新構(gòu)型高速旋翼機發(fā)展現(xiàn)狀

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

關(guān)鍵詞：構(gòu)型；高速旋翼機；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

隨著軍事領域?qū)χ鄙龣C的速度日益苛求的要求，新構(gòu)型高速旋翼機已成為直升機技術(shù)和裝備發(fā)展的熱點。美，歐，俄等主要大國均積極推進新構(gòu)型高速旋翼機的技術(shù)研究和型號研制，并取得較大的突破?？梢院敛豢鋸埖卣f，全球正在迎來發(fā)展新構(gòu)型高速旋翼機的新潮流。

2新構(gòu)型高速旋翼機發(fā)展現(xiàn)狀

目前新構(gòu)型高速旋翼機有美國的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)型高速旋翼機多型號齊頭并進

除了在役的傾轉(zhuǎn)旋翼機V-22“魚鷹”，美國目前正在研制最新的高速旋翼機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預計于2018年完成首飛。

2.1.1 S-97

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

S-97項目于2010年9月啟動，項目總投入了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，減少聲學特征，并提高巡航速度。S-97的巡航速度能達到每小時407千米，是同類直升機的兩倍。S-97設計最大飛行速度為480千米/小時，在高溫條件下，其懸停高度達到3048米。S-97還具有良好的機動性，其轉(zhuǎn)彎過載能拉到三個G。

2015年5月22日，S-97原型機在西科斯基公司佛羅里達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）項目。通過該項目，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。

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

SB>1 吸取了X2和S-97旋翼系統(tǒng)工作的經(jīng)驗。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，在設計上接近S-97。SB>1的速度可達463千米/小時。

13.6噸級的SB>1 “聯(lián)合多任務旋翼機”技術(shù)驗證機將在靠近佛羅里達西棕櫚海岸的西科斯基研發(fā)飛行中心進行組裝和實驗。預計將于2018年實現(xiàn)首飛。

2.1.3 V-280“勇士”

V-280“勇士”是貝爾直升機公司繼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。

V-280“勇士”外形與V-22十分相像，但它不是V-22的簡單改進升級，而是吸取了該公司研制傾轉(zhuǎn)旋翼機幾十年的經(jīng)驗進行全新設計的成果。V-280“勇士”最顯著的特點是發(fā)動機短艙由傾轉(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計，改為UH-60的對開式設計，其寬度達到1.8米的機艙側(cè)門能夠使乘客可以快速地進出。

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1830米，在保持518米/時巡航速度條件下作戰(zhàn)航程可以達到930～1480千米；其無空中加油情況下最大航程可以達到3900千米，具備出色的全球自部署能力。

該計劃在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)型高速旋翼機穩(wěn)步推進

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

2.2.1 X3

X3是空客直升機公司推出的新型混合式直升機。

2010年9月6日，X3技術(shù)驗證機在法國政府武器裝備部的Istres基地成功首飛。除了直升機的旋翼系統(tǒng)，X3機身兩側(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性能的同時，又具備螺旋槳飛機的速度。

2013年X3復合式直升機在飛行試驗中創(chuàng)造了直升機飛行速度世界紀錄，平飛速度達到了487千米/小時。

2.2.2 RACER

在 “潔凈天空” 2研究計劃的框架下，空客直升機公司于2017年6月推出“競速者”（RACER）直升機?！案偹僬摺保≧ACER）巡航速度達到407千米/小時，航程達到740千米。

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

RACER“競速者”將于2018年進行關(guān)鍵設計評估，預計2019年開始總裝，2020年完成首飛。

2.2.3 NGCTR

2017年，在“潔凈天空”2 高速旋翼機創(chuàng)新飛行器驗證機項目支持下，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)旋翼機產(chǎn)品——20座級下一代民用傾轉(zhuǎn)旋翼機NGCTR。

NGCTR設計巡航速度超過555千米/小時，主要目標定位于人員運輸，海岸巡邏，災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)新推動旋翼設計，最新幾何形狀機翼，優(yōu)化的發(fā)動機構(gòu)型，精益制造，低碳和其它最前沿的技術(shù)。

NGCTR 已于2017年完成了概念設計。2018年，工程團隊將從概念設計轉(zhuǎn)入初步設計階段。2019年左右，萊昂納多將開始建造系統(tǒng)測試地面設施。NGCTR計劃于2023年實現(xiàn)首飛，2030年前進入市場。NGCTR的研發(fā)可能使歐洲在高速民用旋翼機研發(fā)競賽中獲得領先優(yōu)勢。

2.3俄羅斯研發(fā)新一代高速直升機

俄羅斯的新構(gòu)型旋翼機主要包括米-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高速直升機概念機項目已經(jīng)失去了蹤影。但是，在高速直升機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研制打下堅實的基礎。

2.3.1米-24PSV“先進高速直升機”

2015年第十二屆莫斯科航展上，俄羅斯直升機公司米里設計局展示了新一代高速直升機驗證樣機。該機在米-24“雌鹿”武裝直升機基礎上采用新的機體和旋翼進行設計，被稱為米-24PSV“先進高速直升機”。

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

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

3關(guān)于我國研制新構(gòu)型高速旋翼機的建議

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

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

3.1制訂高速旋翼機發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃

與現(xiàn)有直升機相比，新構(gòu)型高速旋翼機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，首先要制訂頂層先導戰(zhàn)略規(guī)劃，以便指導我國高速旋翼機發(fā)展的具體實施，引導其循序漸進地發(fā)展。

3.2研發(fā)新一代高氣動效率、高機動能力的旋翼

旋翼機最具特色的翼型開發(fā)和設計是支撐先進高速旋翼機裝備研制的基礎。旋翼翼型是構(gòu)成旋翼機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動能力，而高氣動效率、高機動能力的旋翼是新一代旋翼機發(fā)展的必然趨勢。我國要研制新構(gòu)型高速旋翼機就必須先攻克高速旋翼機旋翼翼型的技術(shù)難關(guān)。

3.3待直升機設計水平提高后開發(fā)研制新構(gòu)型高速旋翼機

全新研制新構(gòu)型高速旋翼機具有性能優(yōu)異，執(zhí)行任務能力強等優(yōu)點，將會成為我國研制新構(gòu)型高速旋翼機的重要研制方式。因此，可以待我國直升機總體設計水平發(fā)展成熟，旋翼機相關(guān)技術(shù)（如新旋翼，傳動系統(tǒng)，發(fā)動機等）提高到一定水平后，研制全新新構(gòu)型高速旋翼機。例如，美國最新研制的新構(gòu)型高速旋翼機V-280 和SB>1。雖然V-280是新的第三代傾轉(zhuǎn)旋翼機（第一代指具有技術(shù)驗證性質(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。SB>1 也吸取了X2和S-97“襲擊者”旋翼系統(tǒng)工作的經(jīng)驗。

4結(jié)束語

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

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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，當前職務：設計員，當前職稱：工程師，學歷：碩士研究生，研究方向：情報翻譯.