不再一枝獨秀 高速直升飛行器紛紛問市

空中巴士Airbus Racer(空中巴士直升機公司)

提高直升機速度的辦法不是隻有一種,著名直升機研發廠塞考斯基提出了一種同軸雙旋翼加尾部推力的設計。直升機的主旋翼轉動時,力學上就會出現相反的扭力,如果不處理會導致直升機自己打轉。爲抵消掉反向的扭力,因此多數直升機會在機尾處安裝一個尾旋槳。以相反的方向抵消那股力量。不過,也可以把主旋翼加爲兩層,兩者反相旋轉,自然也就可以抵消扭力。由於不需要尾旋槳,因此直升機的長度可以縮短。俄羅斯的卡莫夫設計局,就專精同軸雙旋翼直升機,包括Ka-27、Ka-52都是較爲知名的產品。

塞考斯基的SB-1也是基於類似的原理,然後再向上改進。首先SB-1的同軸雙旋翼採用鋼性結構,只負責垂直升力,這使得主旋翼的齒輪箱可以大幅簡化;而在提升速度方面,SB-1在尾部加裝一具6槳葉的尾部推進器,經過加速,可以推升至460公里/小時的飛行速度。

不過,塞考斯基的同軸鋼性雙旋翼直升機,也有許多技術困難點。首先,這種主旋翼設計會疊高直升機的高度,大約疊高了一公尺以上,可能無法收容於現在的機庫空間。

另外,它的試飛表現也被扣分。2017年,塞考斯基在試飛S-97雙旋翼直升機(SB-1的前一代)時,就發生硬着陸的事故,花了大約2年的時間才重新復飛。研發進度嚴重滯後,SB-1直到2021年才正式出廠,2022年才完成初步200公里/小時的飛行測試,而貝爾的V-280在這段期間已達到400公里/小時的飛行紀錄,SB-1失去標案也不意外。

在失去FLRAA標案後,塞考斯基轉而爭取歐盟的高速運輸直升機計劃,但是由於歐盟會更優先照顧自家人,也就是空中巴士的「迅捷者」(Airbus Racer),而且迅捷者又是另一種獨特的設計,也相當不錯。

空中巴士「迅捷者」:直升機的主旋翼產生的反向扭矩,有兩個辦法可以解決,其一是尾旋槳,利用一個橫向的力量去抵消扭矩;其二是採用雙層主旋翼。多年以來似乎只有這兩個做法,然而歐洲空中巴士集團在2010年又提出了完全不同的設計,這就是X3高速直升機示範機。

X3以AS-365海豚直升機爲基體,但是在直升機的兩側,加裝了電動馬達爲驅動的推進螺旋槳,根據兩具推進螺旋槳的動力差異,就可以平衡主旋翼的扭矩,同時推進螺旋槳又能加快直升機的飛行速度,可謂是一舉兩得。

X-3在絕對保密的情況下建造,於 2010 年 9 月首飛,達成了巡航速度410 公里/小時的紀錄,比傳統直升機快 50%。

不過,在研發X-3的過程中,空中巴士又有了新的設想,原本用來固定兩具推進螺旋槳的短翼,還可以環繞至機身,形成環形機翼,既能強化推進螺旋槳的結構安全,環形機翼帶來的額外升力還更節省燃料,這就是迅捷者。

迅捷者於今年4月25日首飛,過程毫無問題;7月25日已達到407公里/小時的實驗紀錄,證實了環型機翼帶來的升力好處,與平均速度200公里/小時的傳統直升機相比,迅捷者的燃料消耗量減少 15%。同時,它的油電混合動力電動系統,可以在巡航飛行時,將其中一具發動機切換至備用狀態,進一步節省燃油高達 30%。

迅捷者還在研發中,但是試飛進度相當快速,性能也確實優異,很可能不久之後就能獲得歐盟的合約。