中國“藍(lán)鯨”旋翼機(資料圖)
在電影《阿凡達》里,人類為攻打納美人的家園樹,運用了各種先進的飛行器作戰(zhàn),炫目外形和強大的攻擊火力,讓觀眾看了之后大呼過癮。在這些飛行器中有一款異樣的直升機,它沒有傳統(tǒng)直升機的旋翼,取而代之的是機翼和兩個傾轉(zhuǎn)函道螺旋槳,它可以像直升機一樣垂直起降,但能比傳統(tǒng)直升機飛得更快。這款直升機的原型就是美國研制的Doak 16,是一款傾轉(zhuǎn)函道螺旋槳旋翼機,也是一款新構(gòu)型高速直升機。
最近幾年來,中航工業(yè)直升機所的科研人員一直致力于新概念直升機的技術(shù)開發(fā),他們設(shè)計的幾款新概念直升機多次在國內(nèi)一些重大航展亮相并受到大眾關(guān)注。在今年9月舉辦的第二屆中國天津直升機博覽會上,直升機所又選送了幾款新型直升機模型參展,根據(jù)他們的研制計劃,這些模型將能成為真實的飛行器遨游天空。
直升機技術(shù)的革命
直升機以其突出的懸停、低空低速和良好的機動性能,在世界各國經(jīng)濟建設(shè)、人們?nèi)粘I罴艾F(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮了獨特的重要作用,直升機技術(shù)及其應(yīng)用獲得了全面發(fā)展。然而,常規(guī)直升機受自身構(gòu)型的影響,在大速度時會出現(xiàn)前行槳葉激波和后行槳葉氣流分離,使其飛行速度、航程等受到較大限制。突破常規(guī)直升機設(shè)計技術(shù),研制適應(yīng)未來對大速度、高機動性以及大航程的要求,滿足快速反應(yīng)、遠(yuǎn)距大載重等需求的新概念、新構(gòu)型的高速直升機是現(xiàn)代直升機發(fā)展的主要趨勢之一,將成為直升機技術(shù)發(fā)展的又一次革命性跨越。
實際上,自20世紀(jì)40年代以來,人們就不斷提出各種突破常規(guī)直升機速度限制的方案。概括起來,從技術(shù)特征來看,這些方案大致可以分為以下三大類:一是傾轉(zhuǎn)類,即利用稱為旋翼/螺旋槳的同一套系統(tǒng),通過該系統(tǒng)在垂直與水平位置之間的傾轉(zhuǎn),實現(xiàn)直升機與飛機飛行模式之間的轉(zhuǎn)換,從而達到高速飛行,主要包括傾轉(zhuǎn)旋翼、傾轉(zhuǎn)機翼、以及傾轉(zhuǎn)函道螺旋槳,如V-22、CL-84及X-22等,這些直升機雖然近地機動能力較弱,但具有很好的運輸能力與交互能力;二是復(fù)合類,保留直升機旋翼、機身等基本部件和系統(tǒng)的同時,用復(fù)合水平推力系統(tǒng)和機翼來提升速度改善性能,主要包括旋翼與機翼結(jié)合、旋翼與機翼及渦噴發(fā)動機組合以及機翼與螺旋槳組合,如XV-1、XH-51A、X-49A及X2等,這類直升機在大幅提高速度的同時,保留并強化了直升機特有的近地機動能力;三是停轉(zhuǎn)類,即在飛行過程中,旋翼槳葉停止轉(zhuǎn)動并轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭C翼,通過直升機的旋翼技術(shù)與其他(固定翼)技術(shù)相結(jié)合,優(yōu)勢互補,揚長避短,提升性能,如S-72X翼、X-50A等,或者是旋翼槳葉可以伸縮,如盤翼旋翼機。
此外,國外還在利用直升機與潛艇技術(shù)的融合,發(fā)展一種水下直升機(或水下飛行器),它具有快速航行和隱蔽性好的特點。它的發(fā)展要借助于水下動力裝置、水下航(飛)行技術(shù)、飛行器的沉浮技術(shù)以及戰(zhàn)術(shù)潛空武器技術(shù)的突破和解決。
但是由于技術(shù)條件的不成熟,這些方案大部分仍沒有變成現(xiàn)實。
可以預(yù)料,突破常規(guī)直升機構(gòu)型,實現(xiàn)直升機的高速、大航程等技術(shù)需求,是直升機必須面對的技術(shù)革命。在未來一段時期內(nèi),除了進一步完善并優(yōu)化傾轉(zhuǎn)類和復(fù)合類新構(gòu)型旋翼機外,停轉(zhuǎn)類新構(gòu)型旋翼機將是人們探索的重點。