高速——下一代直升机的唯一出路？

日前，美国陆军对外发布消息，根据联合多功能验证机（JMR-TD）项目的安排，他们已经同4家公司签订了技术开发投资协议，用以研发新的技术验证机，进而寻求和确定未来军用旋翼机的发展方向。

根据已经签订的投资协议，4家公司将各自研制一款技术验证机，并完成所有的测试，从而为未来垂直运输系统（FVL）项目积累数据，FVL的目标是取代现役数量庞大的军用直升机群。在军方的计划里，未来的FVL系统无论是飞行速度，还是任务半径以及航程，都远远超过现役的直升机。

实力雄厚的美国团队

4家被选中的公司分别是AVX飞机公司、贝尔直升机公司、Karem飞机公司（2004年该公司被波音并购，之后整合进波音防卫系统分部）以及西科斯基公司。据美国陆军介绍，“被选中的公司提交的方案，在技术指标上要满足未来的需求，包括飞行速度、航程等，这些数据未来将直接应用于FVL项目。”另外，未来的FVL项目将会发展成为一个包括诸多型号的飞机家族，而不是单一的飞行型号。

获得资金支持的4家公司所提出的方案大体分为两种，一种是倾转旋翼机方案，兼有直升机和传统布局飞机的优点；另一种是与传统直升机类似的概念，采用固定旋翼系统+推进式螺旋桨布局。

AVX谋求后来居上

2005年，几位从贝尔直升机公司出走的技术人员组建了自己的公司，这就是AVX飞机公司。AVX公司在成立之后的短短几年内，就亮出了几个让业界震惊的大动作，包括参与OH-58D直升机升级计划，竞争美国陆军JMR-TD项目等。

更准确地说，AVX提出的设计概念采用的是共轴双旋翼+两个管道风扇的无尾气动布局，其中管道风扇可以提供40%的升力，而主旋翼则可以提供60%的升力。同时在前机身两侧设计了短翼，这样可以在高速飞行时提供额外的升力。该方案的机舱采用了与大型运输机类似的斜坡式尾舱门，能够满足同时装载两个460升标准货盘，而人员和轻型车辆等装备也能更快速地装卸。攻击型还可以在机舱内安装30毫米口径的炮塔以及反装甲导弹系统，这些武器虽然安装在机舱内部，但是可以通过机舱底板上的舱门滑出进行发射。

在机身设计上，为了减小飞行时的气动阻力，该机的机鼻设计有轻微的上反角。同样处于减小机身机动阻力的考虑，两个推进螺旋桨采用了涵道式设计，这种结构比常用的开放式推进螺旋桨的结构要轻，并且在飞行过程中的阻力也更小。

据AVX公司的官方数据显示，在运载12名士兵以及4名机组乘员的情况下，该方案77a4e0ae8e289d0a91cc6c3f81484051ba2ddfc3bcfd708abf80c1b926bb256a的起飞重量为12吨。与陆军现役UH-60M相比，该方案的最大外挂能力达到5.9吨（UH-60M为3.8吨），能够吊运陆军装备的M777A2型155毫米榴弹炮等重火力装备；其机舱截面尺寸达到6英尺×6英尺，几乎相当于UH-60M的2倍，所以其内部载荷能力达到了3.6吨。

飞行过程中，该方案在不使用管道风扇的情况下，飞行速度为320千米/时，而在使用管道风扇的情况下最大速度可以达到430千米/时。

S-97进展迅速

而西科斯基的S-97型设计概念，则采用共轴双旋翼+后机身推进式螺旋桨布局，该布局已经在之前的X-2技术验证机上完成了大量测试。目前，S-97首架原型机的机身已经完成装配。

S-97的设计完全基于西科斯基公司的X-2技术验证机，采用共轴反转双旋翼，尾部装推力螺旋桨。NASA在70年代的研究中发现，通过采用刚性共轴转双旋翼布局的直升机是未来高速直升机的出路之一，因为上下两个互反转的旋翼在直升机的两侧始终同时都存在前行桨叶，从而弥补了后行桨叶失速的缺陷，获得更大的飞行速度，但是为了充分发挥前行桨叶的升力特性，必须采用刚性旋翼。而西科斯基在与NASA联合开展研制的过程中获益匪浅，并将此技术一直传承下去。西科斯基公司的资料显示，X-2在之前试验中已达到253海里/时（469千米/时）的前飞速度，且只需要消耗最大功率的70%。在进行一些改进后（如加装旋翼头整流罩），X-2将能够达到280海里/时（520千米/时）的前飞速度。

该构型具备更高的机动性，与常规构型直升机相比，其加速/减速性能更高。在悬停性能方面，该构型比机械结构和气动特性更加复杂的V-22相比更好。西科斯基公司于2013年初开始首架S-97的建造，并希望能够在2014年完成首飞。

V-280要重写V-22辉煌

贝尔公司的V-280倾转旋翼方案，与目前已经在美国空军和美国海军陆战队服役的V-22属于同一类型，只是机身外形更大，装备的发动机功率也更大，倾转旋翼技术更为成熟。一个月前，贝尔公司宣布与洛克希德·马丁结成合作伙伴，共同致力于V-280项目的研制。

作为第三代倾转旋翼机的技术探索者，V-280上的许多技术尽管都是基于贝尔/波音联合研制的V-22倾转旋翼机，但是都进行了大幅的升级和改进。V-280在低速灵活性、高速大过载机动性能、燃油效率等各方面都大大优于V-22，并且能飞更远的航程。当然，这些都需要经过实际验证。此外，贝尔直升机公司希望通过为V-280研制一套全新的三余度电传飞控系统，以保证其拥有出色的操纵性能。

V-280倾转旋翼机在35℃的高温环境下，无地效悬停高度可达1830米，在保持519千米/时巡航速度条件下作战航程可以达到930～1480千米；其无空中加油情况下最大航程可以达到3890千米，具备出色的全球自部署能力。

TR36TD以快取胜

Karem公司提出的倾转旋翼机方案，最大的亮点在于其采用的转速优化旋翼技术，即根据起飞重量、飞行高度和飞行速度的不同，对旋翼的转速进行调整优化，从而提高飞机在整个包线内的飞行性能。目前，这项转速优化旋翼技术已经在波音的A160“蜂鸟”无人机上完成了总计18个小时的飞行测试。

不出意外的话，Karem公司的方案将在其之前已经公布的TR36TD基础上发展而来，该方案采用倾转旋翼设计，并采用了上述提到的转速优化旋翼技术，最大速度可以达到670千米/时。TR36TD应该是4家公司方案中速度最快的一种。

欧洲X3功成身退

说到高速垂直起降飞行器的研究，就不能不提欧直公司的X3复合式直升机。X3利用“海豚”直升机的机体，配备两台涡轴式发动机，带动5桨叶主旋翼和两副螺旋桨，后者则安装在机身两侧新增的小翼展短翼上。X3于2010年9月开始试飞，这种复合式气动布局很好地将直升机的垂直起降能力和固定翼飞机的高巡航速度结合了起来。2010年11月，X3在降低发动机功率情况下达到333千米/时的飞行速度。此后的几个月里，该机屡屡刷新自身速度纪录，充分显示了混合推进系统突出的加速性能。2011年5月12日， X3在稳定水平飞行时达到了430千米/时的速度里程碑。

今年6月初，X3更是创下了直升机平飞速度472千米/时的新纪录，这也是该机迄今为止的最好成绩。而在这之前的另一次试飞中，X3下降俯飞时达到了487千米/时的高速。打破了之前由西科斯基的X2验证机所保持的469千米/时的直升机最高飞行速度纪录。

欧直公司曾经计划携X3参加美国陆军的JMR-TD项目竞标，然而后来由于美国军方在该项目上所承诺的前期研发资金太过有限，故而中途退出竞争。但是，据欧直公司表示， X3验证机所取得技术具有很广泛的用途，退出JMR-TD项目之后，将更有助于这些技术在商业领域的应用开发。

崛起的中国势力

对于下一代高速垂直起降飞行器，我国一直都没有停止过探索和追赶的脚步。在今年的天津直升机博览会上，中航工业就展出了两种新的未来高速垂直起降飞行器概念模型，即“绝影”8和“蓝鲸”，并分别采用了已经被普遍接受的气动布局。

“绝影”8高速直升机概念采用了与西科斯基X-2验证机类似的共轴双旋翼+螺旋桨布局，只不过螺旋桨改为了前置双排对转拉进式。直升机在飞行时，两副旋翼共轴反转相互平衡反扭矩，同时提供飞行器垂直起降、悬停及前飞时所需的升力；双排对转拉力桨提供前飞所需的拉力，稳定性更好。在机身外形上，“绝影”8采用了两头尖中间大的类似梭型的设计，这种设计既能减小机身的气动阻力，还能有效降低机身的雷达反射截面。据业内专家表示，采用该布局的“绝影”8直升机概念，未来的最大速度有可能超越500千米/时。

除了“绝影”8，中航工业在天津直博会上还展出了另一款颇具发展潜力的高速垂直/短距起降飞行器，即代号“蓝鲸”的倾转旋翼机。

从已经公开的模型和数据来看，“蓝鲸”采用了无尾式4发倾转旋翼布局，前后机身各设计有一对主翼，主翼翼尖安装有涡轴发动机，并配备大直径螺旋桨。而为了解决前后两对螺旋桨在飞行过程中的干扰，前端主翼的翼展要小于后端主翼翼展。

在机身设计上，“蓝鲸”采用可收放起落架，具备垂直起降和滑跑起降能力，使其能够满足野外机场起降作业要求。据相关专家介绍，“蓝鲸”未来的商载可以达到20吨，与早期的运8型飞机相当，巡航速度538千米/时，航程则可以超过3100千米，作战半径大于815千米。上述性能指标，完全可以满足未来民用领域的人道主义救援任务需要，同时也可以依靠自身出色的垂直/短距起降性能，满足未来军方快速部署的需要。