旋翼世界的“奇葩”

康琳

2016年5月7日，美國亞利桑那州尤馬海軍陸戰隊基地上空白云低垂，停機坪上一個簡短的儀式正在舉行。2架來自卡曼公司的貨運直升機，正式交付美國海軍陸戰隊。與近年來名聲大噪的F-35B隱身戰斗機相比，這2個新成員可謂低調得幾乎沒幾個人認出它們。看似毫不起眼，殊不知它們卻已服役20多年。這2架新入列的直升機，很可能就此打開一扇未來航空新領域的大門。

另類的外觀

沒錯，K-MAX直升機的外觀就是如此另類，甚至有些“奇葩”， 背部高聳、上寬下窄而尾部細長，這與人們印象中的貨運載重直升機健碩威猛的外形大相徑庭。特別是機身頂部的兩副槳葉，在共軸運轉的同時又呈V字形彼此偏轉一定角度，而幾乎是直升機“標配”的尾槳，在它們身上卻神奇地消失了！初次見識這種動力布局的人，估計會懷疑這是否符合氣動布局的常理。

實際上，20世紀90年代首度公開露面時，K-MAX的旋翼布局確實令人大跌眼鏡。當今世界采用雙旋翼布局的直升機并不在少數，包括采用前后串列布局的運輸CH系列直升機、雙旋翼并列橫置布局的米-12運輸直升機，以及采用共軸上下雙槳布局的卡-50/52武裝直升機等。 K-MAX的雙槳不僅共軸布置，且兩副槳葉距離如此之近。為此，卡曼公司的設計團隊讓兩副槳葉同時反向旋轉，同時通過精心設計的控制機構，實現了雙槳錯時協調交會， 這種獨具匠心的動力布局，不僅打消了當初世人對這一“旋翼奇葩”能否順利升空的疑慮，還抵消了旋翼旋轉產生的反作用力，不但無需尾槳，還為直升機提供了充沛高效的動力和更大的載荷。

K-MAX直升機采用了新穎的V形共軸嚙合式雙槳旋翼布局，但卻對槳葉數量存在限制，兩副槳轂總共只有4片槳葉。為此，其槳葉不僅采用了輕質堅韌的新型石墨纖維，還應用了比液壓式更為先進高效的伺服操縱系統。更重要的是，K-MAX 配備的一臺霍尼韋爾渦軸發動機，最大輸出功率達1 341千瓦，結合機身優異的氣動布局，使得空重僅有2.33噸的K-MAX最大起飛質量超過5.44噸！在最為費油的直升機載重作業時，它每小時的油耗僅為370升，這一油耗水平是同級別機型中最低的。

獨創的設計

作為一款以吊運物資為主要職責的中型載重直升機K-MAX的很多設計甚為獨到。例如，其機身正截面呈V字形，這為駕駛員向下探視提供了良好視野，以便觀察機身下方吊運情況；主起落架的位置也十分特別，安裝在向機身左右兩側探出的橫梁頂端，橫向輪距達2米，而前起落架則位于突出的機鼻下方頂端，這在起降吊運作業時極大提高了直升機的穩定性。

然而K-MAX的獨到之處不僅限于此，更令人稱奇的是，被譽為“飛行卡車”的直升機，完全可以搖身一變成為一種“無人飛行卡車”。卡曼公司借助與美國軍工巨頭洛克希德-馬丁公司的合作，推出了基于K-MAX的自主貨物投送系統。乍一聽很玄乎，說白了就是“無人駕駛版K-MAX”。K-MAX無人型運輸直升機采用GPS導航，可由基地控制人員通過任務計劃隨時遙控切換無人和有人控制模式，同時還能保證固有而成熟的飛行與載貨能力。早在2011年底，美國海軍陸戰隊就在阿富汗的前沿基地部署了2架無人型運輸直升機，供實戰測試評估，這也是美軍第一種部署在戰區的無人運輸直升機。事實證明，對于執行那些分散、繁重而危險的高海拔山地條件下戰區運輸任務，無人版K-MAX可謂得心應手。

面對擁有如此之多“功能標簽”的 K-MAX，你是不是很自然地對它的出身產生了濃厚興趣。到底是一家怎樣的公司，得以設計出這樣一款特立獨行而又性能超群的先進直升機呢？

研制K-MAX直升機的，正是總部位于美國康涅狄格州的卡曼宇航公司。在第二次世界大戰剛剛結束不久的1945年底，公司創始人、年僅26 歲的查爾斯卡曼先生，以區區2 000美元注冊資金創辦卡曼飛機公司，幾乎是白手起家。最初的卡曼名為“飛機公司”， 其實只能制造早期直升機上的伺服襟翼控制系統，而當時公司所有的設備和固定資產加在一起，還不到5 000美元，起步可謂艱辛。

零傷亡的世界紀錄

很快，卡曼和他的公司便顯現出在直升機研制領域的巨大潛力。出于對旋翼航空器的濃厚興趣，卡曼厚積薄發，于1947年成功推出旗下首款直升機K-125，并在1949年完成了其改進型K-225，而且為自己贏得了大筆投資。在戰后卡曼以每架2.5萬美元的價格賣給軍方3架K-225直升機，初戰告捷。不過，卡曼并未就此止步。1951年，卡曼把波音 YT50發動機裝在了自己的K-225直升機上，使其成為當時世界上首款渦軸直升機。兩年后，卡曼又研制出世界上首款雙發直升機，而且嘗試著將其改裝為一款無人直升機，并進行了一系列試驗。1953年，卡曼拿到了美國空軍、海軍和海軍陸戰隊的大筆“哈士奇”直升機訂單。340架的巨大產量足以證明這一機型的成功。更具意義的是，有賴于卡曼的優異設計，“哈士奇”至今保持著軍用直升機服役期內唯一零事故、零傷亡的世界紀錄！

在不到10年里，卡曼和他的飛機公司能取得如此令人矚目的成就。1957年，對卡曼和他的公司而言意義非凡。他們的無人駕駛直升機成功試飛，當時美國多家電視臺對此進行了現場直播，一度在美國民眾中引起轟動。在新型航空材料的研制領域，卡曼公司同樣成績顯著。其不僅參與了美國空軍一種早期傾轉旋翼機原型機試飛項目，還成功研制出世界上首個全復合材料主旋翼槳葉。后來，卡曼公司的全復合材料旋翼槳葉得到了大筆訂單，廣泛裝備在“眼鏡蛇”武裝直升機上，產量達5 000套之巨！而在機械傳動系統領域，卡曼公司也有著極為敏銳的商業嗅覺，很快開發出自己的拳頭產品，可大量替代原有航空和機械設備上同類部件的聯軸器及航空自潤滑軸承。這一系列嘗試為卡曼公司帶來了巨大的商業成功，后來這些業務干脆從卡曼獨立出去成立了新的公司。

無人直升機的未來方向

在大半個世紀的發展中，卡曼帶領他的公司在從事直升機研制的同時，也不斷探索新的領域。通過不斷的業務拓展與并購，今天的卡曼集團擁有航宇和工業流通兩大分部，全球員工超過5 300名。1996年，美國前總統克林頓親自為卡曼頒發了象征全美最高科技成就的美國國家科技獎章。

K-MAX無人運輸直升機的確代表了未來直升機市場的一個重要方向：在威脅巨大、敵情不明的地面戰場上，把繁重而多樣化的彈藥、物資運輸任務交給無人貨運直升機，可以構建低成本、零傷亡、高精確性的任務能力；另一方面，生機勃勃的民用航空領域，諸如森林消防、災區搜救、危險化學品處置等場合，都是無人貨運直升機大顯身手的舞臺。從2011年底在阿富汗開始執行無人貨運任務起，到2013年初K-MAX 的無人版運輸直升機已累計執行1 000次以上的無人貨運任務。自2013年巴黎航展上公開展示后，國際客戶對K-MAX的興趣空前高漲，美國陸軍和海軍也表示了采購意愿。