自RAH-66“科曼奇”项目下马以来,20多年来美国陆军还没有过全新的载人航空器项目出现,而都是对现有直升机的升级或改进,例如UH-60V、AH-64E等,这些机型虽然也会重新制造新的机体,但更多的是用老的机体安装新设备升级而来。这样的做法对于军方来说,可以更好的利用机体的寿命、降低研发成本,但对于直升机工业界来说却是一场“灾难”,因为升级项目并不是走完机型的全研发生产流程,只是研发了一些子系统,或者研发一些后来被下马的项目,这对于工业界的整机研发和投产能力的保持是不利的,长此以往可能会使制造商在整机研发和生产领域失去竞争力。

UH-60V虽然是“黑鹰”家族中的最新成员,但“黑鹰”本身则是很老的机型了,而且UH-60V也是利用老机身进行设备升级而来

但随着美国陆军“未来垂直起降飞行器”(FVL)项目及其先导计划“联合多任务旋翼机技术验证机”(JMR-TD)项目的出现,这一情况将得到改变。据称,FVL及JMR-TD项目是美国陆军多年来首个“无参考样机的全新旋翼机型号”的研发项目、“美军现役机队全替换机型”项目,以及“多家参与竞争的方案构型完全不同”的项目。带着这些语气鲜明的标签,这两个项目得到直升机工业界的高度重视。目前,西科斯基/波音团队的SB>1复合推进直升机和贝尔/洛马团队的V-280倾转旋翼机获准进一步发展。

JMR-TD项目的四个初始竞标方

其中,SB>1的技术验证机S-97早已首飞,S-97的设计让人耳目一新因此自带了点赞光环,甚至让人忘记了SB>1才是西科斯基的最终目标;而受V-22服役多年但负面新闻不绝于耳的影响,采用倾转旋翼机方案的V-280受关注度一直较低,甚至不被看好,但这并未减缓贝尔公司推进V-280研制的步伐,甚至在进度上已经领先了SB>1方案。

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V-280 & V-22

继XV-15技术验证机和V-22倾转旋翼机后,V-280倾转旋翼机代表了第三代倾转旋翼技术。从字面来看,V-280名称中的“280”代表了飞行速度达要到280节,基本是现役直升机速度的2倍,同时航程也将增加1倍。而针对V-22在装备使用过程中暴露出的气动、结构等主要问题,贝尔公司对V-280验证机采用的关键技术进行了优化设计,不仅完善了气动布局,提高了飞行性能,还提高了可靠性,同时降低了研制和生产成本。

V-280与V-22主要有三点区别。

1. V-280发动机固定只有旋翼和传动轴倾转。发动机水平固定安装,飞行状态转变过程中只有旋翼和变速箱偏转,使悬停和飞行状态改变时更稳定。同时,这一设计还有助于降低研制风险,减少发动机在不同角度工作的认证需求。另外,这些改变降低了结构复杂度,减少了零部件数量,带来了诸如机身侧舱门在内的一些使用方面上的好处。

2. V-280采用一体化平直机翼。当初因担心旋翼桨叶在前飞过程中与机翼发生碰撞,因此V-22采用了前掠式机翼。但随着V-22投入使用,贝尔公司的工程师们通过飞行试验和后续理论计算发现,前掠翼和上反角等原有的设计是不必要的,即使是平直机翼旋翼并不会发生碰撞,但此时在V-22上取消这些设计为时已晚。因此,在V-280的设计上贝尔公司就采用了平直机翼,其比V-22的机翼结构更简单、重量更轻、更易于制造,成本也更低。

V-280验证机的机身与机翼的装配,可以看出V-280的平直整体机翼

3.V-280的旋翼可操纵性更好。V-280旋翼桨叶允许挥舞的程度两倍于V-22的旋翼,这样可以增加在悬停状态下的控制能力。因此,贝尔公司表示虽然V-22的操控性已经很好,但V-280的操控性还将超越V-22,而且V-280对偏航和滚转的控制性能已经超过了大多数飞行员的实际需求,这样可能有助于解决V-22两侧旋翼容易陷入不平衡的涡流而翻滚的问题。

V-22旋翼虽然直径较小,但也有完整的周期变距控制和总距控制,是一副完整的直升旋翼

V-280 Vs. SB>1

从构型角度来看,对于FVL项目来说,UH-60、AH-64和OH-58将是最优先替换的型号,而CH-47的换代需求优先级较低,因此灵活性、机动性、生存性和武器兼容性将成为美军优先关注的能力。

对于西科斯基的SB>1来说,由于该机没有过渡飞行模式,与传统直升机没有区别,其悬停状态与前飞状态的过渡更为平滑,灵活性和机动性也比倾转旋翼机更强;由于没有机翼和置于机翼两端的发动机/传动/旋翼系统,结构上更为紧凑,关键部件的防护更为严密,并且自转下滑能力比倾转旋翼机更强,从而将获得更好的战场生存性。

另外,由于FVL项目需要替换AH-64这样的武装直升机,因此武器搭载能力是必要的需求。在这点上SB>1又占了优势,该机的构型与传统直升机相似,很方便采用常规直升机的短翼挂载方式,载弹量、武器类型等不会受到过多限制。

西科斯基公司总裁展示S-97“入侵者”原型机时,该机就装有一个火箭巢模型

但倾转旋翼构型的V-280由于气动干扰和结构限制,武器很难采用常规的挂载方式。如在固定翼模式下,旋翼将遮盖几乎全部的机翼翼展,结果就是机翼下方无法挂载任何武器装备。例如美军前几年为V-22进行过武器挂载实验,其挂载的位置和对武器的使用都有较大限制,V-22试射的火箭弹是安装在机头,而多管机炮则安装在机腹,由机组遥控开火,这样的解决方案有巨大的使用限制,显然无法和传统武装直升机相比。

V-22进行火箭发射实验,其旋翼处于倾斜状态,以避免旋翼对武器可能的干扰。而BAE公司提出的在机腹下安装机炮的方案,使用上也有较大限制

V-280的武装方案,也是在旋翼倾斜时的情况

对于UH-60直升机的运输任务,V-280则可能具有较大优势。受益于水平飞行时的固定翼模式,V-280的航程预计可达500~800海里,而SB>1航程要短的多,只有400海里左右,而且在运输能力上也不如V-280。在运输兵员时的单位成本方面,V-280也可能要低于SB>1,以V-22为例,通过对在美国海军陆战队的使用情况进行分析,虽然V-22的每小时飞行成本远高于传统直升机,但是因其可以搭载更多乘员并飞行更远的距离,其运输效率却更高,每位乘客单位距离成本只有直升机的一半左右。

另外在研发进度方面,虽然西科斯基的S-97的进度早快于V-280,但S-97只是SB>1的技术验证机,重量只有SB>1的40%左右,而SB>1本身也仅仅完成子系统的验证,要完成整机验证还需时日;而前不久首飞的这架V-280则已经是接近型号验证机的性质,而且从贝尔公司的宣传来看,V-280本身就将发展成为实际型号,进度远快于SB>1,技术成熟度也相对更高一些。

美国军方对FVL项目提出了5种能力设置(CapSet),分别涵盖轻型、中型和重型旋翼机的需求,此次两个方案验证的JMR-TD项目就是在中型旋翼机方面,而且这也是最为重要、换代最为紧迫的领域,涵盖了CapSet 2、CapSet 3和CapSet 4三种能力设置。虽然美国陆军还没有确定FVL的5项能力设置中哪一项最为重要,但业内人士很多认为,FVL未来首先要替换的是UH-60中型直升机,即CapSet 3中的内容。

FVL项目系统家族能力设置概况图

按CapSet 3的要求,FVL的任务更贴近陆军和海军陆战队的通用/攻击任务,但并不包括AH-64那样的重火力攻击任务,只是像UH-60武装型那样、可以提供一定掩护的伴随火力打击,因此SB>1的武器优势可能用不上。而如果按照现有直升机机队的机型分布推测未来直升机的组成模式,那么未来FVL机队可能是55%的突击/通用机型、25%的攻击机型和20%的医疗后送机型,因此从这个角度看,V-280有可能利用其载荷、航程和单位成本优势占据上风。

不过还有一个可能性,美军既然进行了5项总体能力设置方案,每个方案下都有多个任务指向,那就表明美军对FVL能力区分的很细,例如针对陆军UH-60的CapSet 3与针对海军的SH-60的CapSet 2进行了区分,这表明FVL项目有可能是“雨露均沾”,百并非一个“赢家通吃”的项目。