Defiant X 是一款时尚、未来感十足的直升机,设计旨在实现高速远距离飞行。虽然它并非一款已投入生产的飞机,但它是美国陆军新一代“黑鹰”级直升机的两大候选机型之一。这款由 Sikorsky 和 Boeing 联合制造的飞行器,正作为“未来远程突击飞机”(Future Long-Range Assault Aircraft,FLRAA)计划的一部分,与 Bell 的竞争机型展开角逐。获胜者预计将于 2022 年公布。
以下是关于 Defiant 的工作原理以及其设计如何影响其性能的介绍。
从外观上看,它就与普通直升机截然不同。最引人注目的是顶部的设计,两个堆叠的旋翼以相反方向旋转,以获得最大的升力。这种同轴设计意味着它不需要传统的尾部旋翼,尾部旋翼的作用是防止普通直升机因顶部旋翼的运动而发生原地旋转。
至关重要的是,Defiant 的顶部旋翼足够坚固,可以防止它们发生碰撞并导致灾难性的故障。Sikorsky 公司未来垂直升力项目业务发展总监 Jay Macklin 表示,这与普通“黑鹰”直升机顶部的旋翼不同,“黑鹰”拥有一个“全铰接式旋翼系统——它向上拍打、向下拍打、向前引导、向后滞后——因此它在空中不断运动、调整”。这对于“黑鹰”来说是没问题的,但对于顶部堆叠的两个旋翼来说是不可行的。
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双旋翼设计还解决了空气动力学上一个复杂但迷人的问题。想象一下一架普通直升机在空中快速飞行。当顶部旋翼旋转时,旋翼的一侧以与飞行相同的方向前进,而另一侧则在旋翼完成圆周运动时向后移动。但向后移动的叶片可能会遇到升力减小的问题,因为它与空气的移动方向相同,而直升机正向前穿过空气。这个问题被称为后掠叶片失速。Macklin 曾是一名“黑鹰”飞行员,他说:“在这种情况下,‘你就是物理学的受害者’。‘你飞得越快,叶片上的不稳定性区域就越大’。但这在 Defiant 顶部的两个反向旋转的旋翼上不会发生。”
由于这款飞机需要快速将部队部署到可能不友好的区域,因此快速进出至关重要。后部的螺旋桨对此有所帮助;它可以快速推动飞行器前进,甚至可以帮助它减速。这使得飞行器在加速或减速时不会像“黑鹰”那样向前或向后倾斜;例如,当一架“黑鹰”直升机着陆时,机头会向上抬起,加速时机头会向下倾斜。Macklin 认为,由于 Defiant 可以保持水平,因此它可以快速进入着陆区。“你带着螺旋桨前进,然后反转螺旋桨的推力,[然后]你立即减速,”他说,并将其比作喷气式客机着陆时,喷气发动机反向推力,你会感觉身体向前倾斜,仿佛要撞到餐桌一样。
Macklin 提醒说,这款飞行器仍处于规划阶段,因此设计可能会发生变化。这款直升机的早期版本 SB>1 Defiant 于 2019 年 3 月首次飞行,并且《大众科学》杂志也在其年度“最佳新技术”奖项中予以认可。Sikorsky 公司在同轴直升机方面的研究可以追溯到 2008 年的首次飞行。
直升机是复杂的机器。飞行员使用称为总距杆、周期性杆和脚踏板的操纵装置,我曾经有过短暂的尝试机会。在使用 Defiant 时,总距杆上的一个拇指滚轮允许飞行员控制后部推进螺旋桨的速度。尽管如此,Macklin 说:“老实说,它真的相当容易驾驶。”
根据拥有 Sikorsky 的 Lockheed-Martin 公司发布的新闻稿,与“黑鹰”相比,这款新直升机应该能够“飞得更远、速度更快”。“黑鹰”的巡航速度约为每小时 161 至 178 英里,但 Sikorsky 没有透露 Defiant 的预计精确巡航速度,尽管它已经达到了每小时 242 英里以上的速度。
根据未来垂直升力跨职能团队代理副主管 Jim Thomson 的说法,陆军将在 2022 财年第三季度选择其中一款候选机型。(该计划的正式竞争预计将在本财年第三季度开始。)他通过电子邮件指出,“黑鹰”直升机即使在引进新直升机后也不会消失:“UH60‘黑鹰’直升机已经服役 40 多年,是陆军航空兵的中坚力量,并且在未来很长一段时间内仍将是陆军旋翼飞机机队的一部分。陆军将在未来适当的时候确定将用 FLRAA 取代多少架‘黑鹰’。”