新構(gòu)型高速旋翼機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

摘 要：新構(gòu)型高速旋翼機(jī)通過構(gòu)型革新，在保留直升機(jī)使用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提高飛行速度，是未來直升機(jī)發(fā)展的重要方向。論文對目前世界上的新構(gòu)型高速旋翼機(jī)進(jìn)行了簡要回顧，并結(jié)合我國實(shí)際情況，給出了發(fā)展新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的建議。

關(guān)鍵詞：構(gòu)型；高速旋翼機(jī)；發(fā)展現(xiàn)狀

Abstract：The new configuration high-speed rotorcraft with its high flight speed realized by configuration innovation is an important development direction in the future. This paper made a brief review of new configuration high-speed rotorcraft in the world， and put forward some advises for domestic rotorcraft development.

Key words：new configuration； high-speed rotorcraft； development status

1 引言

隨著軍事領(lǐng)域?qū)χ鄙龣C(jī)的速度日益苛求的要求，新構(gòu)型高速旋翼機(jī)已成為直升機(jī)技術(shù)和裝備發(fā)展的熱點(diǎn)。美，歐，俄等主要大國均積極推進(jìn)新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的技術(shù)研究和型號研制，并取得較大的突破。可以毫不夸張地說，全球正在迎來發(fā)展新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的新潮流。

2新構(gòu)型高速旋翼機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

目前新構(gòu)型高速旋翼機(jī)有美國的V-22，S-97，SB>1，V-280，歐洲的AW609，X3，RACER，NGCTR以及俄羅斯的米-X1，卡-90，卡-92，米-24PSV。

2.1美國新構(gòu)型高速旋翼機(jī)多型號齊頭并進(jìn)

除了在役的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)V-22“魚鷹”，美國目前正在研制最新的高速旋翼機(jī)S-97，SB>1以及V-280。S-97和V-280分別于2015年5月和2017年12月完成首飛。SB>1預(yù)計(jì)于2018年完成首飛。

2.1.1 S-97

S-97“侵襲者”直升機(jī)是美國西科斯基公司在X-2技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的基礎(chǔ)上研發(fā)的一款新型高速直升機(jī)。

S-97項(xiàng)目于2010年9月啟動，項(xiàng)目總投入了2億美元，其中，西科斯基公司自行籌資75%，其它公司籌資25%。

S-97擁有電傳操控和主動振動控制技術(shù)，能夠有效降低所受阻力，減少聲學(xué)特征，并提高巡航速度。S-97的巡航速度能達(dá)到每小時407千米，是同類直升機(jī)的兩倍。S-97設(shè)計(jì)最大飛行速度為480千米/小時，在高溫條件下，其懸停高度達(dá)到3048米。S-97還具有良好的機(jī)動性，其轉(zhuǎn)彎過載能拉到三個G。

2015年5月22日，S-97原型機(jī)在西科斯基公司佛羅里達(dá)州西棕櫚灘工廠完成首飛。

2.1.2 SB>1

2013年，美國陸軍提出“未來垂直起降飛行器”（FVL）項(xiàng)目。通過該項(xiàng)目，美陸軍希望可整合并更換陸軍現(xiàn)有包括“黑鷹”，“阿帕奇”，“奇努克”和“基奧瓦”直升機(jī)。

各大直升機(jī)制造商都對FVL計(jì)劃給予極大地關(guān)注。波音和西科斯基公司聯(lián)合推出的復(fù)合式直升機(jī)SB>1，貝爾直升機(jī)公司推出V-280“勇士”第三代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。

SB>1 吸取了X2和S-97旋翼系統(tǒng)工作的經(jīng)驗(yàn)。SB>1的槳葉平面形狀和翼形與S-97類似。但是，由于更大的商載要求，SB>1的旋翼直徑更大，SB>1的一些性能目標(biāo)也與S-97不同。SB>1還包括手動槳葉折疊，這是目前S-97 上沒有的。折疊特征和不同的槳轂和槳葉接口結(jié)合使得SB>1與 S-97翼形分布不同。SB>1 的槳葉在尺寸上接近UH-60M的槳葉，在設(shè)計(jì)上接近S-97。SB>1的速度可達(dá)463千米/小時。

13.6噸級的SB>1 “聯(lián)合多任務(wù)旋翼機(jī)”技術(shù)驗(yàn)證機(jī)將在靠近佛羅里達(dá)西棕櫚海岸的西科斯基研發(fā)飛行中心進(jìn)行組裝和實(shí)驗(yàn)。預(yù)計(jì)將于2018年實(shí)現(xiàn)首飛。

2.1.3 V-280“勇士”

V-280“勇士”是貝爾直升機(jī)公司繼V-22“魚鷹”成功以后，推出的另一個FVL方案，屬于第三代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。

V-280“勇士”外形與V-22十分相像，但它不是V-22的簡單改進(jìn)升級，而是吸取了該公司研制傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)幾十年的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行全新設(shè)計(jì)的成果。V-280“勇士”最顯著的特點(diǎn)是發(fā)動機(jī)短艙由傾轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ǎ惨硪埠喕蒝形。V-280還取消了V-22的背開式跳板尾門設(shè)計(jì)，改為UH-60的對開式設(shè)計(jì)，其寬度達(dá)到1.8米的機(jī)艙側(cè)門能夠使乘客可以快速地進(jìn)出。

V-280能夠很好地滿足美國陸軍對于高速飛行能力的需求。V-280在35℃的高溫環(huán)境下，無地效懸停高度可達(dá)1830米，在保持518米/時巡航速度條件下作戰(zhàn)航程可以達(dá)到930～1480千米；其無空中加油情況下最大航程可以達(dá)到3900千米，具備出色的全球自部署能力。

該計(jì)劃在2013年首次曝光，并于2017年12月在得克薩斯州阿馬里洛市成功首飛。

2.2 歐洲新構(gòu)型高速旋翼機(jī)穩(wěn)步推進(jìn)

歐洲新構(gòu)型高速旋翼機(jī)主要包括X3，AW609，空客直升機(jī)公司的RACER“競速者”直升機(jī)，以及萊昂納多公司最新推出的下一代民用傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)NGCTR。

2.2.1 X3

X3是空客直升機(jī)公司推出的新型混合式直升機(jī)。

2010年9月6日，X3技術(shù)驗(yàn)證機(jī)在法國政府武器裝備部的Istres基地成功首飛。除了直升機(jī)的旋翼系統(tǒng)，X3機(jī)身兩側(cè)還配備了2個拉近式螺旋槳，后部安裝了1個平尾以及帶方向舵的雙垂尾，這種構(gòu)型能夠使得飛行器在具備直升機(jī)性能的同時，又具備螺旋槳飛機(jī)的速度。

2013年X3復(fù)合式直升機(jī)在飛行試驗(yàn)中創(chuàng)造了直升機(jī)飛行速度世界紀(jì)錄，平飛速度達(dá)到了487千米/小時。

2.2.2 RACER

在 “潔凈天空” 2研究計(jì)劃的框架下，空客直升機(jī)公司于2017年6月推出“競速者”（RACER）直升機(jī)。“競速者”（RACER）巡航速度達(dá)到407千米/小時，航程達(dá)到740千米。

“競速者”基本承襲了X3驗(yàn)證機(jī)的總體構(gòu)型，但與X3驗(yàn)證機(jī)直接利用了多個平臺的主要部件不同，“競速者”屬于全新設(shè)計(jì)，尺寸與新型160中型雙發(fā)直升機(jī)相似。更為重要的是，“競速者”驗(yàn)證機(jī)在氣動設(shè)計(jì)方面應(yīng)用了多項(xiàng)突破性技術(shù)，將顯著提升總體性能。

RACER“競速者”將于2018年進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)計(jì)評估，預(yù)計(jì)2019年開始總裝，2020年完成首飛。

2.2.3 NGCTR

2017年，在“潔凈天空”2 高速旋翼機(jī)創(chuàng)新飛行器驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目支持下，萊昂納多公司（原阿古斯塔？韋斯特蘭）推出了其下一代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)產(chǎn)品——20座級下一代民用傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)NGCTR。

NGCTR設(shè)計(jì)巡航速度超過555千米/小時，主要目標(biāo)定位于人員運(yùn)輸，海岸巡邏，災(zāi)難援助以及搜索救援。NGCTR將配備增壓客艙，能在7.6千米高度巡航，并擁有創(chuàng)新推動旋翼設(shè)計(jì)，最新幾何形狀機(jī)翼，優(yōu)化的發(fā)動機(jī)構(gòu)型，精益制造，低碳和其它最前沿的技術(shù)。

NGCTR 已于2017年完成了概念設(shè)計(jì)。2018年，工程團(tuán)隊(duì)將從概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)入初步設(shè)計(jì)階段。2019年左右，萊昂納多將開始建造系統(tǒng)測試地面設(shè)施。NGCTR計(jì)劃于2023年實(shí)現(xiàn)首飛，2030年前進(jìn)入市場。NGCTR的研發(fā)可能使歐洲在高速民用旋翼機(jī)研發(fā)競賽中獲得領(lǐng)先優(yōu)勢。

2.3俄羅斯研發(fā)新一代高速直升機(jī)

俄羅斯的新構(gòu)型旋翼機(jī)主要包括米-X1，卡-90，卡-92，米-24PSV。由于失去了俄羅斯政府的支持，之前關(guān)注度頗高的米-X1，卡-90和卡-92高速直升機(jī)概念機(jī)項(xiàng)目已經(jīng)失去了蹤影。但是，在高速直升機(jī)研究過程中取得突破的一些關(guān)鍵技術(shù)，為新一代高速直升機(jī)研制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3.1米-24PSV“先進(jìn)高速直升機(jī)”

2015年第十二屆莫斯科航展上，俄羅斯直升機(jī)公司米里設(shè)計(jì)局展示了新一代高速直升機(jī)驗(yàn)證樣機(jī)。該機(jī)在米-24“雌鹿”武裝直升機(jī)基礎(chǔ)上采用新的機(jī)體和旋翼進(jìn)行設(shè)計(jì)，被稱為米-24PSV“先進(jìn)高速直升機(jī)”。

米-24 PSV上有出諸多不同于米-24直升機(jī)的新技術(shù)，比如新旋翼槳葉氣動布局，整體式黑色玻璃駕駛艙、風(fēng)阻較小的高速氣動外形、新型克里莫夫VK-2500M型發(fā)動機(jī)等。

采用新技術(shù)后，米-24 PSV最大速度可提升13%，達(dá)到370千米/小時以上，而巡航速度也將提高30%。該旋翼技術(shù)可以用于改進(jìn)現(xiàn)役米里系列直升機(jī)，也為完全狀態(tài)的軍用高速直升機(jī)打下良好的基礎(chǔ)。完整技術(shù)狀態(tài)的新型PSV驗(yàn)證直升機(jī)預(yù)計(jì)將于2018年首飛，2022年開始進(jìn)入批生產(chǎn)階段。

3關(guān)于我國研制新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的建議

目前，國內(nèi)對新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的研究主要集中于四傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)型“藍(lán)鯨”和共軸剛性旋翼高速旋翼機(jī)構(gòu)型（ABC概念）“絕影”，在理論和試驗(yàn)方面開展了一些研究工作。

與國外相比，我國新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的研制相對落后。傾借鑒國外新構(gòu)型旋翼機(jī)研制經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國旋翼機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況，本文提出了關(guān)于我國新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的建議。

3.1制訂高速旋翼機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃

與現(xiàn)有直升機(jī)相比，新構(gòu)型高速旋翼機(jī)所涉及的原理和技術(shù)屬于創(chuàng)新性的或顛覆性的，因此，我國要研發(fā)新構(gòu)型高速旋翼機(jī)，首先要制訂頂層先導(dǎo)戰(zhàn)略規(guī)劃，以便指導(dǎo)我國高速旋翼機(jī)發(fā)展的具體實(shí)施，引導(dǎo)其循序漸進(jìn)地發(fā)展。

3.2研發(fā)新一代高氣動效率、高機(jī)動能力的旋翼

旋翼機(jī)最具特色的翼型開發(fā)和設(shè)計(jì)是支撐先進(jìn)高速旋翼機(jī)裝備研制的基礎(chǔ)。旋翼翼型是構(gòu)成旋翼機(jī)旋翼外形的基本元素，翼型的性能直接決定了旋翼的氣動效率和機(jī)動能力，而高氣動效率、高機(jī)動能力的旋翼是新一代旋翼機(jī)發(fā)展的必然趨勢。我國要研制新構(gòu)型高速旋翼機(jī)就必須先攻克高速旋翼機(jī)旋翼翼型的技術(shù)難關(guān)。

3.3待直升機(jī)設(shè)計(jì)水平提高后開發(fā)研制新構(gòu)型高速旋翼機(jī)

全新研制新構(gòu)型高速旋翼機(jī)具有性能優(yōu)異，執(zhí)行任務(wù)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將會成為我國研制新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的重要研制方式。因此，可以待我國直升機(jī)總體設(shè)計(jì)水平發(fā)展成熟，旋翼機(jī)相關(guān)技術(shù)（如新旋翼，傳動系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)等）提高到一定水平后，研制全新新構(gòu)型高速旋翼機(jī)。例如，美國最新研制的新構(gòu)型高速旋翼機(jī)V-280 和SB>1。雖然V-280是新的第三代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)（第一代指具有技術(shù)驗(yàn)證性質(zhì)的XV-3和XV-15， V-22被視為第二代）。但是V-280上的許多技術(shù)都是基于V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。SB>1 也吸取了X2和S-97“襲擊者”旋翼系統(tǒng)工作的經(jīng)驗(yàn)。

4結(jié)束語

新構(gòu)型高速旋翼機(jī)是未來直升機(jī)重要的發(fā)展方向，它在未來戰(zhàn)爭中作用顯著，意義重大。時不我待，我國直升機(jī)技術(shù)科研人員要時刻跟蹤國外新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的技術(shù)動態(tài)，加大對新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的預(yù)研力度，深入研究新構(gòu)型高速旋翼機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，努力縮短我國與美歐俄高速旋翼機(jī)技術(shù)的差距。相信在不遠(yuǎn)的將來，我國高速旋翼機(jī)必將翱翔藍(lán)天。

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作者簡介：

袁華平 ，出生年月：1985年4月，性別：女，民族：漢，籍貫（精確到市）：湖北省荊門市，當(dāng)前職務(wù)：設(shè)計(jì)員，當(dāng)前職稱：工程師，學(xué)歷：碩士研究生，研究方向：情報(bào)翻譯.