性能出色

溫杰

3月初，美國(guó)極光飛行科學(xué)公司（簡(jiǎn)稱極光公司）完成了XV-24A縮比驗(yàn)證機(jī)的飛行測(cè)試計(jì)劃，在美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局（DARPA）的“垂直起降試驗(yàn)機(jī)”（VTOLX-Plane，VXP）計(jì)劃發(fā)展中邁出了重要一步。盡管這架概念機(jī)的連續(xù)飛行時(shí)間只有5分鐘，但實(shí)現(xiàn)了全尺寸飛機(jī)需要的傾轉(zhuǎn)機(jī)翼/傾轉(zhuǎn)鴨翼構(gòu)型、空氣動(dòng)力布局、航空電子架構(gòu)、飛行控制算法和軟件等一系列關(guān)鍵技術(shù)。

一年前，DARPA經(jīng)過全面對(duì)比和評(píng)估，在2016年3月3日將一項(xiàng)價(jià)值8940萬(wàn)美元的VTOL X-Plane計(jì)劃第二階段合同授予極光飛行科學(xué)公司，用于研制一種兼具固定翼飛機(jī)的飛行速度和直升機(jī)的敏捷性能的先進(jìn)飛行器，并將其命名為XV-24A驗(yàn)證機(jī)。按照合同，極光公司作為主承包商，將與羅羅公司和霍尼韋爾公司聯(lián)合設(shè)計(jì)和研制一架采用分布式混合電力推進(jìn)系統(tǒng)的“閃電打擊”（Lightning Strike）垂直起降技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，預(yù)計(jì)在2018年實(shí)現(xiàn)首飛。

從當(dāng)時(shí)公布的想象圖可以看出，“閃電打擊”在總體設(shè)計(jì)上就像是一架無人駕駛雙翼機(jī)，但是起飛方式又像是直升機(jī)，結(jié)合了兩者的特點(diǎn)。這種飛行器可以飛得更快和更遠(yuǎn)，在需要時(shí)可以在空中懸停，完成多種任務(wù)，無需專門準(zhǔn)備著陸區(qū)域。“閃電打擊”方案的創(chuàng)新之一是采用了蜂窩構(gòu)型的氣動(dòng)翼面設(shè)計(jì)，在上、下翼面之間集成了模塊化的涵道風(fēng)扇，可以使氣動(dòng)翼面在快速平飛、空中懸停和轉(zhuǎn)換過渡飛行等狀態(tài)下都能有效獲得氣動(dòng)升力。

在獲得DARPA正式合同后，極光公司首先采用一種稱之為“銅雀”的地面試驗(yàn)臺(tái)和一架20%縮比驗(yàn)證機(jī)來證明“閃電打擊”驗(yàn)證機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)型。這架縮比驗(yàn)證機(jī)采用了類似全尺寸“閃電打擊”的航空電子系統(tǒng)和飛行控制律，將驗(yàn)證從懸停模式轉(zhuǎn)換到前飛模式，以及反向轉(zhuǎn)換的能力。

一年后，“閃電打擊”縮比驗(yàn)證機(jī)成功實(shí)現(xiàn)了首飛。2017年3月29日，在一個(gè)未公開的軍方試驗(yàn)場(chǎng)該驗(yàn)證機(jī)首次升空，旨在驗(yàn)證全新的氣動(dòng)構(gòu)型方案和復(fù)雜的飛行控制系統(tǒng)。在地面人員的控制下，縮比驗(yàn)證機(jī)驗(yàn)證了起飛、懸停以及著陸等一系列飛行動(dòng)作，證明了飛行控制與氣動(dòng)設(shè)計(jì)都達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。極光公司的創(chuàng)新設(shè)計(jì)首次驗(yàn)證了如何使用同步式電力推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式混合動(dòng)力推進(jìn)，有望將較快飛行速度和垂直起降能力集于一身，在總體性能方面實(shí)現(xiàn)突破。

這架縮比樣機(jī)采用了增材制造（3D打?。┘夹g(shù)，由碳纖維和熔融沉積制造用塑料材料制成的機(jī)翼與前翼，使得飛機(jī)在擁有復(fù)雜結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)面的同時(shí)，還能降低重量，滿足了DARPA對(duì)降低風(fēng)險(xiǎn)的要求。它的尺寸只有全尺寸驗(yàn)證機(jī)的五分之一，重量大約147.5千克。

盡管“閃電打擊”驗(yàn)證機(jī)為無人駕駛平臺(tái)，但VXP計(jì)劃發(fā)展的這些技術(shù)可以很好地應(yīng)用到有人駕駛飛機(jī)上。這項(xiàng)計(jì)劃的目標(biāo)是在2018年內(nèi)完成相關(guān)的各項(xiàng)飛行試驗(yàn)。極光公司總工程師格雷厄姆·多洛澤斯基表示，“閃電打擊”驗(yàn)證機(jī)的研制目的并不是將部隊(duì)運(yùn)送到戰(zhàn)場(chǎng)或攻擊目標(biāo)，而是為了驗(yàn)證一系列新技術(shù)，如果研制工作順利達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，這項(xiàng)計(jì)劃有望生產(chǎn)出全新系列的飛行器。

目前，極光公司正在著眼于美國(guó)陸軍領(lǐng)導(dǎo)的未來垂直起降空運(yùn)（FVL）采購(gòu)計(jì)劃，旨在引入一系列遠(yuǎn)程、高速和較強(qiáng)機(jī)動(dòng)性的飛行器，有可能作為一種后繼機(jī)，在2030年替代西科斯基公司的UH-60“黑鷹”和波音公司的AI-F64阿帕奇。盡管尚未得到明確回應(yīng)，但“閃電打擊”驗(yàn)證機(jī)的無人駕駛型號(hào)可能會(huì)引起美國(guó)陸軍的興趣。

2016年5月初，美國(guó)陸軍無人機(jī)辦公室技術(shù)管理部門主管拉爾斯·埃里克森在美國(guó)直升機(jī)協(xié)會(huì)（AHS）舉行的年度國(guó)際會(huì)議上表示，美國(guó)陸軍對(duì)混合電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)非常感興趣。同時(shí)，美國(guó)陸軍還與各家承包商探討了下一代無人機(jī)的發(fā)展，希望未來裝備的無人機(jī)能具備VTOL能力。

作為一架驗(yàn)證機(jī)，“閃電打擊”的首要任務(wù)是通過飛行試驗(yàn)證明構(gòu)型方案的合理性，發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計(jì)問題，確保飛行使用的安全性。因此，美國(guó)軍方在“閃電打擊”驗(yàn)證機(jī)正式首飛前，依舊對(duì)VXP計(jì)劃保持觀望。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)最終能否成功地達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，還需要拭目以待。

編輯：石堅(jiān)