“黄貂鱼”为飞机设计带来了疯狂的转变

这款迷人的倾转旋翼机是执行救援坠毁空军飞行员等任务的众多竞争者之一。
“梭鱼”。Advanced Tactics公司

飞行员并不总是能在跑道上着陆。无论是被击落,还是因机械故障弹射,飞行员都可能遭遇各种糟糕的情况。正因如此,空军拥有随时准备出动的直升机搜救队,他们负责找到坠毁的飞行员,并确保他们的糟糕一天不会成为最后一天。目前这项任务由直升机完成,但空军正在探索更新、更快、航程更远的飞行器来承担同样的任务。

AFWERX(美国空军和美国特种作战司令部的一个军事技术加速器)最近举办了一场竞赛,旨在寻找一种更好的高速垂直起降飞行器。这项竞赛于2021年2月宣布,旨在寻找比空军现役的HH-60“铺路鹰”更快的替代品。这款直升机用于伤员搜救或飞行员救援等任务,但作为直升机,其速度受到限制,最高时速约为184英里/小时

具体来说,AFWERX将这项倡议的重点放在寻找能够“在对抗性、资源受限且不依赖跑道的环境中进一步提高作战效能和效率”的想法,这是一个非常委婉的说法,意思是“能在崎岖地区起降,并能拯救生命,甚至可能在敌火下完成任务”。

为满足这一需求,AFWERX在本月早些时候举办了一场挑战赛展示会,并将218个申请者缩小到35个设计。AFWERX尚未公布其选出的35个设计,但该名单中的一些公司已自行披露。这些设计包罗万象,从受四旋翼无人机启发的飞机大小的设计,到看起来更像科幻片中的飞行摩托车的概念图都有。

这些飞机都是VTOL(垂直起降)设计,但它们被设计成比直升机和现有VTOL飞机飞得更快。这可能意味着增加喷气动力来实现快速的水平飞行,就像贝尔公司的概念机一样;也可能意味着使用涵道风扇的喷气式飞机,能够实现垂直和水平飞行转换;或者还有各种其他的设计,它们都融合了不同的飞行器概念,就像一种飞行中的“嵌合体”。

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一家进入选拔轮的公司是Advanced Tactics,其带来了“梭鱼”设计。

“梭鱼”通过安装在机翼延伸出的倾斜转轴上的四个旋翼来实现垂直起降。这使其能够像大型四旋翼无人机一样工作。一旦升空,前部的倾斜转轴向下摆动,后部的倾斜转轴向上摆动,将所有四个旋翼向前指向,作为推进器。这种设计在某种程度上让人联想到目前服役的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机,但根据计划,“梭鱼”的四个较小的发动机和倾斜转轴应该能提供更高的冗余度和更平稳的飞行。

“梭鱼”的概念起源可以追溯到21世纪初,当时V-22尚未进入军服役。“早在2003年,我就参与测试了世界上第一批大型燃气动力四旋翼无人机之一,我们在沙漠测试中观察到沙尘流如何与机身结构相互作用,”Advanced Tactics的首席执行官Donald Shaw说,“我们意识到,如果想获得非常高的速度同时又能悬停,就需要转向固定翼解决方案。”

Shaw表示,该设计自2009年以来一直在开发中,自2011年以来,他们已经试飞了采用“梭鱼”构型的较小比例测试飞行器。

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Advanced Tactics的下一步是改装一架相当标准的塞斯纳152飞机,在其倾斜转轴上安装旋翼,作为载人测试原型机。对于“梭鱼”的最终目标是能够搭载18人(包括机组人员)的军用配置,这样飞机就可以运输一个完整的士兵小队,或者运送医务人员并营救几名伤员。这与“铺路鹰”目前能够运载的人数大致相当。

“梭鱼”在设计初期承诺,至少在这一阶段,它将拥有与“铺路鹰”相同的起降和悬停能力,但速度快得多,这通常是该类飞行器的主要优势。“梭鱼”的目标最高速度为550英里/小时,巡航速度为460英里/小时,而“铺路鹰”的最高速度为222英里/小时,巡航速度为184英里/小时。

由于固定翼能实现更高效、更快的飞行,“梭鱼”的目标航程为2,400海里,而“铺路鹰”的航程为504海里。这将允许“梭鱼”飞越整个其他国家到达目的地,而不是只能在国家境内的基地内运行。

这是一款雄心勃勃的机器,也是许多正在满足空军未来需求的飞行器之一。Shaw希望该飞机的独特功能不仅能在理想条件下发挥作用,还能在最坏的情况下(如飞行紧急情况)生存下来。

“推进器和直升机旋翼的组合还允许在发生发动机故障的紧急迫降时更加平稳,因为螺旋桨/旋翼可以快速改变方向,使飞机在任何条件下都能保持稳定,而标准螺旋桨则无法做到这一点,”Shaw说,“此外,在只剩下半数动力的情况下,飞机在发生飞行紧急情况前的悬停状态下也能安全着陆。”

 

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Kelsey D. Atherton

科技领域特约撰稿人

Kelsey D. Atherton 是一名军事技术记者,自 2013 年起为《大众科学》供稿。他报道无人机器人和其他无人机、通信系统、核企业以及用于规划、发动和缓解战争的技术。


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