美國(guó)作為旋翼機(jī)的先驅(qū)，自從又失去了蘇聯(lián)這個(gè)強(qiáng)有力的對(duì)手后，就成了獨(dú)孤求敗的狀態(tài)。到了今天在旋翼技術(shù)能力在世界范圍內(nèi)可以說(shuō)是首屈一指的，在一定程度上可以引領(lǐng)未來(lái)數(shù)十年世界旋翼機(jī)的發(fā)展方向。近20多年，在美國(guó)在高速直升機(jī)領(lǐng)域誕生了兩種重要的旋翼技術(shù)的分支，一個(gè)是傾轉(zhuǎn)旋翼系統(tǒng)，一個(gè)是共軸雙旋翼+水平推進(jìn)裝置。那么誰(shuí)會(huì)代表未來(lái)的旋翼機(jī)發(fā)展方向呢？今天宣仔就討論一下這個(gè)問(wèn)題。
如果論技術(shù)先進(jìn)性，毫無(wú)疑問(wèn)是傾轉(zhuǎn)旋翼。傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)以美國(guó)貝爾公司為代表，目前已經(jīng)服役的的V-22魚鷹傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)最大速度可達(dá)275節(jié)（509km/h）速度，另一款V-280則可以飛280節(jié)（520km/h）的速度，保持了目前直升機(jī)的速度記錄；之所以能這么快，是因?yàn)閮A轉(zhuǎn)旋翼機(jī)可以將轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳的主軸，在高速飛行時(shí)螺旋槳的幾乎水平（還是有一定角度），徹底變身為一架固定翼飛機(jī)。
V-22魚鷹，已經(jīng)服役數(shù)百架
V-280，未來(lái)陸軍和陸戰(zhàn)隊(duì)采購(gòu)的熱門機(jī)型
另一種方案共軸雙旋翼+尾推，是將推進(jìn)裝置加在機(jī)尾。這樣做效率最高，但會(huì)引入一個(gè)問(wèn)題。根據(jù)角動(dòng)量守恒，彈旋翼機(jī)會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩使直升機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，所以需要在尾部裝一個(gè)尾槳或者涵道風(fēng)扇通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生力矩來(lái)把機(jī)身角動(dòng)量減到0（也就是機(jī)身不旋轉(zhuǎn)）。由于尾部推進(jìn)裝置會(huì)擠占掉尾槳的位置，所以在彈旋翼機(jī)上是沒(méi)辦法加尾部推進(jìn)裝置的。所以增加了水平推進(jìn)動(dòng)力的直升機(jī)往往采用共軸雙旋翼，因?yàn)楣草S雙旋翼，兩個(gè)旋翼通過(guò)相同轉(zhuǎn)速的，方向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，使旋翼系統(tǒng)的合成后的角動(dòng)量保持在0附近，機(jī)身也不會(huì)旋轉(zhuǎn)了。由于實(shí)現(xiàn)原理的限制，共軸雙旋翼+尾推的方案在速度上略遜一籌，目前以西科斯基為代表，其S-97 Raider X最大速度可以飛到240節(jié)，也就是440km/h的速度。
西科斯基的S-97 Raider X
S-97的平飛動(dòng)力來(lái)自尾部的螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的推力
雖然速度快得多，但論安全性和成熟型以及懸停能力，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)和共軸雙旋翼還是沒(méi)法比。共軸雙旋翼之前在俄羅斯人手里弄出來(lái)一個(gè)上下槳葉打漿的問(wèn)題，但是那是不增加尾推的情況下，槳葉和槳轂不得不采用鉸接導(dǎo)致的缺陷。西科斯基采用了剛性的旋翼，槳葉和槳轂剛性連接，徹底解決了這個(gè)問(wèn)題，所以安全性非常高。加上旋翼還是在飛機(jī)頭頂上，這種方案的懸停能力更好，適合用來(lái)做武裝直升機(jī)和偵查直升機(jī)，以及索降任務(wù)。西科斯基甚至提出過(guò)一個(gè)專利，旋翼都采用較寬的槳葉，在高速飛行時(shí)，可以將槳葉鎖死不轉(zhuǎn)，這樣就可以變身為一個(gè)“X”型的機(jī)翼來(lái)提供升力；此時(shí)全部的動(dòng)力都由尾部螺旋的轉(zhuǎn)動(dòng)提供，不得不說(shuō)這是個(gè)鬼才設(shè)計(jì)，這樣也可以使旋翼機(jī)徹底變身為一架固定翼飛機(jī)，與傾轉(zhuǎn)雙旋翼是殊途同歸的。宣仔認(rèn)為在偵查武裝直升機(jī)的競(jìng)標(biāo)中，這種方案毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)獲勝。但這種方案不太適合把起飛重量做的太大，所以如果是做運(yùn)輸直升機(jī)，尤其是配發(fā)給快速反應(yīng)部隊(duì)的話，顯然還是傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)更占優(yōu)勢(shì)。
旋翼鎖死作為固定翼提供升力的一種方案，是未來(lái)的雙旋翼+尾推的演進(jìn)方向
而傾轉(zhuǎn)雙旋翼雖然飛行速度很快，但有兩個(gè)致命缺陷，一個(gè)是懸停能力不好，一個(gè)是引入過(guò)多的機(jī)械可活動(dòng)件，系統(tǒng)復(fù)雜度太高。起降穩(wěn)定性不好是因?yàn)椋瑑A轉(zhuǎn)旋翼機(jī)必須做成在兩翼安裝兩個(gè)旋翼的形式，旋翼產(chǎn)生的升力并不在飛機(jī)重心上，而是對(duì)飛機(jī)重心有一個(gè)力矩；通過(guò)兩個(gè)旋翼的力矩抵消維持平衡；但是這只是理想狀態(tài)。在實(shí)際使用，根據(jù)環(huán)境不同，飛機(jī)制造的一致性不同，兩個(gè)旋翼產(chǎn)生的力矩可能不盡相同；這需要飛行員和飛控系統(tǒng)實(shí)時(shí)不斷調(diào)整兩個(gè)力矩維持平衡，但也非常容易引入震蕩。初次做面食的人應(yīng)該都體驗(yàn)過(guò)，水多了加面，面多了加水是個(gè)啥體驗(yàn)，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足，總是很難達(dá)到剛剛好的狀態(tài)，最后就翻車了。其實(shí)飛機(jī)控制也是一樣，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，就容易出現(xiàn)這個(gè)震蕩。
V-22的系統(tǒng)穩(wěn)定性不好，容易引起人機(jī)耦合震蕩
不好控制也就不說(shuō)了，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)也過(guò)于復(fù)雜。下圖是 V-22魚鷹從折疊到打開的過(guò)程。看起來(lái)非常酷炫，未來(lái)感十足，但是可以看到涉及到的可動(dòng)機(jī)械部件是很多的。由于系統(tǒng)正確運(yùn)行率是所有部件正常運(yùn)行率的乘積，所以任何一個(gè)部件出問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)問(wèn)題，尤其是這種可動(dòng)件。魚鷹自研發(fā)到服役，已經(jīng)有42人在事故中死亡。不過(guò)目前美國(guó)似乎已經(jīng)通過(guò)訓(xùn)練和保養(yǎng)很大程度上減少了事故的發(fā)生，目前已經(jīng)服役了數(shù)百架V-22。但客觀地講，這種直升機(jī)還是用來(lái)做運(yùn)輸更好。做為對(duì)懸停能力要求較高的武裝直升機(jī)和特種作戰(zhàn)的直升機(jī)并不是太合適。
V-22展開過(guò)程，很有變形金剛的感覺(jué)，但是作為武器顯得有點(diǎn)過(guò)于精密了
因此宣仔認(rèn)為，在陸軍未來(lái)的FARA和FVL等計(jì)劃中，美國(guó)很可能會(huì)出現(xiàn)兩種方案的旋翼機(jī)都服役的局面，一家獨(dú)大贏者通吃的局面可能不會(huì)出現(xiàn)。（作者署名：紙上的宣仔）
