资料图:AVX飞机公司设计的同轴主旋翼未来垂直起降飞机。
直升机作为世界各地军队的中坚装备,其设计标准在过去超过50年的时间里没有发生显著改变。但是,现在这种情况可能会有所变化,根据全新概念设计的新一代直升机能够比以往任何时候飞得更高、飞得更快,可以搭载或不搭载飞行员。
那么,它是一架飞机吗?它是一架直升机吗?有飞行员吗?这些曾经在描述飞机时很容易回答的简单问题,现在却成了一个难解的谜。需要在降低成本的 同时拥有更大的能力,意味着目前正在考虑使用这些革命性的垂直起降飞机取代老化的直升机机群。美军的未来垂直起降(Future Vertical Lift,FVL)飞行器战略计划在2011年10月发布,这只是其中的一个组成部分。
设计师们正在取消传统直升机设计中所熟悉的主旋翼和尾部较小的旋翼。相反,在设计中更广泛地使用倾转旋翼——巡航时旋翼水平移动——例如目前看到的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机和其他非传统技术。
另一种在制造商之间越来越受欢迎的设计是所谓的“复合”直升机,这种直升机安装了向前的旋翼以及与标准螺旋桨飞机相同的主旋翼。倾斜旋翼和复合设计显著提高了速度,同时仍保留垂直起飞和降落能力。
新一代直升机的设计也将更多的结合无人驾驶技术,包括更大的飞行自主权。军事规划者希望无人驾驶直升机可以在战术上成功地复制他们的固定翼飞机,就像“捕食者”(Predator)无人机一样。
无人驾驶直升机的崛起
无人直升机已经伴随我们有一段时间了,但它们在作战环境中表现出的不可靠性,意味其应用范围非常有限。波音公司的无人直升机——A160“蜂 鸟”(Hummingbird)——一连串的死机问题和技术问题使其黯然失色,从而导致该项目在去年被取消。但是,这种情况可能会发生变化。
2013年10月,诺斯罗普•格鲁门公司(Northrop Grumman)的新式MQ-8C“火力侦察兵”(Fire Scout)无人直升机在加利福尼亚州文图拉县的海军基地(Naval Base Ventura County)进行了首次飞行。MQ-8C型无人直升机是基于贝尔407的商业机身和“大哥”诺斯罗普公司的MQ-8B型无人直升机研发的。MQ-8C型 无人直升机可携带的有效负载是MQ-8B型的3倍,航程是其2倍。
美国海军计划采购28架MQ-8C型无人直升机,最终将从濒海战斗舰上起飞执行任务。该项目是美国海军快速部署能力(US Navy Rapid Deployment Capability)计划的组成部分,旨在应对紧急作战需求,基于海上情报、监视、侦察(ISR)平台远距离支援特战部队。
“从海军舰艇上操纵MQ-8B‘火力侦察兵’已被证明非常成功。在海上部署期间,操作员看到了该系统的必要性,它具有MQ-8B同样的情报收集 能力,但可以飞更长的时间,并携带更多的有效载荷,”诺斯罗普•格鲁门公司中程战术系统副总裁乔治•瓦尔杜拉基斯(George Vardoulakis)说。
“在一年时间内,改变机身、安装控制系统和航空电子设备,然后进行第一次飞行,这真是了不起的成就,我为我的团队感到无与伦比的骄傲,”他补充说。
没有飞行员,没有风险
在阿富汗和伊拉克战争期间,无人驾驶能力的需求显得尤为突出,并且已经发生了一些涉及旋翼飞机的航空事故。这是由于直升机低空飞行并且速度缓慢很容易受到敌人的炮火打击和机械故障造成的。
仅今年已经在阿富汗发生了5起直升机事故,包括3月份“黑鹰”直升机坠毁导致5名美军士兵丧生。虽然大多数事故是由于机械故障,但是它仍然突出了直升机行动的危险性。
3月份,美海军陆战队将正在使用的、由洛克希德•马丁公司和卡曼公司研发的两架K-MAX无人直升机在阿富汗的服役时间无限期延长。这些飞机用 于前进基地补给,不再需要通过公路或使用飞行员飞入危险区域运送物资。K-MAX无人直升机可以按照预先设定的路线自主飞行到目的地,只需要人机交互启 动。
在太平洋对面,中国也正在尝试设计无人直升机。9月,一家中国公司在第二届中国天津国际直升机博览会上展出了一架JY-8概念机。该机预计在 2015年开始演示飞行,速度能达到每小时400千米。JY-8是一种复合直升机,无尾部旋翼,这表明了中国在这一领域开展实验的愿望。
人类飞行员的时代尚未结束
尽管重新聚焦无人驾驶能力,但是世界各地的军队仍然在投资开发新的载人垂直起降飞机。这对于美军更是如此,在过去十年中,其直升机机群在伊拉克和阿富汗一直大量部署。现在已经有一些倡议,正在考虑更换这些老化的重负荷机群。
上个月,美国陆军航空和导弹研究、开发与工程设计中心(Aviation and Missile Research, Development and Engineering Center,AMRDEC)将开发下一代垂直起降飞机的合同授予了4家公司。该合同在10月2日签署,是联合多功能验证机(Joint Multi-Role Technology Demonstrator,JMR-TD)项目下的技术投资协议(TIAs)。
实施联合多功能验证机计划的目的是确定可以在未来50年产生积极影响的未来垂直起降技术。
联合多功能验证机方案将降低美军未来垂直起降飞行器项目的风险,随同2011年未来垂直起降飞行器战略计划,为未来25年至40年垂直起降飞行器制定一个发展方向。该计划表明,在未来的8到10年几乎所有的五角大楼垂直起降机群,要么延长其使用寿命,要么退役或更换。
“据我们了解,联合多功能验证机方案所展示的技术和未来技术,有机会满足潜在未来垂直起降飞行器解决方案所需的、合理的功能和要求,”美国陆军航空和导弹研究、开发与工程设计中心航空发展局主任威廉•刘易斯(William Lewis)博士说。
推进创新
美国陆军第一阶段总投资2.17亿美元,每个选定的公司获得了650万美元的资金。老牌的直升机公司贝尔直升机公司和西科斯基直升机公司中标是意料之中的事情,但两个相对不知名的公司也被授予了合同。
选择设计激进的AVX飞机公司和卡里姆(Karem)飞机公司显示了五角大楼雇佣非传统供应商以及推动创新的愿望。卡里姆飞机公司的创始人是亚伯拉罕•卡里姆(Abraham Karem),以色列空军的前设计师和“捕食者”无人机的开发商。
贝尔和卡里姆飞机将倾转旋翼技术提升到了一个全新的水平。贝尔V280倾转旋翼机大小类似“黑鹰”直升机,但能以每小时320英里的速度巡航, 而“黑鹰”直升机的巡航速度只有每小时180英里。卡里姆公司提供的是TR36TD倾转旋翼飞机,旋翼直径达到了36英尺,可以在战场上运输装甲车,并且 可以在30000英尺以上的高空巡航。
西科斯基公司和AVX飞机公司采取了与他们的竞争对手不同的设计方式。西科斯基公司与波音公司合作,已基于它们的复合X2型号提交了设计,它具有同轴反向旋转主旋翼和推进式螺旋桨。
鲜为人知的AVX公司也提交了一份类似的同轴主旋翼未来派设计,甚至有一个大型后方斜坡用于装货。AVX公司也为武装空中侦察计划提交了建议 书,以取代美国陆军目前在役的OH-58“基奥瓦”直升机。他们的设计是将一个标准的OH-58直升机改装成速度更快的复合直升机。
未来真的要到来了吗?
然而,现实的情况是,这些新一代直升机可能从未真正投入运营。
由于美国陆军航空和导弹研究、开发与工程设计中心强调快速,而未来垂直起降计划“是一项倡议,而不是一个解决方案”。美国军方可能简单地选择延 长目前的机群寿命,而不是开始一个全新的项目。财务预算仍然正在受到削减,像F-35“闪电Ⅱ”联合战斗机项目一样,雄心勃勃的大预算计划任何地方都可能 出错。考虑到这一点,确保新的垂直起降飞行器项目的资金安全可能是困难的。
据认为,在整个欧洲将只有有限的资金投资于新的垂直起降能力。英国正在花费大约10亿英镑购买“支努干”直升机,传统设计仍然是皇家空军的主力机型。没有什么项目配合雄心勃勃的美国联合多功能验证机和未来垂直起降飞行器计划。
联合多功能验证机方案主要用来为军队验证有前途的飞行器配置,确保技术的成熟度,以及可得到的性能和能力并突出负担得起的技术。间接地,这也将告知世界各地的其他军队直升机技术的未来发展趋势,更重要的是投资方向。
根据联合多功能验证机方案的第二阶段计划,2014年年底将选择两家公司建造原型机模型进行演示飞行。如果一切按计划进行,很可能在2017年开始演示飞行,那时,我们将终于真正了解未来垂直起降飞行器的能力。 知远/吴新建