JHL计划目前处于概念研制阶段,各制造商提供了多种设计方案,基本涵盖了目前已知的垂直起落旋翼机各种构型,其中5种方案获得军方资助,按速度划分为三类:
第一类:速度在296~370千米/时之间的有波音公司的“先进纵列双旋翼直升机”(ARTH)和西科斯基公司的“X2技术起重机”(X2C)。它们是在常规的纵列式双旋翼和共轴式双旋翼构型技术基础上发展。
第二类:速度在370~463千米/时之间的有西科斯基公司的“X2高速重型直升机”(X2HS);它是在X2技术基础上发展,通过采用共轴“前行桨叶概念”(ABC)技术,在机身两侧加装了涵道式的推力风扇,提供直升机快速平飞的动力。
第三类:速度在463~556千米/时之间的有贝尔-波音公司的“四旋翼倾转旋翼机”(QTR)和卡曼公司的“最佳速度倾转旋翼机”(OSTR)。它们是在V-22倾转旋翼机的技术基础上发展上,但在前者采用独特的传动技术,后者则发展了旋翼控制技术以及旋翼与机翼的匹配技术。
为突破传统布局在速度、航程方面的限制,国外新概念气动布局不断发展,其成果同样在重型直升机研发上得以应用,上述第二类和第三类的构型方案均采用新概念布局。
结论与启示
从国外重型直升机技术发展历程来看,重型直升机的技术发展与其他相对小吨位直升机的技术发展是密不可分的。一般来说,在小吨位直升机成熟技术通过适应性改进可以应用到重型直升机上。但重型直升机由于尺寸大、重量大、旋翼转速低、结构及系统复杂,又会带来设计、制造、使用上新的技术问题,形成重型直升机自身的技术特点。掌握小吨位直升机技术仅是研发重型直升机必要条件。
考虑到研制周期、成本、技术风险等多方面因素,目前研制的重型直升机仍以现有成熟的单旋翼带尾桨和纵列式双旋翼构型为主。这两种构型的现役重型直升机采用的是上世纪70年代的第二代直升机技术,目前和近期研制重型直升机主要采用第三、四代直升机技术,其主要特征是:全复合材料桨叶和带弹性轴承的球柔性桨毂,第三、四代发动机,先进的传动系统,大量使用先进的复合材料,电传操纵系统,玻璃化驾驶舱的综合航电系统等。研制目标是提升大型装备的内载和外吊挂运输能力,提升较高海拔高度下的高温使用性能,改善操纵和机动性和维护保障性等。预计5年之后,新研重型直升机将逐步取代现役重型直升机,满足今后30年左右使用需求。
对于同一个系列发展的重型直升机,最大起飞重量随着用户要求的任务载荷的提高而增加。以CH-53系列为例,CH-53A的最大起飞重量为19吨,CH-53E的最大起飞重量增加到33吨,至CH-53K其最大起飞重量则达到了38吨,高温、高原运载能力成倍增长。
发展新构型,保留直升机的使用特点,又能提高速度、增大航程,是未来重型直升机的技术发展方向。以V22倾转旋翼机的和以X2复合推力直升机为代表等一些新构型直升机技术逐步成熟,正在走向实用。预计在10年之后,这两种新构型直升机将大量投入使用。
国外重型直升机技术发展的经验和教训,对我国发展重型直升机有借鉴和启示的作用。
我国已成功研制AC313、AC312、AC311等直升机,技术上已达到第三代直升机的技术水平,这些直升机设计、试验、制造技术构成我们发展重型直升机的基础。我国的重型直升机应优先考虑采用常规的单旋翼带尾桨构型。
高原、高温是我国的特殊国情,因此在重型直升机设计点的选择上应充分关注此问题,发动机、旋翼技术是解决这个问题的关键。
作为长远发展,我国应发展速度在500千米左右的大装载运输直升机,以解决目前常规直升机固有的运输效率不足问题。遵循直升机型号发展规律,必须经历概念研究、关键技术预研、原理样机演示验证、背景机研究、型号研制等过程,应早做谋划,尽快实施。
(责任编辑:鑫报)