旋翼機(jī)中的魔術(shù)師——傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的前世今生(美國(guó)篇)
? ? ? ?20世紀(jì)以來(lái),在人類(lèi)對(duì)飛行器的研究中,一直存在一個(gè)顯而易見(jiàn)的矛盾點(diǎn):固定翼螺旋槳飛機(jī)不能垂直起降,旋翼飛機(jī)又飛不快,但貪婪的設(shè)計(jì)者說(shuō)我全都要,這可怎么辦呢?用孩童的樸素思維,一定會(huì)給出這樣的答案:設(shè)計(jì)一種能旋轉(zhuǎn)角度的螺旋槳不就完了嘛?
? ? ?? 于是我們便擁有了這種充滿科幻色彩的飛行器:傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)(Tiltrotor)。
? ? ? ?實(shí)現(xiàn)這個(gè)腦洞的嘗試最早是由美國(guó)人開(kāi)展的,1954年,美國(guó)Transcendental Aircraft Corporation公司研制的Transcendental Model 1-G 成功試飛,成為人類(lèi)歷史上第一架成功升天的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)。但帥不過(guò)三秒,該機(jī)在次年的一次起飛中墜毀。在那次事故中,傾轉(zhuǎn)過(guò)程幾乎就要完成,但總距操縱桿的摩擦制動(dòng)器滑落,導(dǎo)致飛行器突然進(jìn)入大俯沖,難以改出而墜毀。

? ? ?? 初次嘗試的失敗并沒(méi)有澆滅工程師對(duì)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的研發(fā)熱情,Transcendental Aircraft Corporation公司的設(shè)計(jì)人員跳槽到大名鼎鼎的貝爾直升機(jī)德事隆公司之后,這家直升機(jī)制造大手企業(yè)從此扛起了研制傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的大旗,直至今日,世界上最成熟、應(yīng)用范圍最廣的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)依然出自貝爾公司之手,其中就包括我們最為熟知的V-22“魚(yú)鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。
? ? ? ?1989年首飛的V-22“魚(yú)鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)源自美國(guó)政府1981年提出的“多軍種先進(jìn)垂直起降飛機(jī)”計(jì)劃,該項(xiàng)目中,波音直升機(jī)公司和貝爾公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,使得傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)的成熟度達(dá)到了前所未有的高度,最終孵化出了這款世界上首次投入軍事用途的傾轉(zhuǎn)旋翼運(yùn)輸機(jī)。
? ? ? ?V-22的獨(dú)門(mén)秘籍是一套特殊的傳動(dòng)系統(tǒng),它能夠?qū)?dòng)力傳遞給機(jī)翼中部的變速箱。當(dāng)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)受到損傷后,余下的一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)?dòng)力通過(guò)中部變速箱分配給兩套旋翼系統(tǒng),這使得飛機(jī)墜毀的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。雖然相比于傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)依舊偏高的故障率一度被某些民間報(bào)道所詬?。藓鐛u民罵罵咧咧),但從多年來(lái)產(chǎn)生了大量應(yīng)用實(shí)例的事實(shí)可以看出美國(guó)軍方對(duì)該款飛機(jī)的高度認(rèn)可,基于此我們也不得不承認(rèn)目前美國(guó)在傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)積累確實(shí)不容小覷。

? ? ? 時(shí)間不等人,進(jìn)入21世紀(jì),貝爾公司又聯(lián)合洛克希德馬丁公司開(kāi)發(fā)了最新的V-280第三代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī),改進(jìn)后的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)相比V-22在低速靈活性、高速大過(guò)載機(jī)動(dòng)性能、燃油效率等方面都有全面的提升。2022年,貝爾公司贏得了美國(guó)陸軍40年來(lái)最大直升機(jī)采購(gòu)競(jìng)標(biāo):貝爾V-280“英勇”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)中標(biāo)“未來(lái)遠(yuǎn)程突擊飛機(jī)”(FLRAA)項(xiàng)目,下一代直升機(jī)合同價(jià)值據(jù)悉高達(dá)13億美元,該機(jī)型預(yù)計(jì)將于2030年前后取代現(xiàn)役的約2000架“黑鷹”和1200架“阿帕奇”直升機(jī)。
? ? ? ?花開(kāi)兩朵,各表一枝,在智能化與無(wú)人化技術(shù)的加持下,傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域同樣有了長(zhǎng)足的發(fā)展,其中不乏一些新興初創(chuàng)企業(yè)也參與到了產(chǎn)品化的競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中。美國(guó)科羅拉多州的一家初創(chuàng)公司Ptero Dynamics展示了一款最新的Transwing VTOL折翼垂升無(wú)人機(jī)。這款機(jī)型可通過(guò)折疊旋轉(zhuǎn)機(jī)翼在垂起和平飛之間快速轉(zhuǎn)換。由于起降時(shí)機(jī)翼處于高度折疊狀態(tài),因此集大節(jié)省了甲板占用面積,非常適合在船舶等狹小的空間條件下起降。
據(jù)悉該款無(wú)人機(jī)已被美國(guó)海軍訂購(gòu),用于船際/船岸補(bǔ)給運(yùn)輸無(wú)人機(jī)項(xiàng)目;今年又被美國(guó)空軍訂購(gòu),開(kāi)始進(jìn)行第五代原型機(jī)的研發(fā),并開(kāi)始向民用市場(chǎng)拓展??梢酝茰y(cè)針對(duì)該用途所涉及的兩大關(guān)鍵技術(shù):海上起降技術(shù)以及折疊翼技術(shù),目前美國(guó)已經(jīng)具備了較高的成熟度,相關(guān)傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)裝備的列裝將極大提升美軍海上小批量物資補(bǔ)給的效率。

? ? ? ?同樣是今年,貝爾公司公布了一款全新的傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)V-247 Vigilant。Vigilant具備其他旋翼無(wú)人機(jī)無(wú)可匹敵的高技術(shù)指標(biāo),最大速度達(dá)到555km/h,有效巡航速度達(dá)到330km/h的同時(shí),最高飛行高度達(dá)到了7600米,并且可攜帶900公斤負(fù)載,最大飛行時(shí)間為17個(gè)小時(shí),最長(zhǎng)飛行距離為2575公里。

? ? ? ?在實(shí)物演示中,一架樣機(jī)將270公斤的載荷送至800公里外的目的地,徘徊幾個(gè)小時(shí)候后回到原點(diǎn)。Vigilant的設(shè)計(jì)不僅僅是作為偵察機(jī),還可以搭載包括地獄火導(dǎo)彈在內(nèi)的打擊載荷;同時(shí),它還可以攜帶Mk50魚(yú)雷對(duì)海上目標(biāo)實(shí)施打擊;另外一個(gè)值得關(guān)注的點(diǎn)是美軍的C-17運(yùn)輸機(jī)可同時(shí)容納兩架V-247 Vigilant,這就極大增強(qiáng)了其全球化快速部署的能力。貝爾公司表示V-247 Vigilant的設(shè)計(jì)能夠滿足海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的需要,并在2023年初投入生產(chǎn)。在計(jì)劃順利的情況下,未來(lái)十年,這款無(wú)人機(jī)將投入到海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的戰(zhàn)場(chǎng),成為集物資運(yùn)輸、察打一體、快速部署于一身的全能型空中單位。
? ? ? ?高速遠(yuǎn)程機(jī)動(dòng)和靈活部署二者兼得,美國(guó)在傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)可以說(shuō)直接服務(wù)了其持續(xù)鞏固全球霸權(quán)地位的軍事需求。對(duì)于這些在西太平洋地區(qū)興風(fēng)作浪的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī),多年以來(lái),中國(guó)軍工人全都看在眼里。近幾年在珠海航展上披露的國(guó)產(chǎn)傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)已經(jīng)如雨后春筍般出現(xiàn)在我們眼前,其中不乏某些技術(shù)成熟、性能優(yōu)異的好苗子。摸著鷹醬過(guò)河的神秘東方大國(guó),是時(shí)候開(kāi)始發(fā)力了。