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圖：美國陸軍獲得交付的第一架V280機(jī)身，全狀態(tài)的樣機(jī)已經(jīng)不遠(yuǎn)了
原標(biāo)題：第三代魚鷹機(jī)身交付，美國陸軍戰(zhàn)斗力將有飛越
作者：侯知健
V22是世界上首款實(shí)用化的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，目前服役于美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和美國空軍。不過對于陸軍來說，最大起飛重量近30噸級的V22顯得過大，而且因?yàn)樾枰吓灦仨氄郫B等設(shè)計導(dǎo)致成本過于昂貴，因此要用來取代黑鷹等10噸級的主力通用直升機(jī)型號顯得很不劃算。機(jī)房專用加濕機(jī)
因此美國陸軍又在V22的基礎(chǔ)上，開發(fā)了更輕更小、設(shè)計上針對性簡化并改進(jìn)的第三代魚鷹V280，用以取代黑鷹，并在未來衍生出武裝攻擊型號，取代阿帕奇直升機(jī)。目前V280的首架機(jī)身已交付。
1.直升機(jī)不是飛機(jī)，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)出現(xiàn)打破直升機(jī)與飛機(jī)界限
很多人都沒注意到的一點(diǎn)是，直升機(jī)不算飛機(jī)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男g(shù)語中也不存在“直升飛機(jī)”這個概念。直升機(jī)的升力是依靠旋翼自己高速旋轉(zhuǎn)而獲得速度產(chǎn)生的，飛機(jī)的升力則是整個機(jī)體的高速運(yùn)動在機(jī)翼上形成的。所以直升機(jī)原地就能飛起來，而常規(guī)的飛機(jī)一定要滑跑到足夠高的速度才能起飛。工業(yè)加濕機(jī)
圖：常規(guī)布局直升機(jī)，光是為了保證它不會朝著一個方向使勁打轉(zhuǎn)，尾槳就得花20~30%的功率去維持航向平衡
基本飛行原理的不同，使直升機(jī)的動力效率很低，而且高速飛行阻力特別大，飛不快，飛不遠(yuǎn)；比如300公里/小時的速度，已經(jīng)接近大多數(shù)直升機(jī)的極限速度了。即使是未來采用剛性旋翼等先進(jìn)措施的全新一代直升機(jī)，仍然不可能解決這個缺陷。這個問題對于直升機(jī)的應(yīng)用限制非常大，比如它在實(shí)現(xiàn)空中加油時，不能與其它的飛機(jī)共用噴氣式加油機(jī)——因?yàn)榧佑蜋C(jī)的最低安全飛行速度就要比直升機(jī)的最大速度還高了。
圖：美國C130平臺加油機(jī)給黑鷹直升機(jī)空中加油。C130設(shè)計之初就是純軍用型號，強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)場起降能力，能夠以很低速度、很短距離強(qiáng)行從野戰(zhàn)跑道起飛，或者是帶著不少貨物在短距離內(nèi)強(qiáng)行降落。它能攜帶大量的油料以233公里/小時甚至更低的速度進(jìn)行長時間低空巡航，這一性能特點(diǎn)是它能給直升機(jī)進(jìn)行空中加油的關(guān)鍵。
圖：隨著飛行速度的提高，V22能夠通過KC-135加油機(jī)（衍生自波音707客機(jī)系列）這樣最低飛行速度較高的噴氣式大飛機(jī)平臺進(jìn)行加油，極大的提高了作戰(zhàn)的靈活性
針對直升機(jī)在飛行原理上無法克服的局限性，美國率先開發(fā)了傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)并將其實(shí)用化。這種飛行器介于直升機(jī)與固定翼飛機(jī)之間，它通過可轉(zhuǎn)動的發(fā)動機(jī)方向調(diào)節(jié)能力，能夠自由的在橫列雙旋翼直升機(jī)狀態(tài)，與固定翼螺旋槳飛機(jī)狀態(tài)之間切換。它以結(jié)構(gòu)和飛行控制的大幅度復(fù)雜化為代價，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)直升機(jī)的垂直起降能力，和接近傳統(tǒng)螺旋槳固定翼飛機(jī)的飛行速度與載荷航程效率，將會是以后的主流設(shè)計方向。
圖：V22吊運(yùn)火炮
傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)在目前的缺點(diǎn)有兩個。首先是機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度要求高，非�？简�(yàn)工業(yè)基礎(chǔ)的硬能力；比如V22兩臺發(fā)動機(jī)之間需要布置一套可以適應(yīng)偏轉(zhuǎn)過程的動力協(xié)調(diào)傳動機(jī)構(gòu)，保證一臺發(fā)動機(jī)失效以后，還能依靠另一臺發(fā)動機(jī)避免動力失衡帶來的急劇失控，并完成迫降甚至是飛回基地。
圖：V22事故現(xiàn)場
但難度最高的地方，還在于氣動外形（包括螺旋槳）與飛行控制上。傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)是一個非常新的研究領(lǐng)域，目前存在大量的空白地帶。比如螺旋槳在改變方向的過程中，空氣動力的變化特性，這一點(diǎn)非常類似戰(zhàn)斗機(jī)在過失速等狀態(tài)下的氣動力研究——沒有可靠的基礎(chǔ)和工程理論能用來分析、計算問題，非常依賴于試驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)積累。但比起后者，前者的研究時間更短，積累更少。
圖：我國四發(fā)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)藍(lán)鯨的模型
事實(shí)上V22在服役之初，經(jīng)常在起降階段——尤其是旋翼的傾轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)事故，安全性屢屢被質(zhì)疑。直到多次改進(jìn)設(shè)計，尤其是飛行控制相關(guān)的設(shè)計以后，V22才開始變得可靠起來。我國目前對傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的研發(fā)規(guī)劃，直接定位于四發(fā)運(yùn)輸機(jī)型；一方面是強(qiáng)化起飛載重能力，另一方面也是四發(fā)布局的穩(wěn)定性和可控性遠(yuǎn)高于兩發(fā)布局，技術(shù)風(fēng)險更小的緣故。
2.傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)取代黑鷹和阿帕奇，美國陸軍作戰(zhàn)能力將極大提高
不過四發(fā)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)布局雖然控制性能好，卻也存在結(jié)構(gòu)和飛行效率不高的缺點(diǎn)；尤其是巡航時的高速平飛阻力比較大，速度比兩發(fā)布局更低，同等推力條件下航程要損失20~30%。因此它更適合未來用于取代C130一級的前線戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)，而不適合應(yīng)用在10~20噸以內(nèi)的型號上。
圖：未來美軍V44大型垂直起降運(yùn)輸機(jī)的藝術(shù)想象圖
圖：V280“勇士”
因?yàn)檫@個原因，美國雖然做了V44的大型垂直起降運(yùn)輸機(jī)規(guī)劃，但是在黑鷹和阿帕奇兩種噸位較小的直升機(jī)替代型號V280上，則繼續(xù)沿用了V22的雙發(fā)布局。和V22的不同在于，V280不需要上艦，對尺寸的約束要求低很多；因此它取消了機(jī)翼折疊設(shè)計，大幅度降低了重量、機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，提高了可靠性和維護(hù)性。其次在傾轉(zhuǎn)方式上，它的發(fā)動機(jī)艙不再旋轉(zhuǎn)，而是直接通過簡單的傳動變向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)螺旋槳的傾轉(zhuǎn)。
V280具備黑鷹直升機(jī)無法比擬的飛行速度與航程，這對于美軍作戰(zhàn)能力是個極大的提升。舉個最簡單的例子，黑鷹能夠?qū)⒊p型155毫米榴彈炮吊運(yùn)到車輛根本到不了的山地、沙灘等地方，形成壓倒性的火力優(yōu)勢；但這種載荷已經(jīng)非常接近能力極限的情況下，黑鷹的航程就變得很有限，作戰(zhàn)范圍受到很大限制。而V280吊運(yùn)火炮以后，無論是運(yùn)送火炮的速度還是距離，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過黑鷹。
圖：V22改裝攻擊能力試驗(yàn)。傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)改行當(dāng)武直有個很麻煩的地方，武器掛點(diǎn)不好布置，它的機(jī)翼都被旋翼擋住了，翼下不能發(fā)射武器
此外傳統(tǒng)上武裝直升機(jī)就有為其它直升機(jī)護(hù)航的任務(wù)，V280將來服役以后，武裝直升機(jī)就要面臨飛行時根本追不上的尷尬境地。而如果要請求固定翼的戰(zhàn)斗機(jī)、攻擊機(jī)護(hù)航，那就要涉及到跨軍種的協(xié)調(diào)配合，實(shí)戰(zhàn)時可行性非常差。
因此除了黑鷹這樣運(yùn)人載貨的通用直升機(jī)，未來美國陸軍開發(fā)一款取代阿帕奇的武裝型傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)也是順理成章的事情。事實(shí)上美國陸軍一直在尋求比直升機(jī)飛的更快、帶的武器更多、航程更遠(yuǎn)的空中打擊力量，但長期受限于陸軍不允許有飛機(jī)的體制約束而未能實(shí)現(xiàn)。傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的出現(xiàn)，是陸軍絕對不會放棄的機(jī)會。奧特思普機(jī)房加濕機(jī)
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