長期以來,直升機是中國航空的短板。直-9先進適用,但畢竟小了點。直-10一波三折,還是留有遺憾。直到直-20出現,中國直升機才算趕上西方主流水平。但現在在趕超西方先進水平,中國聯合飛機公司的「鑭影R6000」就是一個例子。
「鑭影R6000」
現代意義上的直升機是伊戈爾·西科斯基在1939年發明的,二戰後逐步發展、大量使用,越南戰爭已經被稱為「直升機的戰爭」了。但是傳統直升機在本質上阻力較大,速度和航程很受制約。傾轉旋翼結合直升機和螺旋槳飛機的特點,在保持直升機垂直起落能力的同時,解決了速度和航程問題。
貝爾XV-15首創傾轉旋翼
在此基礎上,貝爾推出MV-22「魚鷹」,成為美國海軍陸戰隊的主力直升機
速度和航程對遠端作戰特別有用,美國空軍使用戰鬥搜救型的CV-22
總統專機隊都有一架,不過至今主要用於副總統和隨行記者的運輸
貝爾與NASA合作,在1979年成功首飛了傾轉旋翼的XV-15,在技術上驗證了翼尖傾轉發動機的可行性。以後,貝爾利用XV-15上驗證的基本技術,推出了MV-22「魚鷹」,1989年首飛。
但MV-22的歷史充滿波折,臭名昭著的渦流環問題導致好幾起災難性的墜機事件,令人談虎色變。和車輪在泥濘地打滑一樣,進入渦流環狀態好比旋翼「打滑」,轉得越快,升力損失越大。這是傾轉旋翼的本質問題,只能透過精細操作和飛控軟限來解決。
在實用中,MV-22的傾轉旋翼設計還發現有其他問題。
在阿富汗和伊拉克的高沙環境裏,發動機吸入過量沙塵,導致嚴重損壞。傳統直升機的發動機進氣口與旋翼分離,容易安裝大型空氣濾清器。傳統螺旋槳飛機的發動機進氣口和槳葉在一起,沒法安裝大型空氣濾清器,但在跑道上起飛、降落、暴露於沙塵的時間很短。傾轉旋翼正好在這個問題上把兩者的缺點結合在一起了,這個問題也沒法從根本上解決。
傾轉旋翼的另一個問題是向下的熾熱噴流。在垂直起飛、著陸狀態下,發動機的熾熱噴流不僅直接對著地面,而且離地面非常近,對地面造成極大的熱應力。鋼質甲板需要特別加強和冷卻,否則甲板下的支撐結構都可能過熱軟化。混凝土地面會被直接烤裂,然後在下洗氣流的強烈吹拂下向子彈一樣射向四周,包括直接擊中機體。
還有一個問題是翼展。大翼展意味著更高的升阻比,但翼尖的發動機也意味著「挑扁擔」,更大的翼展意味著更大的翼根彎折力矩,而且橫滾轉動慣量也太大。
在無人機大潮中,貝爾在2016年推出V-247概念,「247」在這裏是雙關的。在英文裏,「247」意為「7天、24小時」,這是對「連軸轉」的常用表述,念做「twenty four seven」,而不是「two hundred and seven」。貝爾V-247要求兩架飛機就能達到24小時連續運作,這對旋翼類飛機是前所未有的長航時。
貝爾沒有簡單地把MV-22縮小,而是在傾轉短艙的外側增加了外翼段,翼展增加到20米,只比MALE無人機MQ-9「死神」短了30厘米,改善了長航時效能。外翼段可以向上折疊,在艦上減小占地,機翼橫轉到機體上方後,與「黑鷹」直升機占地相同,方便上艦使用,或者用C-17運輸。
貝爾V-247不是貝爾MV-22的簡單縮小和無人化,而是增加了外翼段,加大翼展
貝爾V-247的巡航速度要求達到250節(460公裏/小時),最大速度300節(560公裏/小時),實用升限7600米,作戰半徑450海裏(830公裏),攜帶600磅(270公斤)載荷時在戰位上的留空時間不少於11-15小時。機內燃油時最大航程2600公裏,續航時間17小時,可空中加油。
空重7300公斤,可攜帶5900公斤燃油、武器、傳感器,最大起飛重量13000公斤。機內載重不低於910公斤,外掛載重不低於4100公斤。除了機內載重外,翼下可以外掛,可掛載副油箱、雷達吊艙、激光吊艙、聲納浮標、Mk50輕型魚雷、「地獄火」反坦克導彈、JAGM導彈等。
V-247實際上是單發,5000-6000軸馬力的發動機位於機艙內,透過兩側翼內的傳動軸驅動旋翼,碩大的短艙是整流的需要。
不過V-247依然是個概念。不斷有全尺寸模型在各種防務展上招搖過市,但公司沒有正式啟動研發,軍方也沒有立項。
貝爾也沒有停步,在軍方「未來大型旋翼飛機」(FLRAA)計劃裏,用「魚鷹之子」貝爾V-280「勇敢」投標,計劃與升級延壽的UH-60一起,成為未來很長時間裏美國陸軍通用直升機的主力。
美國陸軍對V-280的速度和航程寄予眾望
V-280將具有MV-22的速度和航程,將使空中突擊作戰達到新的境界,但避免了MV-22的很多問題。V-280的旋翼透過之字形傘齒輪驅動,但發動機是固定的。這解決了發動機的空氣濾清器和熾熱噴流沖刷地面的問題,降低了維修工作量。
在戰術使用方面,解放了機側、翼下的橫向空間,便於部署傳統的兩側艙門和艙門機槍,極大有利於與傳統機降戰術相整合。MV-22的傾轉發動機短艙使得側門很難使用,艙門機槍在關鍵的垂直起飛、降落階段根本沒法使用。
中國在傾轉旋翼方面也在下力氣。在2018年的珠海航展上,中國航天科技推出彩虹-10無人機,就是傾轉旋翼。
彩虹-10傾轉旋翼無人機
彩虹-10與貝爾V-247很相似,在傾轉短艙外有外翼段。接下來就是中國聯合飛機公司的「鑭影R6000」,在2024年2月的新加坡航展上首先推出設計概念,日前第一架整機已經下線交付,一般預計會在不久後的珠海航展正式推出,2027年投入使用。
「鑭影R6000」比V-247小,最大起飛重量6100公斤,最大商載2000公斤,巡航速度550公裏/小時(從先前宣布的500公裏/小時提高了),實用升限7620米,最大航程4000公裏。
值得註意的是,「鑭影R6000」一步到位,直接采用了類似V-280的之字形傘齒輪驅動。應該也是雙發。
外側噴管應該是發動機,內側「噴管」應該是傘齒滾軸溜冰油冷卻器的排風口
「鑭影R6000」是民用的,可載客10人,但具有顯而易見的軍用潛力。
「鑭影R6000」是民用的,可載客10人
也有顯而易見的軍用潛力
作為民用,尤其是客運,「鑭影R6000」首先需要跨過認證關,中國民航也要跨過法規關。這樣的大型載人無人機在認證和法規方面在世界上都是處女地,中國有吃螃蟹的實力和需求,但也必須堅持安全第一。安全的低空經濟才可持續,才是有利可圖的。
一旦透過認證關和法規關,「鑭影R6000」可能特別適合小流量而且交通不便的偏遠地區的中短途運輸,或者人煙稠密但缺乏直通交通的地區,比如灣區、湖區、山區。
在準軍事套用方面,「鑭影R6000」在森林防火、邊防巡邏、山區搜救、海警護漁、反毒緝私等方面大有用武之地。
在軍用方面,「鑭影R6000」在上艦和空突兩方面都有大用。艦載直升機是艦艇戰鬥力的重要部份,但中國海軍使用很多的直-9受制於航程和留空時間,還是不盡如意。「鑭影R6000」是很有用的補充,可用於各種反潛、ISR、攻擊、垂直補給等任務。
在空突作戰中,載運兵員是一個方面,補充彈藥和物資是另一個方面。傾轉旋翼結合了直升機的垂直起落和螺旋槳飛機的速度和航程,有用性不言自明。在空中突擊作戰中,第一波有突然性的優勢,但後續的增援和補給往往只有透過有限的路徑和隘口「硬沖」,傾轉旋翼直升機不僅避開了陸地通道尚未打通的問題,還可以利用速度和機動性避開堵截,實施有效的增援和補給。
作為無人機,「鑭影R6000」的起飛重量和載重量大於很多常用的「大型」無人機。比如說,典型的MQ-9「死神」的最大起飛重量為4763公斤,最大載重量為386公斤(機內)和1361公斤(外掛),都低於「鑭影R6000」。在缺乏寬大起落場地的地方,「鑭影R6000」可以有效地代替常規MALE無人機,執行ISR和察打一體任務。
在島嶼(尤其是南海)之間,「鑭影R6000」也可用於島間運輸和巡邏。
最重要的是:「鑭影R6000」只是第一個。與老資格的貝爾在2016年推出V-247但磨嘰到現在還沒有實機飛起來相比,在中國都是小字輩的中國聯合飛機公司在2021年剛啟動「鑭影R6000」,第一架飛機已經下線,首飛在即。
這是中國速度,聯合飛機還不是唯一擁有中國速度的。現在流傳的「中國產能」不是傳說,「鑭影R6000」開啟成功先例後,馬上會有從國家隊到「街道作坊」蜂擁而來的大競賽,技術、效能更先進的傾轉旋翼無人機指日可待。
無人機也提供了歷史上前所未有的機會,特別便於嘗試和驗證新思路、新技術。假以時日,有人駕駛、更加對標MV-22的「直-30」出現的時候,或許已經波瀾不驚了。中國魚鷹不再只是傳說與夢想。
至於現在,希望在即將到來的珠海航展上看到「鑭影R6000」的真容和更多的資訊。