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V-22“鱼鹰”之:混血天使

本文作者:大兵

在人类航空史上,很少有一种飞机像V-22“鱼鹰”这样激进而富有争议:一方面倾转旋翼的设计同时赋予了“鱼鹰”直升机和固定翼飞机的优点;另一方面这架飞机的造价高昂、维护复杂以及多次严重的事故,又让人们不禁怀疑这是否值得…

倾转旋翼之起源

或许是军事爱好者对“第三帝国技术神教”的摩拜,似乎很多黑科技都被认为源于纳粹当年反人类的创造,“鱼鹰”也不例外——二战期间梅赛施密特工程师韦瑟弗·拉格博士曾设计的P1003倾旋翼机往往被认为是“鱼鹰”的前世。还有英国工程师宣称,他们在30年代曾经申请过专利的“推力转向式飞机”概念要远早于美国人对倾旋翼的研究…

▲P1003被认为是纳粹的末日科技之一,实际上以当年的技术也不可能实现。

▲英国人的设计略显丑陋,不过好像还真有点那么回事儿...

事实上拉格博士的P1003直到纳粹投降也只停留在风洞实验阶段,英国人的“专利”更是连绘图板都没走下来。且不论他们如何解决螺旋桨叶倾转时的传动转换问题,以及螺旋桨涡流对飞行安全的影响,光是垂直起降时的动力缺口已经是当时的航空发动机技术所难以企及的——

通过拉格博士的计算,倾转旋翼机的螺旋桨叶由于要同时满足“拉升”和“平推”两种工作模式下的气流特性,故而在升力效率上要低于纯旋翼,这就需要比同等重量的直升机多出至少150%的动力才能满足安全起降的要求!

▲技术水平上的限制确实难以跳出时代背景,但不可否认当年德国人秉承严谨的精神为后世研究打下了理论基础。

要非说美国人“偷师”的话,德国直升机厂商福克·阿奇格里斯在并列旋翼机基础上发展而来的Fa269倒有点意思:

这架飞机通过翼尖可向下翻转85度的旋翼,理论上能同时实现短距/垂直起飞和水平高速飞行;更重要的是,关于Fa269的风动模型研究,揭示了螺旋桨涡流可用于机翼诱导垂直升力的可能。

▲Fa269是德国空军战争前期就存在的项目,超越时代但并非天方夜谭。

1947年,美国工程师鲍勃·利希滕合伙创办了一家名为“超越”的飞机公司,并着手研制倾转旋翼技术;由于项目太冷门,筹集研发资金困难,“超越”公司的产品并没有投入过生产。鲍勃本人则随后跳槽贝尔直升机公司,正值美国陆军在朝鲜战争中受直升机战场作用的鼓舞,要求飞机制造厂商研制创新设计的旋翼机——贝尔XV-3由此而生。

▲“超越”公司的倾转旋翼机构想与技术验证机。

▲在朝鲜战争中,直升机所发挥的作用完全超出了人们对这一“新鲜物种”的预料。

即便以当时的技术来看, XV-3也是有点简陋的:一台普惠公司生产的450马力涡轴发动机通过简单的传动装置,分配给短翼尖上两具可倾转的直升机桨叶,从而实现飞行方式的转换。

这架仅两吨多一点的小飞机先后进行了250次试飞,包括40多次转换飞行方式,以及旋翼水平状态下不同速度的测试,证明了倾旋翼在技术上是可行的!

▲注意这架在测试双桨叶组合。

而同时代,康维尔和洛克希德关于涡轮动力螺旋桨战斗机的垂直起降验证,才是真正拾遗纳粹技术的产物,试飞结果表明:

只要动力强劲,传统螺旋桨一样能旱地拔葱,并轻松切换为水平飞行模式。

▲这两个家伙才叫真正的大力飞砖!

“鱼鹰”诞生

1973年,在NASA和美国陆军的要求下,贝尔公司制造了2架真正意义上结合了直升机桨叶和固定翼飞机螺旋桨可变距特点的倾转旋翼验证机:

XV-15

并在1979年首次完成了从垂直起飞到固定翼飞行状态的转换。XV-15最大速度达到670千米/小时,实用升限超过8000米,可搭载2名飞行员和9名乘客、或2.5吨的载荷…

就在XV-15还在测试的时候,1980年4月24日,美国陆军“三角洲”特战部队搭乘海军陆战队飞行员驾驶的改装RH-53D重型直升机从航母上起飞,前往伊朗首都德黑兰解救在“伊斯兰革命”中被扣押的美国人质…

▲海军航母上的RH-53D涂装了沙漠黄准备出发...

这次代号“鹰爪”的行动,终因沿途需飞跃的距离过长,直升机要两次降落在敌国领土加油,加上遭遇的恶劣天气和意外事故,使得8架直升机中的3架先后因各种故障不得不退出行动,而无法再进行下去。在撤退的时候,1架已经因连续飞行,人、机皆不堪重负的RH-53D与空军负责运输航油的C-130运输机相撞,导致8名美军身亡,最后落了个赔了夫人又折兵的结果。

▲不适用的装备被认为是这次作战失败的主要因素。

“鹰爪”行动的失败,令美军意识到现有直升机在速度和航程上的劣势,而空军的固定翼运输机受限于起降方式也不够灵活——于是1981年底,“多军种先进垂直起落飞机”被迅速提上议程,贝尔公司在XV-15的基础上联合波音公司提交的V-22方案最终赢得了合同。

V-22“鱼鹰”最令人印象深刻之处,是两边翼间上一对硕大的螺旋桨——

注意:是螺旋桨而非直升机桨叶!

这对可变距螺旋桨的效率之高,以至于水平飞行时需要通过位于机身翼盒里的中央变速器,将螺旋桨转速降至肉眼可见的速率就可以满足这架飞机478千米/小时的巡航速度;而在垂直起降时,螺旋桨叶会调整到最大升力模式,这个时候两台艾利逊公司生产的、单台输出功率超过6000马力的涡轮轴发动机将带动最大起飞重量接近30吨的“鱼鹰”实现垂直起降。

▲鱼鹰的螺旋桨集大角度可变距和折叠功能于一身,非常的复杂。

▲硕大的发动机舱...

这台发动机是除了前苏联米26之外,最够劲儿的涡轴发动机,事实上在测试阶段,它可以轻松带动“鱼鹰”逼近700公里/小时的平飞速度,并且功率上还有富余…只不过基于油耗和飞行安全的考虑,加上那对短而厚重的平直翼在应力结构上并不适于高速飞行,故而在飞控中限定了最大平飞速度。

▲机动展示;

▲一门炮而已;

▲内饰有点潦草...

从1989年3月完成首飞,到1999年5月交付海军陆战队测试,V-22“鱼鹰”采用的各项先进技术和复杂设计在原型机阶段所遇到的麻烦也是相当的棘手。

但是对于一架机身尺寸仅相当于重型直升机,却拥有1600千米的最大航程、两倍于直升机的飞行速度、垂直起降载荷接近10吨,却依旧像直升机一样不依赖跑道,满足舰上或任何30米见方空地条件下随时起降功能的飞行器——

这的确是一架迷人的“混血”天使!

(未完待续)

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