原標(biāo)題:無人機搶了不少工作,未來直升機會變成什么樣
8月27日消息,據(jù)國外媒體報道,直升機有著無可替代的特殊用途,無論在戰(zhàn)時還是平時都扮演著無可替代的角色。在未來,其速度將會更快,也會實現(xiàn)自動駕駛。
以下是文章內(nèi)容翻譯:
“與直升機不同的是,普通飛機更傾向于飛行,”美國資深新聞記者哈里·理查爾(Harry Reasoner)在看到越南戰(zhàn)爭期間美軍的直升機行動后挖苦道。他描述道:“直升機并不想飛行。它由各種相互對立的力量和控制力量維持在空中。如果在微妙的平衡中有任何干擾,直升飛機就會立即停止飛行,造成災(zāi)難性的后果。”
盡管直升機的機械復(fù)雜性和駕駛技巧類似于雜技人員騎獨輪車,但直升機的特別用途也能夠讓人忍受這一切。它能做飛機所做不到的事情。自美國首次在越南大規(guī)模部署UH-1“休伊”(Huey)直升機以來,起垂直起降和低空盤旋能力使其成為美軍不可或缺的武器。在越南,無處不在的UH-1“休伊”(Huey)直升機甚至使得這場戰(zhàn)爭被稱為“直升機戰(zhàn)爭”。直升機在和平時期所扮演的角色同樣重要,從救援被困人員到用作空中救護車,從撲滅野火到運送人員往返沒有跑道的地方,我們都可以看到直升機的身影。
不過隨著時間的發(fā)展,直升機也有了一個新的競爭對手。一些無人機也能夠通過電動馬達驅(qū)動的旋翼實現(xiàn)垂直起飛和降落,從機械角度講其控制和操縱也更加直觀。此外,無人機也更安靜、更便宜、更容易飛行。這主要是因為它們基本上都是無人駕駛的,可以由地面上的人進行遠程控制,也不需要飛行員執(zhí)照。毫無疑問,無人機已經(jīng)開始從直升機那里搶走了不少工作,比如從事偵察等軍事任務(wù),以及攝像、測量和運送貨物等民用任務(wù)。而能夠運載乘客的無人機也處在研發(fā)之中。這樣以來,直升機還有未來可言嗎?
毋庸置疑,制造直升飛機的公司認(rèn)為他們的機器還有很長的壽命。目前,電池驅(qū)動還無法讓電動旋翼無人機進行長時間的飛行或攜帶重物。而且許多直升機任務(wù)仍然可能需要機上的機組人員,你大可以想想直升機機組人員操縱絞盤機來進行海空救援。大多數(shù)無人機可以在空中盤旋,但無法在高強度的風(fēng)暴和暴風(fēng)雪中飛行,相比之下直升機有時不得不扎進去。但這一切并不意味著未來的直升機仍將以同樣的方式飛行,或者永遠都會有飛行員在機上進行操控控制。
關(guān)于未來直升機的一些新想法正在醞釀之中。其中包括由西科斯基公司(Sikorsky)開發(fā)的“X2”技術(shù)。西科斯基公司是康涅狄格州的一家公司,由伊戈·爾西科斯基(Igor Sikorsky)創(chuàng)建,西科斯基于1939年制造了第一架實用直升機,并開發(fā)出一款“傾轉(zhuǎn)旋翼”設(shè)計的直升機V-280 Valor(見題圖)。該設(shè)計由總部位于得克薩斯州的“休伊”直升機生產(chǎn)商貝爾公司(Bell)提供支持。兩家公司的目標(biāo)都是克服直升機一個固有的缺點:有限的最高速度。
提高速度
直升機的速度受到其飛行方式的限制。飛機是通過流過機翼的空氣獲得升力。而直升機的葉片有相似的形狀,工作起來像一個旋轉(zhuǎn)翼。問題是,直升機在前行飛行過程中,流過主旋翼槳盤的相對氣流在前行側(cè)和后行側(cè)是不同的 前行槳葉側(cè)的相對氣流速度較大。而后行槳葉側(cè)的相對氣流速度較小。這種升力的不對稱隨著前行速度的增加而增加。直升機設(shè)計者主要通過調(diào)整槳葉旋轉(zhuǎn)時的角度來進行補償,從而使整個槳盤獲得相同量的升力。一旦直升機的速度超過280公里每小時(174英里每小時),后行槳葉的葉片角度就會導(dǎo)致“失速”,根本不會產(chǎn)生升力。到那時,直升機可能會產(chǎn)生低頻振動,并可能發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
傾轉(zhuǎn)旋翼通過安裝在機翼上的一對反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子克服了這個問題。這種布置有效地將直升機轉(zhuǎn)換為飛機。這種飛機在升空后,使旋翼向前傾斜實現(xiàn)更快速度的飛行,然后將旋翼向上翻轉(zhuǎn),使直升機實現(xiàn)垂直降落并垂直起飛。貝爾設(shè)計的V-280傾轉(zhuǎn)旋翼可以以每小時520公里的速度飛行(根據(jù)飛行員的說法是每小時280海里,因此其得名V-280)。這款飛機在搭載四名機組人員和14名全副武裝人員的情況下,續(xù)航里程也達到了近1500公里。
此外,貝爾與波音公司還生產(chǎn)過一款更老更大的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機V-22魚鷹。其也比普通直升機更快,而且可以飛得更遠。它被美國海軍陸戰(zhàn)隊所使用。然而,V-22在飛行中需要同時傾斜其轉(zhuǎn)子和發(fā)動機。而V-250簡化了這種設(shè)計,通過使發(fā)動機保持在原位并僅傾斜驅(qū)動軸和轉(zhuǎn)子來減少必須旋轉(zhuǎn)的重量。
貝爾軍事業(yè)務(wù)主管文斯·托賓(Vince Tobin)說,新的設(shè)計可以擴大規(guī)模,制造出更大的飛機。貝爾也考慮在未來的某個時候研究電動飛行系統(tǒng)。
無需飛行員
V-280在設(shè)計上將是“可選配飛行員”。一些乘客可能更喜歡駕駛艙里有一個人,但這在很大程度上取決于任務(wù)本身。托賓曾是美國陸軍直升機飛行員,他說,“在戰(zhàn)爭中,乘客不會在乎飛機是有人駕駛還是無人駕駛。”他補充稱,在民用領(lǐng)域,傾轉(zhuǎn)旋翼以其速度和續(xù)航里程開辟了各種各樣的旅行機會。其可以從屋頂?shù)街鄙龣C場在內(nèi)的很多地方起降,可以節(jié)省傳統(tǒng)機場占用的土地。
而西科斯基的X2直升機系統(tǒng)則使用了兩個安裝在直升機頂部的旋翼,一個在另一個之上,但轉(zhuǎn)向相反。這種所謂的同軸結(jié)構(gòu)長期以來一直被一些俄羅斯直升機使用,因為它不再需要尾槳,這讓直升機更易于通過狹隘環(huán)境。在傳統(tǒng)直升機上,尾部旋翼主要用于抵消“扭矩”,也就是由直升機主旋翼旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力。而同軸轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計則可以自行抵消扭矩。
與之前的同軸直升機不同的是,西科斯基在尾部安裝了一個螺旋槳,以推動直升機以更快的速度前進。另一個不同之處在于,每個轉(zhuǎn)子上的四個葉片比通常情況下要硬得多,這樣轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子就能夠靠得更近,而不會發(fā)生葉片碰撞。其結(jié)果是,在高速飛行中克服了葉片失速問題,因為總是有一個葉片朝向向前移動的方向,從而提供了平衡的升力。
這樣的設(shè)計使直升機速度更快,也更加靈活。西科斯基創(chuàng)新公司(Sikorsky Innovations)負(fù)責(zé)人克里斯·范·布伊滕(Chris Van Buiten)說,這款發(fā)動機也更安靜,因為后螺旋槳可以用于提供大部分前進推力,不必讓主旋翼的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)得更快。該公司有兩種使用該技術(shù)的機型。其中一架S-97突襲機(見下圖)能夠搭載六名乘客,時速超過400公里。波音公司正在開發(fā)一種更大的機型SB> 1 Defiant,其將于今年晚些時候開始試飛。它可以搭載12名全副武裝人員。兩者的民用機型都在計劃之中。
所有這些新型直升機都將通過計算機飛行控制系統(tǒng)進行飛行,這使得直升機控制變得更容易。例如,西科斯基正在開發(fā)一種系統(tǒng),只需按下一個按鈕就可以實現(xiàn)起飛和懸停。這種自動化水平使直升機的自動駕駛成為可能。范·布伊滕表示,這可能用于無人駕駛?cè)蝿?wù),也可能作為單飛行員使用的后備系統(tǒng)。如果飛行員喪失了行動能力,這種自動駕駛系統(tǒng)能夠控制直升機返回基地。大約10年前,當(dāng)西科斯基開始試驗自動飛行系統(tǒng)時,測試直升機的整個機艙里都裝滿了電腦。現(xiàn)在需要的工具只有烤面包機大小。不管最終能否搭載人員,但無疑無人機和直升機的區(qū)別已經(jīng)開始縮小。