造型科幻的美国[黑鹰]直升机后继者露面,中国的下一代在哪里?

据美国<>网站<>专栏1月25日报道,波音和洛马公司展示了[黑鹰]直升机的后继者:双旋翼高速突击直升机。

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波音和洛马公司合作研制的[无畏 X](Defiant X)直升机的渲染图这款直升机是为美国陆军的[未来远程突击飞机]FLRAA项目研制的,而FLRAA项目又是美国陆军的[未来垂直起飞]FVL计划的一部分。FVL计划还包括一个[未来攻击侦察机]FARA项目,目的是取代现在的AH-64武装直升机,而FLRAA项目的目的是为了取代现在的UH-60[黑鹰]系列通用直升机。FLRAA项目要求未来的垂直起降飞机拥有比UH-60直升机快得多的飞行速度,以提供更高的生存力和战术突击能力。具体来说,FLRAA项目要求最大持续巡航速度的最低要求为250节(460公里/小时),期望达到280节(520公里/小时)。这个要求基本是现有通用直升机最大持续巡航速度的一倍还多。这款直升机名为[无畏 X](Defiant X),是波音公司与西科斯基公司(后者已被洛克希德马丁公司收购)联合研制的。它是基于西科斯基公司的[SB-1 无畏]技术验证机开发的,与[SB-1 无畏]具有相同的基本构造。[无畏 X]最大的特点是具有两个刚性同轴旋翼,并在尾部具有一个推进螺旋桨,这是它能够实现高速的关键技术。西科斯基公司的[SB-1 无畏]技术验证机在2019年就首飞了,在水平飞行时能够达到211节的速度,并在俯冲时能够达到232节的速度。FLRRA项目还有另外一个竞争对手:美国贝尔直升机公司的V-280 Valor 倾转旋翼机。该机的原理与已经服役的V-22[鱼鹰]倾转旋翼机基本相同,走的是另一条技术路线。西科斯基公司对高速直升机研制的技术路线图传统的直升机为何飞不快?在人们的印象中,直升机的飞行速度是非常快的,在许多好莱坞影片中,我们可以看到直升机追赶汽车和高铁的场面。但实际上,传统的直升机的速度并不是很高。比如,著名的AH-64[阿帕奇]武装直升机的最高速度是293公里/小时,欧洲[虎]式武装直升机的最高速度是280公里/小时,而俄罗斯的卡-52[短吻鳄]的最高速度是310公里/小时。这些最高速度基本是在无外挂武器,加少量油的情况下测试出的极限速度。武装直升机在外挂武器时的最高速度基本在200公里/小时多一点。民用直升机的最高速度也基本上差不多。这个速度追赶汽车可以,想要追赶上我国时速350公里的高铁,就基本不可能了。直升机飞不了太快的原因主要有两个:一方面是由于它的基本飞行原理:直升机旋转的旋翼向前方倾斜,产生的推力在垂直方向上的分力用来抵销重力,在水平方向的分力用来提供向前的推力。这样的工作原理效率比固定翼飞机要低很多。发动机的功率往往是瓶颈,要提高速度必须大幅度提高发动机的功率,油耗也会增大很多。另一方面传统直升机的飞行速度极限通常被认为在270节(约500公里/小时)左右,这是因为在飞行中,直升机的螺旋桨在旋转时,有的桨叶向着前进的方向挥动,称为前进桨叶,还会有桨叶逆着前进的方向挥动,称为后退桨叶。前进桨叶是旋转线速度和前进速度叠加产生升力,而后退桨叶是旋转速度和前进速度相减,就导致后退桨叶的升力随着速度的增大会迅速下降,而前进桨叶随着速度的增大升力也会迅速增加,导致直升机的左右两侧的升力不平衡。这个问题通过周期变距做到一部分的抵销,但是当直升机到达一定速度以后,通过周期变距也不足以弥补这两侧的不平衡了,这就会导致直升机失去平衡。而在极限速度附近,前进桨叶的速度将要接近音速,会遇到音障使阻力急剧增加。这就是直升机无法进一步提高速度的原因。[无畏 X](Defiant X)直升机吊运M-777火炮的渲染图而[无畏 X]解决这个问题时,一方面采用了刚性共轴反桨双旋翼,桨叶的长度要远小于单旋翼直升机,而桨叶的旋转速度并不增加。这就使得前进桨叶和后退桨叶升力失衡的问题大大缓解。同时在尾部又有增加一个螺旋桨提供前进的推力,使得旋翼不必前倾,不再需要产生水平分量来提供推力了,使得旋翼只需提供垂直的升力,桨叶的负载下降,需要的旋转速度可以进一步降低。我国在这一领域的研究我国在直升机领域与美国差距比在战斗机领域还大。美国UH-60[黑鹰]直升机在1979年就开始量产,而我国与之相当的直-20在过去两年才开始量产,相差了将近40年。但是我国在未来高速直升机领域也有所布局。早在2013年的天津直博会上,航空工业就展出了[绝影-8]高速无人直升机的模型。旁边还有[蓝鲸]偏转旋翼机的模型。笔者在2013年天津直博会上拍摄的照片,红圈中就是[绝影-8]模型[绝影-8]高速无人直升机模型的细节从[绝影-8]模型的细节可一个看出,该机也采用了刚性共轴反桨双旋翼的设计,与[无畏 X]的区别在于,它的推进螺旋桨没有放在机尾,而是放在了机头,一个是[推],一个是[拉],而推进螺旋桨也是共轴反桨双旋翼的。[绝影-8]高速无人直升机试飞的照片在之后几年,从航空工业的官方新闻中,我们得知[绝影-8]的真机已经开始试飞。而据<>在2015年报道,我国在刚性双旋翼技术上也取得了突破。以俄罗斯卡-27直升机为代表的共轴反桨双旋翼技术采用的是传统直升机的相对[柔性]的桨叶。它的缺点是桨叶容易上下摆动,因此上下两套旋翼桨有可能相撞造成机毁人亡的事故。刚性双旋翼则解决了这个问题,大大拉近共轴双旋翼直升机两个旋翼之间的距离,可以大大降低阻力,减少重量,同时提高动力性能。笔者认为,[绝影-8]的技术很可能不只应用于无人直升机,我国的下一代直升机也有可能采用类似的技术。究竟如何,就让我们拭目以待吧。作者:微胖

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