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技术的成功难敌财政的窘迫,西科斯基X翼高速直升机终究一场空?

军事

2019-03-20 23:03

学术派教授提出了“环量控制桨叶”的概念,美国海军工程师进一步将其实用化,提出了“环量控制双钝头翼型”,美国国防部先进项目研究局趁机挤进来,与海军一道,提出了X翼飞行器的研制计划,来自洛克希德的精英团队将纸上的想法变成风洞模型,其前卫的设计吸引来了NASA的目光和支持。

至此,X翼型飞行器的项目已经如箭上弦,只等一位真正膂力过人的“神射手”,将这一支“未来飞行器”之箭射向远方。当时已经与NASA和美国陆军合作完成S-72旋翼系统研究飞行器西科斯基公司风头正盛,兼之底蕴深厚、技术过硬,顺理成章就站到了那“神射手”的位置上。

揽过X翼飞行器之后,西科斯基公司深知前路之艰难,当下立即组建了两支集中公司精英的设计团队,力图踏平横亘在前的技术难题。第一支团队的任务是全力研制X翼的旋翼/机翼系统——这可比洛克希德曾经做过的试验模型难多了,毕竟该旋翼系统最终是要装到真正的试飞验证机上去的。第二只团队的任务就是探究如何将该全新的“停转旋翼”系统加装到S-72旋翼系统研究飞行器(RSRA)上。

为了对新构型飞行器旋翼进行复合实际要求的优化设计,西科斯基首先精雕细琢地打造了一副相当精细的X翼风洞模型,该模型直径为10英尺。完成模型的打造之后,西科斯基于1985年12月份开始了正式测试。1986年6月份,在正式装备到旋翼系统研究飞行器之前,西科斯基又在联合技术公司(United Technologies)的大型风洞中对该旋翼系统进行了大规模的前飞吹风试验。

图——推进系统试验台(Propulsion System Test Bed)和“虚拟桨叶系统”

西科斯基佛罗里达州西棕榈滩的试验基地,研制团队在推进系统试验台上完成了完整的X翼动力传动系统测试。为开发和验证从气动压缩机到桨叶根部的动力系统布置,研究人员首先利用“虚拟桨叶系统”(也就是嵌满了传感装置的两根长梁,假装是停转旋翼桨叶)来进行了初步的测试,测试通过之后,他们才进一步采用了真正的旋翼系统进行了全系统的整体试验。

图——动力系统控制后台场景

西科斯基还专门为X翼的试验搭建了一间“车辆管理系统实验室”(Vehicle Management System Laboratory;VMSL)来开发和测试X翼的动力、传动乃至飞行控制系统,以确保在实际试飞时万无一失。图中的四台计算机连接着一整套飞行器传感器、液压系统、电力系统和驱动系统部件,并接通了固定的座舱系统。所有的座舱仪表系统都能直接显示在该实验室中。另有一台单独的电脑用于模拟RSRA/X-Wing飞行器。在X翼飞行器的飞行测试正式开始之前,西科斯基已经在该实验室中完成了数百小时的“培训”。

后来,西科斯基觉得这个车辆管理系统实验室的想法非常好,以后没开发一种新型飞行器都会搭建一套新的车辆管理系统实验室,当然,所有的后续实验室都是以X翼的这一代实验室为原型的。

强度极高且面面俱到的艰苦工作终于迎来了回报,1986年8月19日,西科斯基的RSRA/X-wing飞行器正式展现在了世人面前,甫一露面,便惊艳全场。

图——RSRA/X-Wing飞行器正式登场

1986年8月份,NASA的超级彩虹鱼KC-97运输机飞临西科斯基公司,将打造完成的X翼飞行器运往位于加利福尼亚州爱德华空军基地的NASA德莱顿飞行测试研究中心。

图——X翼飞行器被装载到KC-97超级彩虹鱼运输机中

X翼飞行器设计理念超前,很多技术尚不成熟,因此飞行测试工作的展开也相当谨慎。测试人员的构想是“逐渐扩大其飞行包线测试”,因此,在完成滑跑测试之后,他们就拆下了X翼的主旋翼,让它先像一架固定翼飞机一样飞行。

其实旋翼系统研究飞行器本来就是为了测试新型旋翼而生的——尤其是对那些性能、稳定性、强度都尚且不确定的主旋翼而言,旋翼系统研究飞行器应该算是它们的最佳测试平台——装备有涡喷和固定翼的RSRA飞行器能够在主旋翼出现任何突发状况之时,迅速切断主旋翼飞行器之间的联系,然后返回基地。因此它本身就能不架装任何旋翼而像一架固定翼飞机一样飞行。

这项测试对于西科斯基公司的团队来说还有一层特殊意义。要知道,西科斯基公司的创始人伊格尔·西科斯基早年就是以制造固定翼飞机而闻名的,在上世纪三十年代的时候,他还打造过一些闻名遐迩的大型飞艇。但是,西科斯基公司已经有将近半个世纪没有飞过任何一型新制造的固定翼飞机了。

图——旋翼系统研究飞行器以固定翼飞机模式飞行

测试人员按照计划,首先加装了两片桨叶作为主旋翼进行了飞行测试,随后才是四片桨叶主旋翼的飞行测试,并着重测试了旋翼停转的性能。在X翼飞行器的飞行测试日程表上,已经能看到全速飞行中旋翼/机翼转换过渡的测试安排在了1987年中,而年末则将要进行旋翼/机翼飞行过程中的停转和启转测试。

图——X翼已经安装在了旋翼系统研究飞行器

但是,日程表上的安排永远都不会到来了。1987年,美国政府陷入了财政危机,不得不将现有资金挪向优先级更高的军事项目。在没有任何技术缺陷的情况下,X翼飞行器究竟是无疾而终。西科斯基公司抖擞精神,战胜了无数的技术难题,完成了这一惊艳的超前设计,却最终还是败给了“资金短缺”这一残酷现实,亦可叹也!

项目总结

在美国政府最终以财政问题为由扼杀了这一项目之后,他们再一次对整个项目的成本和风险以及X翼概念飞行器的潜力进行了回顾和评估,最终得出的结论是:终止这一项目符合美国国家利益。

图——当时媒体关于西科斯基X翼的报道

在五年的合同期间,西科斯基凭借深厚的积累和卓绝的开创精神完成了大量的技术性工作并解决了大量的技术挑战。大规模试验用的大型动力风洞、气动压缩机/离合器的改进工作、车辆管理系统实验室、系统和软件验证技术、新型复合材料、桨叶和旋翼头的制造技术以及恰到好处的风险控制试验都在短短的五年内得以完成,其成果不可谓不惊人。

在整个项目终止之时,X翼的发展仍处于概念性的阶段,它的真实潜力仍尚未在飞行测试中进行真正的验证,随着生产制造工艺的长足进步和计算机技术的高速发展,也许在将来的某一天,X翼的概念将会再次被提起,被验证,甚至被生产制造直至服役。


​尽管没有品尝到胜利的果实,但是在X翼项目推进过程中,西科斯基公司在无轴承式复合材料旋翼、电传飞行控制和高阶谐波控制系统方面收获了巨量的技术经验积累,为西科斯基后续打造的一系列高性能先进飞行器提供了极大的技术支撑,从这个层面想来,这个项目也算“有所小成”的吧。

在下一篇中,我将详细描述X翼飞行器的设计特点和技术指标,欢迎持续关注。