不再一枝独秀 高速直升飞行器纷纷问市

空中巴士Airbus Racer(空中巴士直升机公司)

提高直升机速度的办法不是只有一种,著名直升机研发厂塞考斯基提出了一种同轴双旋翼加尾部推力的设计。直升机的主旋翼转动时,力学上就会出现相反的扭力,如果不处理会导致直升机自己打转。为抵消掉反向的扭力,因此多数直升机会在机尾处安装一个尾旋桨。以相反的方向抵消那股力量。不过,也可以把主旋翼加为两层,两者反相旋转,自然也就可以抵消扭力。由于不需要尾旋桨,因此直升机的长度可以缩短。俄罗斯的卡莫夫设计局,就专精同轴双旋翼直升机,包括Ka-27、Ka-52都是较为知名的产品。

塞考斯基的SB-1也是基于类似的原理,然后再向上改进。首先SB-1的同轴双旋翼采用钢性结构,只负责垂直升力,这使得主旋翼的齿轮箱可以大幅简化;而在提升速度方面,SB-1在尾部加装一具6桨叶的尾部推进器,经过加速,可以推升至460公里/小时的飞行速度。

不过,塞考斯基的同轴钢性双旋翼直升机,也有许多技术困难点。首先,这种主旋翼设计会叠高直升机的高度,大约叠高了一公尺以上,可能无法收容于现在的机库空间。

另外,它的试飞表现也被扣分。2017年,塞考斯基在试飞S-97双旋翼直升机(SB-1的前一代)时,就发生硬着陆的事故,花了大约2年的时间才重新复飞。研发进度严重滞后,SB-1直到2021年才正式出厂,2022年才完成初步200公里/小时的飞行测试,而贝尔的V-280在这段期间已达到400公里/小时的飞行纪录,SB-1失去标案也不意外。

在失去FLRAA标案后,塞考斯基转而争取欧盟的高速运输直升机计划,但是由于欧盟会更优先照顾自家人,也就是空中巴士的「迅捷者」(Airbus Racer),而且迅捷者又是另一种独特的设计,也相当不错。

空中巴士「迅捷者」:直升机的主旋翼产生的反向扭矩,有两个办法可以解决,其一是尾旋桨,利用一个横向的力量去抵消扭矩;其二是采用双层主旋翼。多年以来似乎只有这两个做法,然而欧洲空中巴士集团在2010年又提出了完全不同的设计,这就是X3高速直升机示范机。

X3以AS-365海豚直升机为基体,但是在直升机的两侧,加装了电动马达为驱动的推进螺旋桨,根据两具推进螺旋桨的动力差异,就可以平衡主旋翼的扭矩,同时推进螺旋桨又能加快直升机的飞行速度,可谓是一举两得。

X-3在绝对保密的情况下建造,于 2010 年 9 月首飞,达成了巡航速度410 公里/小时的纪录,比传统直升机快 50%。

不过,在研发X-3的过程中,空中巴士又有了新的设想,原本用来固定两具推进螺旋桨的短翼,还可以环绕至机身,形成环形机翼,既能强化推进螺旋桨的结构安全,环形机翼带来的额外升力还更节省燃料,这就是迅捷者。

迅捷者于今年4月25日首飞,过程毫无问题;7月25日已达到407公里/小时的实验纪录,证实了环型机翼带来的升力好处,与平均速度200公里/小时的传统直升机相比,迅捷者的燃料消耗量减少 15%。同时,它的油电混合动力电动系统,可以在巡航飞行时,将其中一具发动机切换至备用状态,进一步节省燃油高达 30%。

迅捷者还在研发中,但是试飞进度相当快速,性能也确实优异,很可能不久之后就能获得欧盟的合约。