近日,一架外形頗為獨(dú)特的新型飛行器在國內(nèi)某機(jī)場試飛的照片引發(fā)熱議。不同于常見直升機(jī),它的旋翼并非固定在槳轂上,而是可以整體傾轉(zhuǎn)——這正是傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的標(biāo)志性設(shè)計(jì)。沒錯(cuò),這是中國航空工業(yè)首次曝光的有人駕駛傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī),意義非同尋常。要知道,這項(xiàng)技術(shù)長期以來幾乎是美軍的“獨(dú)門絕技”,如今被中國追上,甚至在技術(shù)上直接對(duì)標(biāo)美軍最新一代的V-280“勇士”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。
▲國內(nèi)首款有人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)試飛畫面曝光
直升機(jī)自二戰(zhàn)問世以來,憑借垂直起降、懸停和低速機(jī)動(dòng)的優(yōu)勢,在軍事和民用領(lǐng)域不可或缺。然而,其先天弱點(diǎn)同樣明顯:速度慢、航程短。黑鷹直升機(jī)的巡航速度只有280km/h,航程更是受限。為突破瓶頸,美國自上世紀(jì)50年代起就嘗試“把直升機(jī)和固定翼飛機(jī)結(jié)合”,最終誕生了傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型。其理念很簡單——起降時(shí)像直升機(jī)一樣,旋翼豎直提供升力;平飛時(shí)則把旋翼轉(zhuǎn)向前方,像螺旋槳飛機(jī)那樣高速飛行。
美軍的V-22“魚鷹”是世界上首款量產(chǎn)服役的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī),雖然在研發(fā)中花費(fèi)了40余年、資金超500億美元,并伴隨一系列事故,但最終還是證明了這種構(gòu)型的巨大價(jià)值。它的巡航速度接近500km/h,是直升機(jī)的兩倍;作戰(zhàn)半徑超過700公里,遠(yuǎn)非黑鷹可比。更重要的是,它改變了美軍兩棲作戰(zhàn)和遠(yuǎn)程投送的方式。
不過,V-22并非完美無缺。由于發(fā)動(dòng)機(jī)和旋翼整體傾轉(zhuǎn),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難,還限制了側(cè)艙門設(shè)計(jì)。為此,美國貝爾公司在2013年推出新一代V-280“勇士”驗(yàn)證機(jī),并在2022年贏得美陸軍“未來遠(yuǎn)程突擊飛行器”競標(biāo)。V-280采用“發(fā)動(dòng)機(jī)固定、僅旋翼與減速器傾轉(zhuǎn)”的設(shè)計(jì),大大降低了風(fēng)險(xiǎn)與重量。它的巡航速度達(dá)到520km/h,航程接近3900km,可搭載12名士兵,已成為美軍下一代中型運(yùn)輸機(jī)的代表。可以說,V-280是目前世界上最先進(jìn)的有人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī),它的存在也一直是解放軍軍迷眼中的“天花板”。而這次中國的驗(yàn)證機(jī)一亮相,就讓人驚呼:起點(diǎn)之高,直接對(duì)標(biāo)V-280,而不是老舊的V-22。
▲V-280與V-22
事實(shí)上,我國在傾轉(zhuǎn)旋翼領(lǐng)域并非完全空白。早在前些年,無人機(jī)領(lǐng)域就有“彩虹-10”、“鑭影R6000”等無人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)項(xiàng)目。但載人機(jī)才是真正的高難度,因?yàn)檫@不僅關(guān)乎飛行性能,更關(guān)乎安全冗余和飛控系統(tǒng)的極限穩(wěn)定性。美軍為此踩過無數(shù)“雷”,中國如今直接跨過V-22的整體傾轉(zhuǎn)路線,選擇更先進(jìn)的分體式構(gòu)型,本身就是一種“后來者優(yōu)勢”。從外觀判斷,這架國產(chǎn)機(jī)體量較小,可能還只是技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。但它已采用與V-280一致的傾轉(zhuǎn)方案,說明設(shè)計(jì)路線是清晰的。駕駛艙明確為有人版本,意味著未來將從技術(shù)探索逐步走向?qū)崙?zhàn)應(yīng)用。
有人會(huì)問:美軍有的我們是否都需要?答案是肯定的,但理由并不是“追美”,而是現(xiàn)實(shí)需求。首先是南海方向。以三亞至中沙群島為例,單程約600公里,島礁無法提供中途加油保障。這就要求直升機(jī)具備1200公里以上的往返航程。常規(guī)直升機(jī)很難勝任,而傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的高速與大航程優(yōu)勢正好契合。其次是西藏、新疆方向。例如從格爾木到拉薩的航線超過825公里,高原環(huán)境對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求更高。傳統(tǒng)直升機(jī)同樣力不從心。若有傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī),不僅速度快,運(yùn)輸效率更高,還能顯著提升后勤投送能力。
▲鑭影R6000無人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)
當(dāng)然,傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)并非“萬能鑰匙”。它的最大挑戰(zhàn)就在于飛行模式切換——從垂直升力到水平推力,需要發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)完成極高精度的同步。功率越大,結(jié)構(gòu)應(yīng)力和控制風(fēng)險(xiǎn)越高。美軍的V-22就多次出現(xiàn)過事故,正是這種復(fù)雜性的體現(xiàn)。中國此次選擇“分體式傾轉(zhuǎn)”設(shè)計(jì),避免了V-22的老毛病,這是明智之舉。但真正難點(diǎn)依舊在高功率渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)壽命和飛控算法。以目前直-20的渦軸為例,動(dòng)力還不足以支撐V-22那樣的重型機(jī)。換句話說,這次曝光的更可能是“小型驗(yàn)證機(jī)”,為后續(xù)重型型號(hào)打基礎(chǔ)。
從戰(zhàn)略角度看,中國涉足有人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī),至少有三層意義:其一是填補(bǔ)高速遠(yuǎn)程垂直起降機(jī)的空白,滿足南海與西部高原的特殊需求。其二是一上來就采用V-280的思路,少走彎路,縮短與美軍差距。最后傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)不僅能用于軍用,也能在救災(zāi)、民航短途運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域大有可為。更長遠(yuǎn)地看,隨著電動(dòng)化與復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展,未來或許會(huì)出現(xiàn)“電動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)”。電驅(qū)動(dòng)響應(yīng)更快、結(jié)構(gòu)更簡化,有望解決傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的故障率難題。如果中國能在這一方向搶先一步,反倒可能反超美軍。
▲疑似國內(nèi)首款有人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的另一張曝光圖
總的來說,傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)是航空史上“魚與熊掌兼得”的探索。美國為此投入巨大,才有了V-22與V-280。如今,中國也邁出了關(guān)鍵一步,從無人到有人,從模型到實(shí)機(jī),背后意味著飛控、動(dòng)力和制造體系的整體躍升。這一次,我們并非“照抄魚鷹”,而是“直追勇士”。美軍在這一領(lǐng)域的確還有值得我們學(xué)習(xí)的地方,但未來,也許輪到美國來摸著中國過河了。
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