加速起飛的傾轉(zhuǎn)旋翼機

　　加速起飛的傾轉(zhuǎn)旋翼機

　　■劉一澳 余勵飛　　

美國貝爾公司的V-280傾轉(zhuǎn)旋翼機。

　　據(jù)外媒報道，由美國貝爾公司研發(fā)的V-280傾轉(zhuǎn)旋翼機即將批量生產(chǎn)、列裝部隊，成為繼V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機之后，世界上第二款投入服役的傾轉(zhuǎn)旋翼機。這則消息再次引起外界對傾轉(zhuǎn)旋翼機這種特殊機型的關(guān)注。

　　傾轉(zhuǎn)旋翼機被稱為“空中混血兒”，是一種融合直升機和固定翼飛機優(yōu)點的航空器，既可以垂直起降、空中懸停，又可以高速飛行。傾轉(zhuǎn)旋翼機的結(jié)構(gòu)特點是采用固定翼設(shè)計，翼尖處裝配可在水平位置與垂直位置之間旋轉(zhuǎn)的旋翼傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件。當垂直起降或懸停時，其旋翼朝向天空，像直升機旋翼一樣水平旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生垂直升力;到達一定高度和速度后，旋翼向前翻轉(zhuǎn)90度，類似于固定翼飛機的螺旋槳，提供向前飛行的動力，帶動飛機進入前飛狀態(tài)。

　　傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

　　以美國貝爾公司生產(chǎn)的傾轉(zhuǎn)旋翼機為主要代表，可以看出傾轉(zhuǎn)旋翼機的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個階段。

　　20世紀50年代至60年代的原理驗證階段。早期的傾轉(zhuǎn)旋翼機采用雙葉半剛性旋翼系統(tǒng)和活塞發(fā)動機，存在發(fā)動機與旋翼耦合不穩(wěn)定、動力不足等問題。同時，其飛行速度慢，航程短，僅用于概念驗證。例如，1955年美國貝爾公司推出的XV-3原型機，最大飛行速度200千米/小時，最大航程890千米，最終因風洞損壞事故草草結(jié)束試驗。

　　20世紀70年代至80年代末的試飛突破階段。這一時期的傾轉(zhuǎn)旋翼機采用三葉剛性旋翼系統(tǒng)和渦輪軸發(fā)動機，巡航速度大幅提升。此階段攻克了傾轉(zhuǎn)過渡模式下的動力平衡問題，并完成艦載適配、空中加油等測試。1977年首飛的XV-15傾轉(zhuǎn)旋翼機，最大飛行速度達615千米/小時，完成了海上艦載試驗與空中模擬加油試驗。

　　1989年至2017年的規(guī)模服役階段。這一階段的傾轉(zhuǎn)旋翼機繼續(xù)改進技術(shù)，采用兩臺高功率渦輪軸發(fā)動機，兩臺發(fā)動機之間加裝耦合系統(tǒng)，可以實現(xiàn)單邊發(fā)動機驅(qū)動雙邊旋翼，并大幅提升載荷能力。例如，以XV-15傾轉(zhuǎn)旋翼機為原型的V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機，最大載荷量約10噸，是其原型的4倍。V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機于2007年正式列裝美國海軍陸戰(zhàn)隊，隨后裝備美軍多個軍種。

　　2017年以來的結(jié)構(gòu)升級階段。以2022年獲得軍方采購合同的V-280傾轉(zhuǎn)旋翼機為代表，此階段的傾轉(zhuǎn)旋翼機，采用“發(fā)動機平行固定、旋翼自由傾轉(zhuǎn)”模式，同時采用傳動機構(gòu)傾轉(zhuǎn)替代發(fā)動機艙整體轉(zhuǎn)動，優(yōu)化了傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，增強了旋翼穩(wěn)定性。同時，這種設(shè)計使發(fā)動機產(chǎn)生的高溫氣流噴向后方，可大大減少對地面或甲板的損害。

　　彌補兩種機型能力空白

　　與常規(guī)固定翼飛機相比，傾轉(zhuǎn)旋翼機擺脫了對地面跑道的依賴，可以像直升機一樣在林間空地、艦船甲板等狹小的場地進行垂直起降，還可以在目標區(qū)域上空懸停，進行人員和裝備的精確投放。

　　與直升機相比，傾轉(zhuǎn)旋翼機在速度、航程與載荷效率方面優(yōu)勢明顯。傾轉(zhuǎn)旋翼機的巡航速度超過500千米/小時，作戰(zhàn)半徑達700千米以上，幾乎是通用直升機的2倍，在分秒必爭的戰(zhàn)場上，這意味著更短的暴露時間、更快的反應(yīng)速度和更遠的突擊距離。載荷能力方面，目前投入使用的傾轉(zhuǎn)旋翼機內(nèi)部載荷量超過10噸，可搭載約20名全副武裝的士兵，遠超同級別的通用直升機，這意味著在執(zhí)行同等規(guī)模兵力投送任務(wù)時，所需架次更少，提升了作戰(zhàn)效率。

　　不過，傾轉(zhuǎn)旋翼機并非用于替代固定翼飛機和直升機，而是用于彌補兩者之間的能力空白。在兩棲突擊任務(wù)中，傾轉(zhuǎn)旋翼機可從航母上起飛，快速向岸灘投送兵力與裝備。在特戰(zhàn)滲透行動中，該機可以低空高速飛行隱蔽前出。在精準投送任務(wù)中，傾轉(zhuǎn)旋翼機可將人員與武器裝備以絞車或索降方式準確投放至指定區(qū)域，這些作戰(zhàn)運用場景體現(xiàn)了傾轉(zhuǎn)旋翼機在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的實用價值。

　　傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)發(fā)展方向

　　傾轉(zhuǎn)旋翼機在“集多種優(yōu)點于一身”的同時，也存在一些“技術(shù)通病”。其中，復(fù)雜的動力與傳動系統(tǒng)帶來的系統(tǒng)脆弱性是其主要問題。當這套機械系統(tǒng)協(xié)助飛機從垂直懸停轉(zhuǎn)換為高速前飛狀態(tài)時，由于機身周圍氣流變化劇烈，任何細微的故障都可能引發(fā)災(zāi)難性后果。另外，傾轉(zhuǎn)旋翼機對作戰(zhàn)環(huán)境的“挑剔”也限制了其戰(zhàn)場應(yīng)用。在地面起降時，巨大的旋翼下吸氣流常常會卷起大量異物，損傷槳葉或吸入發(fā)動機。在嚴寒地區(qū)，巨大的槳葉還面臨結(jié)冰考驗。

　　針對上述問題，下一代傾轉(zhuǎn)旋翼機將在三個方面實現(xiàn)技術(shù)突圍與能力躍升。首先，旋翼系統(tǒng)采用油電混動技術(shù)，不僅簡化傳動系統(tǒng)設(shè)計，還能提升可靠性，同時實現(xiàn)動力分配，例如垂直起降時采用“油電聯(lián)合”輸出峰值功率，巡航時切換至“燃油”模式，滲透突防時利用“純電驅(qū)動”增強戰(zhàn)場生存能力。其次，未來傾轉(zhuǎn)旋翼機不再局限于直升機與固定翼飛機兩種飛行模式，而是可以旋轉(zhuǎn)至任意角度。這意味著飛機能以穩(wěn)定的姿態(tài)實現(xiàn)低空盤旋、側(cè)向平移射擊等復(fù)雜戰(zhàn)術(shù)動作，“解鎖”了介于懸停與高速飛行之間的廣闊戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用區(qū)間。最后，傾轉(zhuǎn)旋翼無人機出現(xiàn)。這種機型無需考慮飛行員的生理極限，可實現(xiàn)超長航時偵察與打擊，或充當“忠誠僚機”執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。未來，傾轉(zhuǎn)旋翼機能否繼續(xù)與新興技術(shù)結(jié)合發(fā)揮更大作用，值得繼續(xù)關(guān)注。