旋翼通鉴|生不逢时的高速黑鹰直升机,X-49速度鹰的突破与落幕

旋翼通鉴|生不逢时的高速黑鹰直升机,X-49速度鹰的突破与落幕

作者:丁志伟 出品:旋翼飞行器

弁言

X-49 速度鹰(Speedhawk)是一型实验性质的复合式直升机,该机的研制是用来论证美军现役的直升机能否突破200节(约360千米/时)的速度大关。2000年10月份,美国海军航空系统司令部授予了Piasecki(皮亚塞基)公司一份演示验证合同,该合同约定将一架海军现役的YSH-60F海鹰直升机作为试验平台,将其尾桨改装为一套矢量推力涵道螺旋桨(VTDP;Vectored Thrust Ducted Propeller)系统。

在2004年,主要由于经费的问题,VTDP项目(如今成为X-49A)由美国海军转交给美国陆军航空应用技术部。X-49A最后于2007年6月29日完成了首飞。

2013年的4月份时候,皮亚塞基公司凭借X-49的VTDP设计进入到美国陆军主导的未来垂直升力计划之中,但是在后来的6月份,联合多任务计划演示验证计划竞争阶段,它却遗憾未能入选(西科斯基、贝尔、AVX和Karem公司入选)。

该机的研制状态是完成了背景项目第一阶段的任务要求——即造出原型完成试飞,但是具体的任务目前据称已经冻结,由于竞争失利而缺乏资金支持,其未来的命运很难说

速度鹰的前世今生

就直升机发展史而言,皮亚塞基公司在挑战航空业界的“标准”方面一直都相当有名——尤其是在旋翼飞行器方面。但在上世纪5、60年代大红大紫之后,皮亚塞基公司陷入了沉寂,尽管偶尔也小打小闹出一些充满戏剧性的概念飞行器,但都未能成事。在上世纪60年代早期,皮亚塞基飞机公司就提出了一型概念飞行器,它是皮亚塞基公司早期对复合式直升机的探索之一,型号为皮亚塞基16H-1 探路者。

图——16H探路者直升机

该机也是诞生于美国陆军和海军联合主持的项目,项目目的是收集高速型直升机的飞行数据。探路者配备了三叶主旋翼和涵道推理风扇,两者都由一台通用电气T58发动机驱动(该型发动机曾被用于SH-2海妖直升机、SH-3海王直升机和CH-46海骑士直升机),凭借这种独特布局,探路者的前飞速度超过了360千米/时。位于机身下方的水平安定面(短机翼)为其提供了额外的高速机动型和稳定性。

图——16H探路者直升机

相比之下,美国陆军当时的新型通用直升机,贝尔公司的UH-1 伊洛魁(更知名的昵称是休伊)直升机的前飞速度最大只能达到218千米/时。从那时起直到探路者直升机项目结束,皮亚塞基公司一直都保留有一支独立的研发团队进行16H复合式直升机的设计论证和改进工作——不过都是在纸上进行的(毕竟缺钱)。最终,皮亚塞基终于有机会能将从探路者直升机积累下来的所有经验和技术都用在美国陆军的新项目上。然而,他们现在要做的事情是改造一架现有的直升机,而不是从头开始做起,这反倒是更难的。

图——UH-1 休伊直升机

这项工作有点像是AVX公司曾提过的的基奥瓦直升机扩展/改装建议书*。为了提升飞行速度,传统的尾梁/尾桨系统由一台涵道推力螺旋桨取代,这一改进也增加了飞行稳定性。原机的驾驶舱也得到了大幅的改动,并采用了一套电传操纵系统来降低飞行员的工作负担,并能够最大化地发挥出尾部矢量推力涵道螺旋桨的能力。从外观上看,如不考虑机舱的扩展、腹部的短机翼和尾部的大涵道的话,速度鹰和海鹰还是有很大的相似之处的。

图——AVX公司的基奥瓦直升机改装概念图

早期的测试中,速度鹰的飞行范围仍然没有明显突破当时在役的海鹰直升机的飞行包线。设计团队很快采取了一系列的行动——包括进行减阻设计(加装桨毂整流罩、将起落架改装为可收放式等)、为VTDP加装了一台(全机的第三台)辅助发动机——意图将速度鹰的前飞速度提升到200节。此后,速度鹰很轻松就达成了合同约定的里程碑,并完成了所有的任务指标和项目计划。

图——海鹰直升机

后来,设计团队又为该机加装了一副升力短机翼,在高速飞行的时候,短机翼也能产生巨大的升力,以此来卸载旋翼的拉力并减小其阻力,从而使得直升机飞行速度提升了50%、航程提升了两倍、机动性提高、振动和疲劳载荷降低,从而大幅提升了可靠性和全生命周期成本。美国陆军先进技术验证项目演示了该机在速度、航程、生存能力和可靠性方面的提升,能够满足美国陆军部队对未来的旋翼飞行器提出的更大的任务包线和更高的可维护性的要求。

可惜的是,尽管皮亚塞基凭借速度鹰进入了美国陆军主导的垂直升力计划,但是在未来垂直升力计划的联合多任务演示验证计划阶段,它却败给了同期竞争的西科斯基、贝尔、AVX和Karem,其中西科斯基的前行桨叶概念旋翼复合式直升机是其最大的对手,也是美国陆军最可能购买的潜在对象之一。

速度鹰的设计特点

皮亚塞基的这架复合式直升机最大的特点就是用一台矢量推力涵道螺旋桨代替了尾桨。为了在前飞的时候卸载旋翼的拉力,皮亚塞基的研究团队还在X-49A的机身底部加装了一副短机翼。在悬停的时候,涵道螺旋桨能够提供侧向的矢量推力来代替尾桨平衡反扭矩,在高速飞行的时候,其推力方向则会完全指向后方,作为一个尾部推进螺旋桨来使用。矢量推力系统的存在也可以让直升机在前飞的时候保持更水平的机身姿态,从而也降低了前飞阻力。除此之外,整个机身的外形都针对前飞减阻而进行了优化,起落架也设计成了可收放式且优化了很多不必要的突起造型。

其实无论时矢量推力涵道螺旋桨技术还是复合式直升机技术,在当时都不算什么新技术概念,不过这一概念在陆军的评估中却得到了不错的评价。皮亚塞基的研究团队认为这一概念能够显著扩展速度鹰的飞行速度和任务半径,并且能够显著降低飞行器的疲劳载荷,藉此降低飞行器的操作和维护成本。皮亚塞基还认为这一概念扩展性极佳、能够快速部署,因此具备极大的潜力。

​全机空重大约6吨出头,最大起飞重量近10吨,主旋翼直径约16.36米。

速度鹰的设计、研制和飞行测试项目是皮亚塞基飞机公司进行工程设计、生产制造和系统测试的主要作品之一。该项目最初是美国海军领导的技术演示计划进行的,最后进入了美国陆军赞助的先进技术验证(ATD)项目。整个项目的预算相当有限,但其仍然被成功完成了,该过程展示了皮亚塞基公司在有限预算下进行快速原型设计、制造、装配和系统测试的杰出能力。

图——当时关于速度鹰的介绍说明

还是那句话,速度鹰是很好很好的,但是美国陆军可能永远都不会购买这一套海鹰直升机改装套件。为什么?因为同期的竞争对象是西科斯基-波音的SB>1,有贝尔-洛克希德合作的V-280二代倾转旋翼机这些出色且拔尖的对手,顶不住啊。

时也?命也!