当卡车飞上天

田晔 李祯

印象里，动力再强劲的卡车也只能在陆地上跑，如果要飞上天，除非它是变形金刚中的汽车人。事实就是如此，战场需求逼迫研制者们将卡车带离陆地，不但是为了追求更高的速度，也是为了更加安全。战场上的变形金刚，将在不久的将来被投入使用，它彻底模糊了陆地与天空的界限。

“黑暗骑士”飞上天

4月10日，一款设计灵感来源于小型无人驾驶多旋翼直升机的军用陆空越野飞行车，在进行了一系列地面测试之后，于当天成功完成首次飞行测试。这架由美国先进战略公司（Advanced Tactics Inc.）研制的“黑暗骑士”变形者（Black Knight Transformer），是一种可垂直起降并可在公路行驶及越野的飞行车。该飞行车能在有人或无人驾驶的情况下完成伤员运送以及货物补给。

不同于单旋翼直升机，“黑夜骑士”有8个旋翼，各旋翼固定螺距且彼此不相连，通过各自的活塞发动机直接驱动。另有一台带自动变速器的汽油发动机驱动汽车越野行驶。陆用部件带汽车悬架、装备有卡车车轮与减震器。车身旁的机械臂上装配有碳纤维旋翼与110马力发动机。机械臂收起时，“黑暗骑士”的尺寸长7.6米，宽2.5米；在机械臂展开、旋翼旋转的情况下，“黑暗骑士”的尺寸为长9.5米，宽5.8米。该项目的首席工程师路斯托姆透露，“黑暗骑士”的最大载荷能力为1.8吨，满载飞行时长30分钟。

家族化发展思路

在美国国会“特殊利益计划”的资助下，总部位于加利福尼亚州洛杉矶埃尔塞贡多的美国先进战略公司（AT）从2010年开始研发“黑暗骑士”越野飞行车。随后美军“远程医学与先进技术研究中心”与AT签定合同，以开发在无人驾驶状态下运送伤员的陆空飞行车的原型机。同时，海军陆战队作战实验室也参与该项目的投入。

2012年，美国先进战略公司与美国空军研究实验室（AFRL）签订合同，设计小型特种作战车“黑豹”变形者（Panther Transformer），要求该车载客量为2人、装备载重能力300千克，最短行程30千米且能由CV-22倾斜旋翼机运输。

AT称该型号战车为低成本设计，采用现有部件和简单材料制造而成。“我们能够制造出价格不超过2千万美元的技术验证机，费用比一台传统涡轴直升机的价格要低。”路斯托姆透露，“我们能够执行诸如伤员运送和货物补给的任务，而通过飞机执行任务则会花费上千万美元，这是很不划算的。”

尽管配备8台发动机——包括汽车动力总成系统在内为9台，“黑暗骑士”存在一定的劣势，但是所有发动机的费用总和仍小于直升机上同类型的单台涡轮轴发动机。因为该机的直接驱动设计省去了变速器结构，能有效减轻重量、节省费用和降低设计的复杂性。动力装置安装在战车的外部，便于维修和更换，这也使其保障费用大为下降。

与直升机旋翼采用变桨控制相比，多旋翼结构由各发动机速度的变化来控制飞行并保持动态稳定。这种设计能够减少运动部件的数量。设计人员认为，发动机配备高速闭环控制系统，因此无需设计复杂的转子头部结构。飞行车不能像传统直升机一样自动转动叶片，但是当某一发动机失灵时它能保持姿态控制。

根据“黑暗骑士”改型得到的可操作概念机比验证机造型更加流畅，采用轻型装甲并装备使用航空燃料的涡轮柴油机。根据美国先进战略公司提供的数据，陆运版飞行车有效载荷达到454千克，能以168千米/时的速度飞行2.5个小时，而以240千米/时的速度飞行时航程也可以达到460千米。货运版的载荷能力达到720千克，飞行时长增加到2.9个小时，航程可以超过500千米。概念机采用标准化设计，能根据任务要求改变模式，不但可以通过更换地面行驶系统获得更大的载重量，还可以换装船体式主机身在水面作业。

2013年11月“黑暗骑士”完成了行驶测试，随后进入飞行测试阶段。到目前为止，该研究仍停留在技术验证阶段，该阶段结束之后将投入生产。

DARPA的“飞行悍马”计划

除了AT公司与美国海军、空军联合研制的“黑暗骑士”，美国国防部预研局（DARPA）早在数年前也提出了飞行军车的想法，即希望军车飞越危险地区来避免路边简易爆炸物（IED）的威胁。

2010年10月，DARPA正式向工业界提出，研制一种类似悍马的“飞行悍马”的军车，称之为“变形者X”（Transformer X）计划，要求采用轻型材料和结构、高推重比发动机以及自主飞行控制系统等技术，并像军用悍马一样拥有能够经受轻武器攻击得装甲车门、防弹玻璃和结实的车身。

DARPA还要求，这种飞行军车在搭载4名士兵和配置的小型武器，或携带450千克有效载荷下，自动快速起飞，从地面起飞升至几千米的空中，飞行距离要超过400千米，然后自动降落。DARPA表示，它不仅具有出色的公路越野性能，还能自动快速起飞，并能迅速变化为一架轻型飞机，用以避免路边炸弹、河流和其他危险的障碍，从而能为在道路不便、难以到达的区域为士兵运送物资。DARPA同时表示，这种飞行军车应采用有人/无人驾驶可选模式，制导和飞行控制采用半自动系统，所以驾驶员无需进行飞行员培训就能进行地面和空中驾驶，且能够根据不断变化的任务要求或威胁，更改飞行路线，然后降落.

DARPA将计划分为三个阶段，第一阶段是确定可行性设计；第二阶段是与确定两个的制造商签署正式研制合同，进行原型飞行军车的竞争演示，并选定最终的制造商型；第三阶段与制造商签订正式进行研制合同，预计2015年进行使用验证。

目前，DARPA已经选定洛克希德·马丁和AAI公司为进入第二阶段的制造商，各自研制和制造原型飞行军车进行竞争，两家公司的方案，虽然都采用了涵道风扇，但在设计上采取了完全不同的方法。

AAI公司的复合旋翼机

AAI公司/美国卡特航空技术公司的“慢旋翼/复合旋翼机”（SR / C），基本上是一种重3400千克的无动力旋翼的旋翼机，在地面行驶时，旋翼的桅杆向下折叠在军车的顶部，旋翼的桨叶则向后折叠在桅杆的两侧，同时一副机翼也向后折叠在军车的顶部，军车的尾部还设计有平尾和两侧的垂尾，由一台霍尼韦尔公司的HTS900涡轴发动机驱动的涵道风扇，作为主要推进动力，军车的地面速度是130千米/时。

需要变形为飞机时，涡轴发动机启动轮式电机将旋翼桅杆抬起，桨叶和机翼也随之展开，同时涡轴发动机驱动旋翼，机载飞行控制系统自动拉起桨距操纵杆，使军车垂直起飞，然后控制推进器，倾斜桅杆角度，加速旋翼速度加上机翼的升力，使军车迅速升空。

随着涵道风扇逐渐增加推力，飞行军车的前飞速度增加，涡轴发动机脱开旋翼，旋翼开始转为无动力自旋转模式，旋翼的升力卸载到机翼上，军车变形为一架飞行器，飞行速度快于常规的直升机，飞行速度在100～320千米/时之间，最大飞行高度为3000米。

AAI公司声称，这种飞行军车在巡航飞行中，驾驶员既可以使用方向盘、踏板和变速杆操纵，也完全可以像一个UAV一样飞行。AAI公司的有人驾驶模式的原型飞行军车，预计在2014年完成首次飞行，明年年底将完成无人驾驶模式的货运型。

洛克希德·马丁公司的倾转旋翼方案

洛克希德·马丁公司是一种重3200千克的倾转涵道风扇方案，飞行军车顶部设计有一个机翼，在左右机翼的内段各镶有一台2.6米直径的涵道升力风扇，由一台普惠公司的重燃料涡轴发动机驱动。

在地面行驶模式时，12.7米翼展的机翼向内折叠，涵道风扇处于面向前的与机翼垂直的状态，以提供推力，在需要变形时，机翼展开，涵道风扇转动到面向上与机翼水平的状态，为军车的垂直起飞提供向上的推力，军车升到一定高度后，涵道风扇再次转回到面向前的与机翼垂直的状态，提供向前的推力，军车变成一架正常的飞机，公司声称飞行速度可达240千米/时。