐大的軍用直升機群。在軍方的計劃里，未來的FVL系統無論是飛行速度，還是任務半徑以及航程，都遠遠超過現役的直升機。

實力雄厚的美國團隊

4家被選中的公司分別是AVX飛機公司、貝爾直升機公司、Karem飛機公司（2004年該公司被波音并購，之后整合進波音防衛系統分部）以及西科斯基公司。據美國陸軍介紹，“被選中的公司提交的方案，在技術指標上要滿足未來的需求，包括飛行速度、航程等，這些數據未來將直接應用于FVL項目。”另外，未來的FVL項目將會發展成為一個包括諸多型號的飛機家族，而不是單一的飛行型號。

獲得資金支持的4家公司所提出的方案大體分為兩種，一種是傾轉旋翼機方案，兼有直升機和傳統布局飛機的優點；另一種是與傳統直升機類似的概念，采用固定旋翼系統+推進式螺旋槳布局。

AVX謀求后來居上

2005年，幾位從貝爾直升機公司出走的技術人員組建了自己的公司，這就是AVX飛機公司。AVX公司在成立之后的短短幾年內，就亮出了幾個讓業界震驚的大動作，包括參與OH-58D直升機升級計劃，競爭美國陸軍JMR-TD項目等。

更準確地說，AVX提出的設計概念采用的是共軸雙旋翼+兩個管道風扇的無尾氣動布局，其中管道風扇可以提供40%的升力，而主旋翼則可以提供60%的升力。同時在前機身兩側設計了短翼，這樣可以在高速飛行時提供額外的升力。該方案的機艙采用了與大型運輸機類似的斜坡式尾艙門，能夠滿足同時裝載兩個460升標準貨盤，而人員和輕型車輛等裝備也能更快速地裝卸。攻擊型還可以在機艙內安裝30毫米口徑的炮塔以及反裝甲導彈系統，這些武器雖然安裝在機艙內部，但是可以通過機艙底板上的艙門滑出進行發射。

在機身設計上，為了減小飛行時的氣動阻力，該機的機鼻設計有輕微的上反角。同樣處于減小機身機動阻力的考慮，兩個推進螺旋槳采用了涵道式設計，這種結構比常用的開放式推進螺旋槳的結構要輕，并且在飛行過程中的阻力也更小。

據AVX公司的官方數據顯示，在運載12名士兵以及4名機組乘員的情況下，該方案77a4e0ae8e289d0a91cc6c3f81484051ba2ddfc3bcfd708abf80c1b926bb256a的起飛重量為12噸。與陸軍現役UH-60M相比，該方案的最大外掛能力達到5.9噸（UH-60M為3.8噸），能夠吊運陸軍裝備的M777A2型155毫米榴彈炮等重火力裝備；其機艙截面尺寸達到6英尺×6英尺，幾乎相當于UH-60M的2倍，所以其內部載荷能力達到了3.6噸。

飛行過程中，該方案在不使用管道風扇的情況下，飛行速度為320千米/時，而在使用管道風扇的情況下最大速度可以達到430千米/時。

S-97進展迅速

而西科斯基的S-97型設計概念，則采用共軸雙旋翼+后機身推進式螺旋槳布局，該布局已經在之前的X-2技術驗證機上完成了大量測試。目前，S-97首架原型機的機身已經完成裝配。

S-97的設計完全基于西科斯基公司的X-2技術驗證機，采用共軸反轉雙旋翼，尾部裝推力螺旋槳。NASA在70年代的研究中發現，通過采用剛性共軸轉雙旋翼布局的直升機是未來高速直升機的出路之一，因為上下兩個互反轉的旋翼在直升機的兩側始終同時都存在前行槳葉，從而彌補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聯合開展研制的過程中獲益匪淺，并將此技術一直傳承下去。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%。在進行一些改進后（如加裝旋翼頭整流罩），X-2將能夠達到280海里/時（520千米/時）的前飛速度。

該構型具備更高的機動性，與常規構型直升機相比，其加速/減速性能更高。在懸停性能方面，該構型比機械結構和氣動特性更加復雜的V-22相比更好。西科斯基公司于2013年初開始首架S-97的建造，并希望能夠在2014年完成首飛。

V-280要重寫V-22輝煌

貝爾公司的V-280傾轉旋翼方案，與目前已經在美國空軍和美國海軍陸戰隊服役的V-22屬于同一類型，只是機身外形更大，裝備的發動機功率也更大，傾轉旋翼技術更為成熟。一個月前，貝爾公司宣布與洛克希德·馬丁結成合作伙伴，共同致力于V-280項目的研制。

作為第三代傾轉旋翼機的技術探索者，V-280上的許多技術盡管都是基于貝爾/波音聯合研制的V-22傾轉旋翼機，但是都進行了大幅的升級和改進。V-280在低速靈活性、高速大過載機動性能、燃油效率等各方面都大大優于V-22，并且能飛更遠的航程。當然，這些都需要經過實際驗證。此外，貝爾直升機公司希望通過為V-280研制一套全新的三余度電傳飛控系統，以保證其擁有出色的操縱性能。

V-280傾轉旋翼機在35℃的高溫環境下，無地效懸停高度可達1830米，在保持519千米/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3890千米，具備出色的全球自部署能力。

TR36TD以快取勝

Karem公司提出的傾轉旋翼機方案，最大的亮點在于其采用的轉速優化旋翼技術，即根據起飛重量、飛行高度和飛行速度的不同，對旋翼的轉速進行調整優化，從而提高飛機在整個包線內的飛行性能。目前，這項轉速優化旋翼技術已經在波音的A160“蜂鳥”無人機上完成了總計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公布的TR36TD基礎上發展而來，該方案采用傾轉旋翼設計，并采用了上述提到的轉速優化旋翼技術，最大速度可以達到670千米/時。TR36TD應該是4家公司方案中速度最快的一種。

歐洲X3功成身退

說到高速垂直起降飛行器的研究，就不能不提歐直公司的X3復合式直升機。X3利用“海豚”直升機的機體，配備兩臺渦軸式發動機，帶動5槳葉主旋翼和兩副螺旋槳，后者則安裝在機身兩側新增的小翼展短翼上。X3于2010年9月開始試飛，這種復合式氣動布局很好地將直升機的垂直起降能力和固定翼飛機的高巡航速度結合了起來。2010年11月，X3在降低發動機功率情況下達到333千米/時的飛行速度。此后的幾個月里，該機屢屢刷新自身速度紀錄，充分顯示了混合推進系統突出的加速性能。2011年5月12日， X3在穩定水平飛行時達到了430千米/時的速度里程碑。

今年6月初，X3更是創下了直升機平飛速度472千米/時的新紀錄，這也是該機迄今為止的最好成績。而在這之前的另一次試飛中，X3下降俯飛時達到了487千米/時的高速。打破了之前由西科斯基的X2驗證機所保持的469千米/時的直升機最高飛行速度紀錄。

歐直公司曾經計劃攜X3參加美國陸軍的JMR-TD項目競標，然而后來由于美國軍方在該項目上所承諾的前期研發資金太過有限，故而中途退出競爭。但是，據歐直公司表示， X3驗證機所取得技術具有很廣泛的用途，退出JMR-TD項目之后，將更有助于這些技術在商業領域的應用開發。

崛起的中國勢力

對于下一代高速垂直起降飛行器，我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博覽會上，中航工業就展出了兩種新的未來高速垂直起降飛行器概念模型，即“絕影”8和“藍鯨”，并分別采用了已經被普遍接受的氣動布局。

“絕影”8高速直升機概念采用了與西科斯基X-2驗證機類似的共軸雙旋翼+螺旋槳布局，只不過螺旋槳改為了前置雙排對轉拉進式。直升機在飛行時，兩副旋翼共軸反轉相互平衡反扭矩，同時提供飛行器垂直起降、懸停及前飛時所需的升力；雙排對轉拉力槳提供前飛所需的拉力，穩定性更好。在機身外形上，“絕影”8采用了兩頭尖中間大的類似梭型的設計，這種設計既能減小機身的氣動阻力，還能有效降低機身的雷達反射截面。據業內專家表示，采用該布局的“絕影”8直升機概念，未來的最大速度有可能超越500千米/時。

除了“絕影”8，中航工業在天津直博會上還展出了另一款頗具發展潛力的高速垂直/短距起降飛行器，即代號“藍鯨”的傾轉旋翼機。

從已經公開的模型和數據來看，“藍鯨”采用了無尾式4發傾轉旋翼布局，前后機身各設計有一對主翼，主翼翼尖安裝有渦軸發動機，并配備大直徑螺旋槳。而為了解決前后兩對螺旋槳在飛行過程中的干擾，前端主翼的翼展要小于后端主翼翼展。

在機身設計上，“藍鯨”采用可收放起落架，具備垂直起降和滑跑起降能力，使其能夠滿足野外機場起降作業要求。據相關專家介紹，“藍鯨”未來的商載可以達到20噸，與早期的運8型飛機相當，巡航速度538千米/時，航程則可以超過3100千米，作戰半徑大于815千米。上述性能指標，完全可以滿足未來民用領域的人道主義救援任務需要，同時也可以依靠自身出色的垂直/短距起降性能，滿足未來軍方快速部署的需要。