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美军打造未来战机兼具空中悬停与高速飞行能

发布时间:2019-06-09 02:05:12
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一种飞行器能否同时具备空中悬停与高速飞行两种性能?对于这样一个几十年没有解决的问题,现在去进行探索求得一个目标真的有意义吗?对于美国国防部预先研究计划局(DARPA)来说,答案当然是肯定的。DARPA目前正在就研制新的垂直起降飞行器(VTOL)进行招标,新的飞行器将兼具直升机的低速灵活性和固定翼飞机的高速性能。

关于上述招标,DARPA的目标是用52个月的时间制造一款新的VTOL型X飞机,资金投入为1.3亿美元。DARPA希望竞标者能提供一些全新的设计概念,而不是对已有设计概念的简单重复和修改。

DARPA的高要求

不久前,曾担任西科斯基公司X2技术验证机项目主管的阿什什·巴盖跳槽到DARPA担任新的X飞机项目负责人,从中也许能看出DARPA的一些思路。共轴双旋翼布局的X2技术验证机西科斯基公司是20世纪70年代研制的XH-59“先进桨叶概念”验证机的改进型,后者因为飞行员负荷过大、油耗高、桨叶震颤等原因而被半道废弃,而上述问题现在已经不成为问题。

据巴盖介绍,DARPA对于新的X飞机的要求非常简单,即新颖的气动布局、能够支撑新气动布局的机载系统、良好的操纵性能和效率。DARPA要求新的X飞机设计一定要简洁,而不是为了满足技术上的要求而将各种功能进行“堆砌”使飞机变得无比复杂。具体而言,新的X飞机的飞行速度不低于540千米/时,悬停效率控制在25%,悬停时的升阻比不低于10,有效载荷不得低于起飞重量的40%,即对于验证机而言要达到4.5~5.3吨。传统布局的直升机速度一般在280~320千米/时,西科斯基公司的X2采用刚性旋翼和推进式螺旋桨复合布局,速度可以达到460千米/时,而贝尔公司之前研制的XV-15倾转旋翼机的最大速度可以达到540千米/时(后来的V-22速度有所降低)。但是,如何将速度提升与悬停效率和直升机低速性能结合起来,却一直进展缓慢。

曾经的努力

在新的X飞机招标中,DARPA还希望引进非本土企业参与竞争。在这之前,DARPA已经对阿古斯塔·韦斯特兰公司的几个设计方案进行过研究,包括名为“Project Zero”的电动倾转旋翼机计划,该项目的很多技术创新和指标都比较符合DARPA的要求。

西科斯基公司早年的X-wing验证机项目的目标是使飞行速度突破740千米/时(约合400节),该验证机采用了“停转旋翼”结构,主旋翼能使飞机像直升机一样垂直起飞,一旦达到足够大前飞速度之后旋翼就停止转动,像一副X型的固定翼。刚性设计的主旋翼采用了环流控制系统,依靠从旋翼桨叶后缘吹出的压缩空气对桨叶进行控制。但是,X-wing验证机还没有达到目标速度就于1988年被取消了。

波音公司曾经研制的X-50A鸭式旋翼验证机的目标是速度达到700千米/时,该验证机采用波音独创的反作用驱动旋翼系统,这套旋翼系统可以在旋翼和固定翼模式间转换。2006年,X-50A在一次实验中坠毁,整个项目被迫结束。2009年,DARPA资助波音开始了先进停止倾斜翼验证机项目,该验证机采用了可停止/折叠倾斜翼,设计最高速度为580千米/时。2011年,设计模型进行了风洞测试,但是原型机一直没有制造出来。

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