美國JHL直升機

美國JHL直升機的主要用戶是已經將“未來作戰系統”（FCS）與“斯崔克”輕型輪式裝甲車族作為未來發展方向的美國陸軍，所以JHL運送的將是攜帶FCS系統的士兵和他們的“斯崔克”輪式裝甲車族。這需要JHL起碼具備20噸以上的有效載荷運輸能力，而且海基部署的特點還將要求JHL是一種垂直起降的飛行器。

基本介紹

• 中文名：美國JHL直升機
• 裝備部隊：美國陸軍
• 特點：垂直起降
• 意義： 未來作戰系統 

概述

要實現垂直起飛的JHL最基本的性能指標——20噸以上的有效載荷，並不是一件容易的事情。現有最大的起重直升機——俄羅斯的米-26儘管可以攜帶20噸的最大有效載荷，但在真正的作戰使用條件下，該機最大有效載荷也只有13噸。對於JHL，美國軍方規劃的性能指標是懸停升限約3000米，攜帶一個3.4米寬，2.8米高，15.2米長的貨櫃，最大自持航程3900千米。不過，JHL的性能指標還存在著太多的不確定性。

從目前已通過初選的JHL五種方案看，沒有一種是傳統的單旋翼直升機方案，其間最大的區別是使用飛行速度的不同。依據飛行速度可劃為三檔：波音公司的先進縱列旋翼布局直升機（ATRH）以及西科斯基公司的X2技術吊車（代號X2C）共軸雙旋翼式直升機屬於296～370千米/小時一檔；西科斯基的X2高速版（X2HS）共軸雙旋翼複合動力直升機獨居370～462千米/小時一檔；貝爾一波音公司提出的QTR傾轉旋翼機、卡曼直升機公司提出的最佳速度傾轉旋翼機（OSTR）共同競爭462～555千米/小時的速度檔。

ATRH方案

波音公司的先進縱列旋翼布局直升機（ATRH）方案被認為是目前最有可能實現，而且是最有可能控制研發成本的一款JHL候選方案。作用在該機型上的貨物拉力和扭矩可以分配給兩台或幾台尺寸較小的發動機來承擔。蘭德公司的報告認為縱列旋翼布局直升機方案的單副旋翼直徑，將達到CH-53E和K型的水平。波音公司早在上個世紀70年代曾經設計和製造過能在高溫和高海拔使用條件下，起重達20噸的XCH-62型縱列旋翼布局直升機。當時僅製造了一架原型機，還沒來得及試飛就接到了下馬的命令。現在看來，XCH-62是一種純粹的“天空起重機”，只能在己方空軍掌握全部制空權的空域範圍內執行任務。新的ATRH方案將具備比XCH-62更高的飛行高度，以及更遠的作戰航程。

看來，波音公司構想ATRH將沿著一條不斷改進與發展的螺旋上升之路加以研製，在項目啟動時儘可能地立足現有先進技術並廣泛展開同行間的交流合作，在研製過程中不斷進行修改。例如在初期，它可以設計採用已有的發動機型號（蘭德公司建議採用4台在MV-22“魚鷹”傾轉旋冀機上使用的發動機），待時機成熟時再考慮換裝新型發動機。

X2系方案

2005年5月，西科斯基公司首次正式對外公布了X2型號的設計資料，並建造了一架小比例的技術驗證機。樣機採用T800渦軸發動機，有兩副四葉槳以及一台推力發動機。預計該機能在2006年內實現首飛。有一些觀點認為，X2是西科斯基公司1973年的XH-59A“先進槳葉概念”技術驗證機（ABC）的浴火重生，當然也加入了當前最新的航空科技元素和活力。X2採用電傳操縱，槳葉質量更輕，強度更高，機身也作了減重最佳化處理，外形採用低阻設計。此外，該機還特別設計了流線型的槳軸整流罩。

美國JHL直升機方案採用共軸式布局的最大好處是省去了尾槳。蘭德公司的報告稱此為“兩部6000千瓦功率的傳動機構通過共軸布局被有機地緊湊到了一起”。沒有尾槳的布局也使得該方案的地面投影面積小於縱列式旋翼布局以及大尺寸旋翼的普通直升機方案。無論是當初的ABC還是現在的X2，其飛行姿態控制方式與普通的共軸直升機一致。

在X2C起重型直升機方案中，西科斯基公司為了強調起重能力而加大了旋翼直徑，使預計有效載荷達到36噸，物資將通過四點懸掛系統掛載於機身外部的下側。

X2HS高速型在機身兩側加裝了涵道式的推力風扇，在飛行時直接提供推力以供直升機快速水平加速。當然緊湊必然會帶來機構複雜的問題，X2系列方案一個潛在的難點和隱患在於傳動機構的重量和複雜性，蘭德公司的報告曾對XH-59A技術驗證機較重且複雜的傳動機構提出過批評。

QTR方案

貝爾和波音公司的QTR傾轉旋翼機方案從原先規劃的MV-22改型變成了一種全新的因應JHL技術要求的型號。貝爾公司稱它們當前規劃的QTR方案尺寸大於C-130運輸機，其貨艙長度超過了C-130J-30，旋翼直徑遠大於當前“魚鷹”的14.6米，預計最大起飛重量超過70噸。

QTR將裝4台新發動機，擁有比MV-22現有發動機更強大的輸出功率，四副旋翼間將互有重疊，以保證某台發動機故障時飛機仍可保持機體的平衡以實施迫降。該機採用複合式短翼布局，機艙全增壓。MV-22的機艙並不是全增壓的，這使該機在搭載士兵時不能飛到最省油的巡航高度。

儘管尚處於起步狀態，QTR項目組更希望能賦予該機相對寬鬆的短距起降能力，而不僅僅是垂直起降能力。期望能將QTR的滑跑距離放寬到500米以內。因為藉助滑跑時氣動力的幫助，QTR的有效載荷將有希望由20～25噸提升到30～35噸，而且QTR將能像超級短距起降運輸機一樣起飛，並能在半油狀態實施垂直起降。現有的QTR方案採用了無尾式氣動布局，採用前後機翼後段布置的襟翼和副翼控制俯仰和偏航機動，傾轉式旋翼能提供姿態變化的直接力控制，項目將採用美國航空發動機和工程材料界最新的科研成果和新技術。當完成項目預研和評估階段的工作以後，項目組希望能夠在MV-22的基礎上建造首架QTR驗證機。他們計畫將C-130的機身段和V-22的動力段通過新設計的結構進行融合，創造出這種新式飛行器。

OSTR方案

OSTR方案是卡姆（AbeKarem）眾多新概念飛行器設計中的一個，他是美國空軍“掠奪者”無人機的總設計師，還直接參與了波音A160“蜂鳥”長航時無人直升機的研製。

卡姆在2001年為他的OSTR方案申請了首份專利。他注意到MV-22的旋翼在不同的飛行狀態時主軸的轉速不同，但過於接近，影響了MV-22旋翼的設計。在平飛狀態時該機旋翼的轉速過高，阻力大；在懸停飛行時巨大而厚重的旋翼轉動動量矩直接影響到了機體的穩定。OSTR的旋翼轉速調節範圍被設計得較大，槳葉可以選用質量輕、強度高的材料，且尺寸可以做大，在提供相同升力的同時降低槳尖的速度。相應的，因為主軸轉速降低，OSTR的固定機翼可以在面積得到拓展的同時不必擔心發生共振，機翼結構也因此得到最佳化和減重。

卡姆在研究後認為，採用OSTR技術製造的一架垂直起降飛行器將具備22噸有效載荷以及洲際/跨洋飛行能力。波音公司的A160目前正處於驗證和評估階段，它也被評價為一種布局緊湊、高效的無人機系統。OSTR方案和技術前景廣闊，但是這種飛行器存在橫向尺寸方面的問題，這或許會直接限制該機型未來可能的海基部署能力。

“羅托達因”

說到這裡，許多資深航空愛好者自然會想到一個已經塵封於歷史的機型——羅托達因（Rotodyne）。

沒錯，這種1957年11月6日首飛成功的試驗型垂直起降運輸機如今再一次得到了人們的關注。“羅托達因”是英國威士蘭一費爾雷公司研製的世界上第一種垂直起降客機。在飛行中該機的發動機通過離合器帶動輔助壓氣機，壓氣機將空氣送到槳尖壓力噴氣裝置，並在該裝置中噴油混合點燃產生旋轉推力。在槳尖裝置內燃燒而推進時，“羅托達因”可以像純直升機一樣飛行。也可以將發動機功率全傳到朝前的螺旋槳，而讓旋翼自轉。在JHL項目競選的初期，有一項落選方案得到了蘭德公司的注意，且被認為是最具潛力的一匹“黑馬”，該方案就是一種“羅托達因”的復活版。

2005年11月，美國國防先進研究計畫委員會（DARPA）與戈隆飛機集團簽訂了一份為時15個月、總金額達640萬美元的契約，研究高速複合動力研究機——“哲羅達因”（本意為旋翼式螺旋槳飛機）。為此，美國人特別將Helicopter（直升機）和Plane（飛機）兩個單詞合併，拼出了Heliplane（直升飛機）這個專有名詞。該機的推進系統計畫採用FJ33渦扇發動機，預計能使該機達到648千米/小時的速度，並能在2008～2009年間實現首飛。
儘管此項方案未能通過JHL初選，但戈隆集團正計畫在C-130J機體的基礎上加以改造，製造出一架尺寸和性能基本符合JHL計畫的旋翼式螺旋槳飛機。不過，前景如何只能拭目以待了。

2008年3月，美國軍方和國家航空航天局（NASA）於2005年宣布啟動陸軍領導的聯合重型運輸機計畫（JHL），同時簽署了垂直起降聯合重型運輸旋翼機概念設計和分析（CDA）相關的5份契約。按照構想，這種未來的飛行器將具有與C-130“大力神”運輸機相同的20噸載重量，同時還能像直升機一樣垂直起降。目前美國軍方現役的各種直升機中沒有一種具備類似的能力，為此參與該項目競爭的各研製廠商都在各自的設計方案中積極採用新技術以滿足性能需求。鑒於目前所裝備的CH-53E“超級種馬”中重型運輸直升機的機體開始老化，美國海軍陸戰隊還提出了重型運輸機替代計畫（HeavyLiftReplacement，HLR），希望於2013-2015年間開始製造全新的CH-53K直升機。與此同時，美國空軍也提出實施其“先進聯合空戰系統(AJACS)”計畫，爭取從2020年起開始製造C-130運輸機的後繼機。但從目前的情況看來，由於美國眾多防務項目的費用急劇增加、作戰需求變化以及社會政治方面的原因將導致部分項目預算被壓縮並有可能相互合併。因此前面所述的3個項目的前景並不樂觀，JHL項目甚至有可能被常規直升機和固定翼飛機方案所取代。