學生的起飛Ｖ－２２“魚鷹”的故事

直升機可以垂直起落，可以前飛、倒飛、側飛，可以懸停，在戰場上極其有用。但是在日益激烈的現代戰場上，直升機的速度太低了，大大影響其戰場上的生存力。如果可以在平飛時把槳翼豎起來，作推進螺旋槳用，在起落時把槳翼橫過來，作直升機的旋翼用，那豈不一舉兩得，魚與熊掌兼得?

V-22的前身——XV-15

上世紀50年代時，貝爾公司在美國空軍的資助下，研制了XV-3傾轉旋翼研究機，在機身兩側平直機翼的翼尖上=，各安裝了一副可以傾轉的從常規直升機上借用的三槳旋翼，由機身內的發動機能過傳動軸驅動，既可以前傾至水平作推進螺旋槳用，又可以直立作直升機的旋翼用。XV-3于1955年2月全機完成，1958年12月18日首次完成直升機狀態到固定翼狀態的轉換，成功地從原理上解決了在螺旋槳推進的固定翼飛機和直升機之間的轉換問題。美國陸軍對XV-3的成就十分滿意，和NASA一起進一步資助貝爾，在1973年開始研制XV-15傾轉旋翼研究機。XV-15采用的專門設計的傾轉旋翼，既具有直升機模式所要求的周期距和總距控制，又適合在固定翼飛機作螺旋槳用。XV-15可載機組2人和9名乘客，1 978年首次完成直升機模式到固定翼飛機模式的轉換。在試驗中，XV-15達到了478節(885千米小時)的前飛速度。除了在各地機場和各種地形、氣候環境試驗外，XV-15還進行了上艦試驗。

四大軍種共同研制V-22

XV-15取得了巨大成功，傾轉旋翼飛機既具備直升機特有的“樹梢高度”的機動性和垂直起落帶來的戰術使用上的靈活性，又具備固定翼螺旋槳飛機的速度和航程，引起國防部高層和美軍各軍種的強烈興趣。1981年，美國國防部指令四大軍種共同研制XV-15的放大型V-22。海軍陸戰隊要用V-22取代CH-46串列雙槳中型直升機和重型的CH-53，作為未來兩棲作戰超視距垂直包圍的主力運輸工具；空軍要用V-22取代HH-53，用作搜索、救援彈射逃生的飛行員和投送、接應深入敵后的特種部隊；海軍要V-22作為彈射逃生的飛行員搜索救援之用，并將考慮進一步發展為反潛用；陸軍除了需要基本的V-22作為突擊機降用外，還要用V-22作為電子戰專用飛機。

但是各軍種攜手合作的好景不長，陸軍的電子戰型要求V-22具有很大的載重量和很高的升限，遠遠大于其它軍種對V-22基本型的要求。空軍的特種作戰型要求有很遠的航程，這要求翼展較大，以提高固定翼狀態下的氣動效率，而且可以容納較多的燃、油，但海軍陸戰隊的V-22必須能夠把槳葉折起來，把機翼橫轉過來和機體平行，以減少艦上的占地。兩棲攻擊艦的機庫、飛機升降機和甲板上直升機的停機位也有尺寸限制，所以V-22的占地不能超過CH-46。這樣一來，翼展和槳葉尺寸就有限制。海軍的搜索救援和反潛型要求有很好的懸停性能。所有這些性能對海軍陸戰隊的基本型來說都是不必要的奢侈。座艙的正副駕駛位置也有爭論：海軍和海軍陸戰隊習慣上是正駕駛在右座；空軍和陸軍習慣是正駕駛在左座(和民航一樣)。圍繞V-22的性能指標和具體設計，各軍種之間展開了激烈的爭吵。最后，陸軍因為預算和價格原因，退出了V-22計劃。空軍做了很大的讓步，海軍放棄反潛和救援型，只采購基本型作垂直補給使用，V-22的最大用戶海軍陸戰隊主持V-22的計劃。海軍陸戰隊的基本型稱為MV-22，要求可以裝載3名機組成員和24名士兵，航速250節，作戰半徑200海里，無地效懸停高度3000英尺(約305米)。空軍的特種作戰型稱為CV-22。

革命性的V-22

從設計上講，V-22確實是革命性的。在固定翼狀態下，V-22好像是一架在兩側翼尖有兩個超大的螺旋槳的飛機；在直升機狀態下，V-22又好像是一架有兩個偏小的旋翼的直升機。但是V-22的旋翼不是簡單的超大的螺旋槳，而是有全套直升機周期距和總距控制的旋翼，用于在低速或懸停狀態下完成所有直升機特有的機動動作。與常規直升機的旋翼不同的是，V-22的槳葉是半剛性的槳葉，直徑也比通常的旋翼小，這是為了適合在前飛時作為推進螺旋槳的使用。固定翼狀態下的飛行控制是常規的平尾、垂尾和襟翼、副翼。飛行控制系統自動地、平滑地似一個狀態向另一個狀態過渡，而不是簡單、突兀的切換。旋翼可以在任何傾轉角工作，從直升機狀態到固定翼狀態轉換的最快時間為12秒。機翼在40～80節之間開始產生升力，氣動控制翼面開始生效。在100～120節時，氣動控制開始完全取代贏升機控制，總距控制和周期距控制切斷。真升機狀態和固定翼狀態之間的“過渡區”有100節的范圍，飛行員有很大的自由度可以選擇最適合當前任務和戰斗需要的飛行狀態，大大增加了操作彈性。

V-22的機體有59％為復合材料，在水面迫降時，可以浮在水上，兩側的發動機艙正好提供平衡，以增加橫向的穩定性。左右旋翼通過機翼內的兩個半軸交聯，正常飛行時脫開，兩側的發動機分別驅動各自的旋翼；單發故障時，半軸連接起來，任意一臺發動機可以同日寸驅動兩側的旋翼。在地面啟動時，設在機身頂部(也就是兩側機翼的中心)的輔助動力裝置通過半軸分別驅動兩側的發動機和旋翼。

V-22在收藏狀態下，槳葉收起，和發動機短艙平行，然后發動機轉到水平位置，最后整個機翼向左轉，一直到和機身平行，左發動機及其收起的槳葉正好在座艙前上方，右發動機及其收起的槳葉正好在雙垂尾之間，整個飛機的占地面積最小，便于在兩棲攻擊艦和航母的機庫或甲板上停放。整個收藏和打開過程全部自動，需時90秒。

在沒有競標的情況下，V-22的合同交由貝爾和波音合作完成，貝爾負責旋翼、機翼和發動機短艙，波音負責機身、機尾和電子系統。由于V-22是由“成熟”的XV-15放大而來，V-22計劃的技術風險被確定為“低到中等”。首架V-22在1988年5月23日完成，1989年3月19日首飛，1989年9月14日首次完成直升機到固定翼飛機之間的轉換。

多災多難的V-22

但是V-22從一開始就是多災多難。老布什時代的國防部長切尼從一開始就對V-22不感冒，V-22首飛伊始，切尼就要砍掉，但是遭到國會的強烈反對，部分議員甚至要以切尼拒絕執行國會撥款法案為由把切尼告上法庭。這以后，國防部和國會打了18個月的口水仗，最后，在老布什謀求再次當選總統的關頭，為了避免得罪制造V-22的德克薩斯州和賓夕法尼亞州的選民，切尼不得不同意V-22繼續研制。但是，V-22，的4次墜毀，給V-22的發展帶來更為濃重的陰影。

1991年6月11日，一架MV-22由于接線問題而墜毀，無人傷亡。1992年7月20日，一架MV-22從弗羅里達的埃格林空軍基地直飛700英里以外的弗吉尼亞匡迪科的海軍陸戰隊總部，在降落過程中突然失去控制墜毀，7人喪生，包括隨機的波音高級主管，原因是機械故障導致發動機起火。2000年4月8日，海軍陸戰隊出動兩架MV-22，滿載全副武裝的士兵，作突擊機降的戰術試驗。大概是出于試驗的目的，發動機向后傾轉到95°的位置，前進速度小于30節，但下降速度2.5倍于作戰手冊規定的每分鐘800英尺，達到每分鐘2000英尺，但這是CH-46在作戰中的典型下降速度。前導機下降過快失控，一屁股坐在地上，受到損壞，但是無人傷亡。后續機就慘了，在空中進入渦流環狀態，一個鷂子翻身，然后大頭朝下，直直地墜落，機上4名機組人員和1 5名搭載的士兵全部喪生。2000年11月11日，又一架MV-22因為液壓系統泄漏導致誤動作，然后飛行控制系統的一個錯誤使錯上加錯，導致墜毀，又是4人喪生。

V-22的最大問題——渦流環

機械問題和軟件問題給以一定的時間、資金和試驗，總是能夠解決的，但渦流環是一個大得多的問題。直升機在下降過程中，如果下降速度過快，旋翼會進入自己的下洗氣流，旋翼產生的升力會驟然減小，好像汽車輪子打滑一樣。這時，加大旋翼功率只有壞事，直升機會不可控制地急速下滑。進入渦流環有時可能不是一路下滑，而是在下滑過程中劇烈地起伏。如果發動機功率保持不變，旋翼升力變化可以達到正負30％以上。一旦進入渦流環，如果直升機有一定的高度的話，應該減小旋翼功率，并設法壓機頭以獲取一定的前進速度，改出渦流環狀態。但是進入渦流環狀態很多是在降落過程中，高度很低，成功改出殊為不易。不同的直升機和大氣條件下有不同的進入渦流環的下降速度，但若是下降過快，所有直升機都可能進入渦流環狀態。MV-22可以將發動機前傾，增加前進速度，可以相對容易地改出渦流環狀態。但MV-22的問題出在橫列雙槳布局上，兩側升力一旦出現差別，將受到機翼翼展的限制，一側進入渦流環，或兩側進入渦流環的程度不均勻，就容易導致橫滾。橫滾使得上抬的一側脫離渦流環，而下沉的一側更深地進入渦流環，進一步加劇了兩側升力的不均勻，最終導致傾覆甚至墜毀。MV-22的機翼在急速下降時，在機翼上方形成低壓區，可能也對誘發渦流環有不利影響。即使是輕度的不對稱的渦流環，也可能造成兩側發動機的升力不同步，引起不可控的橫滾。兩側不對稱的渦流環可以由強烈的局部氣流引起，也可以由附近別的直升機的下洗氣流引起，這列MV-22以密集隊形在兩棲攻擊艦甲板和登陸場起降很不利。

渦流環的問題可以通過避免下降過快和在低空低速時作過于潑辣的飛行動作而避開，但在激烈的戰斗中，這可能是不現實的要求。在阿富汗山區追繳塔利班時，美國的一架MH-47為了避開突如其來的地面火力，做緊急機動，把機尾打開的跳板上的一個“海豹”突擊隊員甩了出去。“海豹”突擊隊員都是訓練有素的，習慣于直升機做突然、猛烈的機動動作，不是那么輕易就可以甩出去的，這說明了戰斗中直升機的機動動作是多么激烈。MV-22如果做出這樣的機動的話，很可能就進入渦流環狀態了。渦流環的問題大大限制了V-22在戰斗中的劇烈機動能力，也增加了人為錯誤的機會。仿真研究表明，在發動機后傾95°、前進速度為30節時，猛拉桿可以導致每分鐘800英尺的突然下跌。此時如果猛推桿，可能導致不可控的下墜，7秒鐘內可以達到每分鐘3000英尺的下降速度。2000年的21次高空速降試驗中，7次進入渦流環狀態，最嚴重的一次橫滾幅度達到85°，下降了2000英尺后才改出，但是MV-22的典型作戰飛行高度只有1000英尺。

渦流環問題幾乎槍斃了V-22，但V-22已經吃掉天文數字的投資，歷年低速生產的近百架飛機直接庫存，好些全新的飛機已經貯存了近10年，正等待重見天日，重新研制一架直升機在時間和資金上都不現實。海軍陸戰隊的CH-46和CH-53已經長期超齡服役，也等不及了。經過號稱歷史上最全面的測試，V-22還是照原樣投產，只是增加了對進入渦流環狀態的警告，并強化對飛行員的訓練。

V-22的其他問題

原則上，V-22任一發動機可以通過兩根半軸同時驅動兩側旋翼，可一旦有一臺發動機故障，MV-22可能立即失穩，根本不給系統以連接兩個半軸的時間。如果驅動旋翼的齒輪箱受損，即使半軸連起來了也不頂用。即使發動機正常工作，沉重的發動機離重心太遠，像扁擔挑起的一對啞鈴，在中等大小的艦船上，海浪造成的橫搖可能影響MV-22的穩定起降。同樣的問題在CH-46那樣的縱列雙槳上不突出，因為前后旋翼的間距沒有MV-22那么大，旋翼離重心的距離近，飛機的縱向穩定性也自然比橫向穩定性要好。由于美國的航母或兩棲攻擊艦都是右島設計，海軍和海軍陸戰隊的直升機一般從左舷著艦或離艦，這樣就會有一段時間右旋翼在甲板上方，旋翼的升力得到地面效應的加強，但左旋翼在水面上方，地效大大削弱，造成左右的升力不平衡。試飛中發現，這樣的不平衡可以導致飛機在瞬時內向左翻滾達30°以上，必須急劇加大左發動機功率來恢復平衡。通過訓練和嚴格遵守操作規程，這個問題是可以得到解決的，但在戰時高強度起落作業時，人為錯誤的概率大大增加，出事故的可能性也大大增加。

傾轉旋翼飛機的另一個特點是旋翼尺寸比同級的直升機小，這樣，為了產生同樣的升力，旋翼的下洗氣流要比一般的直升機強烈、集中得多。MV-22的下洗氣流比類似尺寸的CH-46要強3倍，達到90節，所以離機的人員必須沿一條特定的路線離開，或者就地臥倒，否則強烈的下洗氣流會把人吹得根本無法站立或行走，甚至在試驗中出現把衣服卷走的事，所以MV-22索性不設機艙側門，而只提供帶跳板的尾門。強烈下洗氣流的另一個問題是在野外起降的時候，容易將地面砂石、雜物卷向機身，造成損壞。這是MV-22的旋冀在機身兩側帶來的特有的問題，一般直升機的旋翼在頭頂，下洗氣流沖刷機身之后，反而將地面雜物吹離機身。在砂土大的地方野外起降，強烈的下洗氣流會卷起強烈的沙塵暴，嚴重影響視線，影響飛行安全，也大大增加機械的磨損。MV-22的操作手冊要求飛行員作“無懸停”降落，這不是什么時候都容易做到的。較小的旋翼使MV-22在失去動力時自旋著陸變為不可能，風車狀態的旋翼無法提供足夠的升力，使MV-22以安全的速度接地。MV-22操作手冊明文規定：嚴格禁止自旋著陸，嚴格禁止無動力滑翔，嚴格禁止多軸(指在拉升的同時作滾轉之類的在幾個方向上的同時機動)劇烈機動動作。

但是MV-22的旋翼又比一般螺旋槳大得多，固定翼狀態時，旋翼翼尖的下端遠遠低于機腹，一旦發動機短艙的傾轉機構發生故障，發動機將無法直立起來，MV-22將不可能正常著陸，只有冒險在水上迫降，在陸地上就只有自祈多福了。

用于突擊機降的直升機通常都在機側滑門邊安裝機槍，用以提供壓制火力，也不影響滑門的開關。MV-22沒有側門，而且發動機短艙和旋翼將正好在側面機槍的射界正中，所以沒有辦法使用側射機槍。為了解決火力支援的問題，MV-22最初打算在機頭下安裝一挺旋轉機槍，由副駕駛控制。這有兩個問題：一是副駕駛在快速降落的過程中，是正駕駛的關鍵助手，MV-22容易進入渦流環，副駕駛的作用更重要，再要兼管射擊，實在是勉為其難了；二是機頭機槍難以為從機尾登機或離機的士兵提供火力支援。一隊MV-22突擊機降時，如果只靠機頭機槍，也難以在空中對整個著陸場實行全方位的火力壓制。尾門上不是不可以安裝機槍，但影響人員、車輛進出。尾門兩側也沒有合適的地方裝機槍。目前所有圖片中，V-22都是無武裝的。

MV-22只能從尾門進出給突擊機降帶來問題。對槍炮這樣的直射武器來說，在一定的距離內，目標遠點近點，瞄準了還能打個八九不離十；但是角度差了一點，就失之毫厘差之千里了。所以直升機在敵前突擊機降時，應該盡量避免面對或背對敵人陣地進入著陸場。從機降步兵的角度來說，他希望面對敵人陣地躍出直升機，這樣可以立即臥倒，立即觀察敵情，同時用手中的武器還擊。正面臥倒，暴露的面積也最小。但是MV-22從側面進入，士兵必須從尾門進出時，就地臥倒要側面對著敵人，既不便觀察和戰斗，又增加暴露的面積，所以必須轉一個身才能臥倒，不必要地增加士兵暴露于敵人火力之下又不能有效還擊的時間。接應地面人員時，地面人員也要轉一個彎才能登機。相比之下，一般直升機從側門進出，有利于飛行員在不斷保持觀察戰場態勢的同時，快速進入和退出著陸場，也方便機上人員直接躍出臥倒，或地面人員直接奔跑過來登機。

MV-22沒有側門也給用繩纜滑降帶來困難。滑降可以在懸停中進行，節約時間，也不要求有平整的著陸場，為特種部隊和機降部隊所喜愛。但是MV-22只能從尾門滑降，兩邊無遮無攔的，不大安全，也不像很多直升機可以從兩側同時滑降。

MV-22的最大優點就是速度快。海軍陸戰隊的攻擊直升機是AH-1“眼鏡蛇”，速度根本跟不上MV-22，在可預見的將來也沒有任何攻擊直升機可以跟得上MV-22。這樣，MV-22要么做光桿司令，這樣危險極大；要么降低速度，和AH-1起行動，這樣MV-22的速度優勢將蕩然無存。AV-8“鷂”式戰斗機的速度倒是夠了，但AV-8的火力、裝甲和價格都不適合用于伴隨MV-22的刺刀見紅的近距火力支援。

MV-22的速度是其生存力的主要來源，但MV-22的速度在固定翼狀態下才能發揮出來，在直升機狀態下MV-22的速度并沒有優勢。但是MV-22的旋翼比一般螺旋槳大得多，使MV-22在樹梢高度只能以直升機狀態飛行，削弱了MV-22的速度優勢。如果從較高高度進入著陸場；可以高速進入是一個優點，固定冀狀態噪聲較低是另一個優點，但從固定翼狀態向直升機狀態轉換需要至少十幾秒，著陸下降的過程也要延長，并不見得增加生存力。

MV-22的占地按設計應該不超過CH-46的占地，但實際上接近CH-53的占地，這給艦上機庫內載機數量帶來很大的問題。據說美國正在考慮建造更大的兩棲攻擊艦，以容納足夠數量的MV-22。這有點削足適履了。即使艦上空間的問題解決了，MV-22的十字形布局在著陸場也占用比常規直升機多得多的空間，給窄小場地密集機降帶來困難。

V-22等待輝煌

MV-22首飛成功15年了，海軍陸戰隊也幾次宣布MV-22已經達到試驗要求，即將開始全速生產云云，但MV-22仍然處于時斷時續的低速生產階段，作為一架“低到中等”技術風險的戰術飛機，這實在是過分了。MV-22的單機價格最初定為4100萬美元，但是2002年的實際采購價格已經達到1.15億美元，大批生產也不大可能降到原先預計的4100萬。MV-22計劃每年消耗近20億美元，超過了80～90年代海軍陸戰隊每年的總采購費，但直到2006年3月才組建第一個作戰中隊。已經服役的MV-22還是遠水解不了急需各種直升機的伊拉克和阿富汗的近渴，相比之下，F-18E在作戰評估階段就投入到阿富汗作實戰試驗了。美國總統直升機專機“海軍陸戰隊一號”更新時沒有選用美國直升機工業之花MV-22，而是選用英國-意大利的EH-101，這里面也是耐人尋味。

MV-22的設計理念是十分先進的，問題出在MV-22的設計理念和主要用戶海軍陸戰隊的戰術要求不盡相符。傾轉旋翼飛機的最大優點是速度和航程，但不是在樹梢高度上作直升機特有的非常規機動。傾轉旋冀飛機可以成為優秀的可以垂直起落的固定翼飛機，但海軍陸戰隊需要的是能夠作為固定翼飛機飛行的直升機。兩者的差別似乎細微，但失之毫厘，差之千里。如果把MV-22放大，將其作為CH-53的后繼，主要用于對已經奪占的橋頭堡大量運送增援的人員和物資，而不是作為突擊機降的開路先鋒，效果可能會好很多。勉強把MV-22作為突擊機降用的直升機，可能成為一個削足適履和“好心功、壞事”的典范。說MV-22是雞肋可能有失厚道，MV-22的種種技術問題或許最終會得到解決，可能歷經磨難后，會像“鷂”式戰斗機一樣，最終出落成一種優秀的飛機。