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(zhàn)隊(duì)基地上空白云低垂，停機(jī)坪上一個(gè)簡短的儀式正在舉行。2架來自卡曼公司的貨運(yùn)直升機(jī)，正式交付美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)。與近年來名聲大噪的F-35B隱身戰(zhàn)斗機(jī)相比，這2個(gè)新成員可謂低調(diào)得幾乎沒幾個(gè)人認(rèn)出它們?？此坪敛黄鹧?，殊不知它們卻已服役20多年。這2架新入列的直升機(jī)，很可能就此打開一扇未來航空新領(lǐng)域的大門。

另類的外觀

沒錯(cuò)，K-MAX直升機(jī)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(xì)長，這與人們印象中的貨運(yùn)載重直升機(jī)健碩威猛的外形大相徑庭。特別是機(jī)身頂部的兩副槳葉，在共軸運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)又呈V字形彼此偏轉(zhuǎn)一定角度，而幾乎是直升機(jī)“標(biāo)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(jì)會懷疑這是否符合氣動布局的常理。

實(shí)際上，20世紀(jì)90年代首度公開露面時(shí)，K-MAX的旋翼布局確實(shí)令人大跌眼鏡。當(dāng)今世界采用雙旋翼布局的直升機(jī)并不在少數(shù)，包括采用前后串列布局的運(yùn)輸CH系列直升機(jī)、雙旋翼并列橫置布局的米-12運(yùn)輸直升機(jī)，以及采用共軸上下雙槳布局的卡-50/52武裝直升機(jī)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(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)讓兩副槳葉同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過精心設(shè)計(jì)的控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了雙槳錯(cuò)時(shí)協(xié)調(diào)交會， 這種獨(dú)具匠心的動力布局，不僅打消了當(dāng)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(zhuǎn)產(chǎn)生的反作用力，不但無需尾槳，還為直升機(jī)提供了充沛高效的動力和更大的載荷。

K-MAX直升機(jī)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(shù)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(zhì)堅(jiān)韌的新型石墨纖維，還應(yīng)用了比液壓式更為先進(jìn)高效的伺服操縱系統(tǒng)。更重要的是，K-MAX 配備的一臺霍尼韋爾渦軸發(fā)動機(jī)，最大輸出功率達(dá)1 341千瓦，結(jié)合機(jī)身優(yōu)異的氣動布局，使得空重僅有2.33噸的K-MAX最大起飛質(zhì)量超過5.44噸！在最為費(fèi)油的直升機(jī)載重作業(yè)時(shí)，它每小時(shí)的油耗僅為370升，這一油耗水平是同級別機(jī)型中最低的。

獨(dú)創(chuàng)的設(shè)計(jì)

作為一款以吊運(yùn)物資為主要職責(zé)的中型載重直升機(jī)K-MAX的很多設(shè)計(jì)甚為獨(dú)到。例如，其機(jī)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(jī)身下方吊運(yùn)情況；主起落架的位置也十分特別，安裝在向機(jī)身左右兩側(cè)探出的橫梁頂端，橫向輪距達(dá)2米，而前起落架則位于突出的機(jī)鼻下方頂端，這在起降吊運(yùn)作業(yè)時(shí)極大提高了直升機(jī)的穩(wěn)定性。

然而K-MAX的獨(dú)到之處不僅限于此，更令人稱奇的是，被譽(yù)為“飛行卡車”的直升機(jī)，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(tǒng)。乍一聽很玄乎，說白了就是“無人駕駛版K-MAX”。K-MAX無人型運(yùn)輸直升機(jī)采用GPS導(dǎo)航，可由基地控制人員通過任務(wù)計(jì)劃隨時(shí)遙控切換無人和有人控制模式，同時(shí)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(zhàn)隊(duì)就在阿富汗的前沿基地部署了2架無人型運(yùn)輸直升機(jī)，供實(shí)戰(zhàn)測試評估，這也是美軍第一種部署在戰(zhàn)區(qū)的無人運(yùn)輸直升機(jī)。事實(shí)證明，對于執(zhí)行那些分散、繁重而危險(xiǎn)的高海拔山地條件下戰(zhàn)區(qū)運(yùn)輸任務(wù)，無人版K-MAX可謂得心應(yīng)手。

面對擁有如此之多“功能標(biāo)簽”的 K-MAX，你是不是很自然地對它的出身產(chǎn)生了濃厚興趣。到底是一家怎樣的公司，得以設(shè)計(jì)出這樣一款特立獨(dú)行而又性能超群的先進(jìn)直升機(jī)呢？

研制K-MAX直升機(jī)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(zhàn)剛剛結(jié)束不久的1945年底，公司創(chuàng)始人、年僅26 歲的查爾斯卡曼先生，以區(qū)區(qū)2 000美元注冊資金創(chuàng)辦卡曼飛機(jī)公司，幾乎是白手起家。最初的卡曼名為“飛機(jī)公司”， 其實(shí)只能制造早期直升機(jī)上的伺服襟翼控制系統(tǒng)，而當(dāng)時(shí)公司所有的設(shè)備和固定資產(chǎn)加在一起，還不到5 000美元，起步可謂艱辛。

零傷亡的世界紀(jì)錄

很快，卡曼和他的公司便顯現(xiàn)出在直升機(jī)研制領(lǐng)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(fā)，于1947年成功推出旗下首款直升機(jī)K-125，并在1949年完成了其改進(jìn)型K-225，而且為自己贏得了大筆投資。在戰(zhàn)后卡曼以每架2.5萬美元的價(jià)格賣給軍方3架K-225直升機(jī)，初戰(zhàn)告捷。不過，卡曼并未就此止步。1951年，卡曼把波音 YT50發(fā)動機(jī)裝在了自己的K-225直升機(jī)上，使其成為當(dāng)時(shí)世界上首款渦軸直升機(jī)。兩年后，卡曼又研制出世界上首款雙發(fā)直升機(jī)，而且嘗試著將其改裝為一款無人直升機(jī)，并進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。1953年，卡曼拿到了美國空軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的大筆“哈士奇”直升機(jī)訂單。340架的巨大產(chǎn)量足以證明這一機(jī)型的成功。更具意義的是，有賴于卡曼的優(yōu)異設(shè)計(jì)，“哈士奇”至今保持著軍用直升機(jī)服役期內(nèi)唯一零事故、零傷亡的世界紀(jì)錄！

在不到10年里，卡曼和他的飛機(jī)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(jī)成功試飛，當(dāng)時(shí)美國多家電視臺對此進(jìn)行了現(xiàn)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(lǐng)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(zhuǎn)旋翼機(jī)原型機(jī)試飛項(xiàng)目，還成功研制出世界上首個(gè)全復(fù)合材料主旋翼槳葉。后來，卡曼公司的全復(fù)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(jī)上，產(chǎn)量達(dá)5 000套之巨！而在機(jī)械傳動系統(tǒng)領(lǐng)域，卡曼公司也有著極為敏銳的商業(yè)嗅覺，很快開發(fā)出自己的拳頭產(chǎn)品，可大量替代原有航空和機(jī)械設(shè)備上同類部件的聯(lián)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(yè)成功，后來這些業(yè)務(wù)干脆從卡曼獨(dú)立出去成立了新的公司。

無人直升機(jī)的未來方向

在大半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展中，卡曼帶領(lǐng)他的公司在從事直升機(jī)研制的同時(shí)，也不斷探索新的領(lǐng)域。通過不斷的業(yè)務(wù)拓展與并購，今天的卡曼集團(tuán)擁有航宇和工業(yè)流通兩大分部，全球員工超過5 300名。1996年，美國前總統(tǒng)克林頓親自為卡曼頒發(fā)了象征全美最高科技成就的美國國家科技獎?wù)隆?/p>

K-MAX無人運(yùn)輸直升機(jī)的確代表了未來直升機(jī)市場的一個(gè)重要方向：在威脅巨大、敵情不明的地面戰(zhàn)場上，把繁重而多樣化的彈藥、物資運(yùn)輸任務(wù)交給無人貨運(yùn)直升機(jī)，可以構(gòu)建低成本、零傷亡、高精確性的任務(wù)能力；另一方面，生機(jī)勃勃的民用航空領(lǐng)域，諸如森林消防、災(zāi)區(qū)搜救、危險(xiǎn)化學(xué)品處置等場合，都是無人貨運(yùn)直升機(jī)大顯身手的舞臺。從2011年底在阿富汗開始執(zhí)行無人貨運(yùn)任務(wù)起，到2013年初K-MAX 的無人版運(yùn)輸直升機(jī)已累計(jì)執(zhí)行1 000次以上的無人貨運(yùn)任務(wù)。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。