世界最大的直升机制造商之一——西科斯基公司展示了新一代直升机S-97(“入侵者”)的第二架试验样机。预计该机2014年完成首飞。
按照未来直升机计划,代号为X2的第一架演示机已于2010年亮相。其飞行时速超过480公里。根据美国陆军的JMR (Joint Multi-Role)联合多用途直升机研制计划,正在与波音公司联合研制的代号为SB.1“挑战者”(Defiant)的第三款预计将于2017年首 飞。
专家认为,S-97体现了在复合材料和共轴旋翼布局直升机构想发展过程中取得的巨大进步。构想也不仅包括全重约2400公斤的X2演示机,还包括未 来的FVL-M (Future Vertical Lift Medium)直升机,预计后者将在2035年取代UH-60“黑鹰”多用途直升机。
西科斯基公司为S-97直升机的研制已拨款75%,该型直升机使公司得以演练早先在X2演示机上使用而目前已按JMR计划整合进试验样机的高速旋翼机技术。 JMR计划是国防工业界和美军共同投资的计划。
西科斯基公司科研和试验设计工作处负责人马克•米勒介绍说:“X2演示机采用了高速旋翼机基本攻关原则:小型工作小组攻关通用的最先进技术系统,以研制创新样机,然后投入生产。”
公司的代表们特别强调,在X2演示机研发过程中,注意力不是放在新技术开发上,而是放在现有技术的整合上。X2演示机在电传操纵系统、减少旋翼桨毂 空气阻力、一体化辅助动力装置、振动主动控制系统、硬式复合材料旋翼叶片和其他零件方面采用了现代化研究成果。最终研制出了由一名飞行员操纵的单发直升机 演示机。其振动水平与UH-60“黑鹰”相当,而飞行速度是后者的两倍。
X2研制工作用时43个月,耗资5千万美元。为了达到463公里的飞行时速,进行了17次试飞。S-97的研制工作始于2010年6月。截至预定首 飞时间(今年12月)其研制时间为49个月。据专家估计,西科斯基公司在两架演示机——X2和S-97——上花了约2亿美元。预计X2下一步将被用于扩展 飞行器工作状态范围,而S-97将被用于向潜在买家进行技术演示。
西科斯基于上世纪70年代首次在XH-59A试验型直升机上使用了共轴旋翼布局。其飞行时速超过480公里。但该机操纵十分不便,且噪声大,结构复杂,油耗巨大,两名飞行员需要操纵4台动力装置。
S-97总重量约为4900公斤。动力装置为一台通用电气公司生产的YT706发动机,功率2600马力。S-97的四叶片式螺旋桨中的每个旋翼的 直径约为10米。共轴布局不需要安装尾桨。取代尾桨,在机尾安装了直径约2.1米、桨距可调的空气螺旋桨,由主动力装置驱动其旋转。该螺旋桨能确保高速飞 行时的稳定性。低速飞行时可关闭,以提高安全水平,降低噪声。
预计,S-97的巡航时速超过407公里。动力装置保证它能采用多种新的飞行状态,包括水平飞行中的加速和减速。计划在S-97试验计划过程中了解实际使用这些新性能的可能性。
在快速研制S-97的过程中,虚拟研制环境起了主要作用。米勒说:“我们在虚拟环境中可以在实际操作之前模拟直升机制造及其飞行。”负责技术和创新 事务的西科斯基公司副总裁克里斯•万•比尤滕补充说:“我们拥有完好的一体化试验室,其中安装了软件的所有组成部分、传感器、旋涡发生器、液压装置。这使 我们能够在直升机起飞前调整其所有方面。”
在这种背景下,高概率模拟起着关键作用。米勒说:“我们的任务是降低风险,这将使我们获得时间消除可能对计划产生负面影响的不协调现象, 最终组装演示机实际上没有出现任何意外。”例如,得益于模拟直升机的运动方式,起落架安装仅用了几天时间。同时,它第一次就能运转。
米勒指出:“试验样机的快速研制并不以省略任何方面为条件。当飞行器在飞行中演示其性能时,有出现事故和停飞数月的风险。X2的性能很快得到了验证 ——仅用了17次试飞。试飞成本相当高,因而我们力图扩展计划,而不是简单地观察空中的飞行器。”万•比尤滕说,研制者们在地面和试飞中都会遇到意外,但 它们不会产生一年前那样的负面效应。
西科斯基公司在很大程度上依靠53个分包商。万•比尤滕说:“它们保证着飞行器(S-97)的90%左右。西科斯基负责整合各系统和开发直升机控制接口的资料。从而能够在短期内研制出高质量的旋翼机。大、小配套设备制造商比平常供应产品速度快。”
第一架S-97的试验样机已经做好地面试验的准备,目前正在组装第二架试验样机,其机身已经制成。第一架和第二架S-97飞行之间会有一段时间,研制者们将对其构造做些必要的改动。
第一架试验样机的试飞将分四个阶段,包括悬停、最大速度机动飞行、对地加速、低速复杂机动。完整的试飞计划将在2016年第一季度完成。米勒 说:“S-97的试验计划将从X2试验结束的地方开始。目前我们正在做使用分析,并研究改善直升机技术性能的可能性。”在设计新直升机时考虑了直升机、倾 转旋翼飞机、固定翼飞机飞行员的意见。
主动投资研制的新型直升机是按AAS (Armed AerialScout)新型武装直升机研制计划向美国陆军提出的“西科斯基”直升机方案。由于预算紧缩,AAS计划工作目前已经冻结。S-97试验样机 不是专门按照军方的要求设计的,但是西科斯基公司研制的版本符合军方的所有要求。
以前预计,在生产498架的情况下,S-97的价格为1500万美元,比已经做好批量生产准备的样机高5%。
尽管AAS计划暂时冻结,西科斯基公司仍希望与潜在用户讨论试验样机专业化的可能性。米勒说:“我们能够对第二架试验样机的构造进行必要的修改,并使其技术面貌符合潜在用户的要求。我们正在与订货人讨论专业化的可能性。”
西科斯基公司在做S-97试飞准备的同时,还正在与波音公司在JMR计划前夕交流经验。米勒指出:“这种信息交流还不能说是充分的,但我们打算积极 参与JMR计划。”JMR计划演示机研制项目负责人杜戈•施德勒补充说:“在积极使用虚拟研制环境的过程中,我们特别重视这一过程的文件编制,这将便于交 流材料。这样,下一步我们将能够相当快地完成各种其他计划。”