如此非主流的“鱼鹰”如何在直升机界立足?

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  近日,美国政府已经批准向印度尼西亚出售8架MV-22 Block C“鱼鹰”倾转旋翼机。美国国防安全合作局称,如果达成交易,这笔交易将达到20亿美元,并将在美国政府的对外军售程序下进行。

  MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机是V-22的衍生型号,为美国海军陆战队装备机型,可以在大型舰船与岛屿起降。V-22系列倾转旋翼机集成了直升机的起降性能与固定翼飞机的高速性能,这种设计理念是未来军用作战支援、突击运输飞行器的发展趋势。

  

  MV-22“鱼鹰”

  填补空白的“鱼鹰”

  传统直升机可以在复杂地形下起降、盘旋,但飞行速度慢、续航小;固定翼运输机虽然具有高速、远程的优势,但又不得不依赖飞机跑道起降。为了满足需求,美国贝尔公司与波音公司利用倾转旋翼技术将直升机的起降性能与固定翼飞机的速度、航程优势结合,联合研发制造了V-22“鱼鹰”倾转旋翼机。

  发动机处于垂直位置时,V-22可以像直升机一样垂直起降、悬停;起飞后,转动发动机角度,V-22还可以像螺旋桨飞机一样高速飞行,完成人员物资的远程快速投送。V-22长17.48米,高6.73米,连同旋翼宽度可达25.78米。使用两台Rolls-Royce AE1107C发动机,旋翼直径为11.6米,垂直起飞的最大起飞重量为23.86吨,最大巡航速度为500公里每小时。

  V-22设有四名机组人员,包括正、副驾驶员与两名飞行工程师,玻璃化座舱,集成化程度高,降低了飞行员的操作难度。V-22填补了军事领域空白,飞行速度是传统直升机的两倍,可搭载24名士兵。旋翼可以折叠来减小所占用的空间,部署在两栖攻击舰与航母。能够支持舰队后勤、战斗搜索、救援与特种作战行动,也可以搭载突击队员遂行登陆作战。

  

  “鱼鹰”的旋翼可以折叠

  V-22“鱼鹰”还有许多变种型号,可以改装为空中加油机、特种作战飞机等。此次印尼意向购买的MV-22倾转旋翼机是V-22衍生的海军陆战队使用型号,使用耐腐蚀的材料与涂装,用于支援部队两栖作战行动。考虑到印尼拥有大量的单独岛屿,MV-22能大幅提升印尼的两栖作战实力。

  复杂的可变旋翼与飞控系统

  旋翼系统与飞控系统是倾转旋翼机的最大技术难点。V-22的两套旋翼系统通过机翼内的连接轴相连,耦合设计使得单台发动机出现故障后另一台发动机仍可以通过动力传动来带动两台发动机,确保了飞行安全性。V-22的旋翼设有三片桨叶,旋翼直径比直升机旋翼小,但刚度强于直升机旋翼,尽可能平衡垂直起降与平直飞行两种不同姿态对动力的需求。

  在垂直起降或悬停状态,V-22需要控制两套旋翼系统完成直升机特有的机动动作,转换至前飞姿态时,两具发动机绕机翼轴向水平位置旋转,旋翼产生的向上升力逐渐转化为向前的拉力,直至完全进入由发动机产生推力、机翼产生升力的状态。整个过程需要在较短的时间内完成,两种飞行姿态的变换伴随着对旋翼系统、机翼系统的飞行控制,旋翼与襟副翼、尾翼协作维持飞行姿态。

  由此可见,V-22倾转旋翼机相当于将直升机和固定翼螺旋桨飞机两套不同的传动与飞行控制系统结合起来,两者还必须在单独工作状态与协同工作状态之间平缓切换。因此,倾转旋翼机对硬件和软件水平都有着极高的要求,也是航空工业综合实力的体现。

  

  旋翼处于垂直状态的“鱼鹰”

  未来旋翼机将如何发展

  V-22“鱼鹰”是倾转旋翼机军事应用的典范,不难想象,兼具直升机与固定翼飞机的飞行器必定是军用航空的未来走向。顺应这种趋势要么赋予固定翼飞机垂直起降的能力,或是赋予直升机远程、高速的性能。

  上世纪苏联、英国均研发了垂直起降战斗机,通过使用可旋转式发动机喷管、增设升力发动机的方式实现垂直起降,但这种方式目前只应用在战斗机,短期内无法应用于运输机等大型飞机。相比之下,倾转旋翼技术仍是实现固定翼飞行器垂直起降的现实手段。

  此外,一些国家将共轴双旋翼与推力桨技术结合应用到直升机。共轴双旋翼提供升力,两个反向转动的旋翼刚好抵消扭矩,机尾控制转向的尾桨被提供前进推力的推力桨替代,从而实现垂直起降与高速飞行。共轴双旋翼高速直升机对刚性共轴技术与飞行控制系统同样有着较高要求,目前仅有少数几个国家掌握。

  

  使用共轴双旋翼、推力桨的高速直升机

  军事小词典

  共轴双旋翼直升机,两具旋转方向相反的旋翼共用一轴的直升机,两具旋翼相互抵消扭矩,以省去控制飞行方向的尾桨。共轴双旋翼直升机飞行速度快、机动能力强,更不用担心尾桨故障导致的飞行事故。

  

  出品:科普中国军事科技前沿

  作者:李小白

  策划:赵清建

  监制:光明网科普事业部

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