贝尔X-76折叠式旋翼机成为DARPA最新的X飞机

新型X飞机初具雏形

国防高等研究计划局将贝尔公司的折叠式旋翼演示飞行器命名为X-76，使其成为美国实验飞行器光荣历史的最新成员，这一历史包括首次突破音障的X-1和X-15火箭飞机。X-76旨在探索使飞行器能够像直升机一样垂直起降，同时以固定翼飞机的速度和效率飞行的技术。

该飞行器正在DARPA的速度和无跑道独立技术计划(SPRINT)下开发。该计划旨在克服航空领域最长期存在的工程难题之一：将旋翼飞行器的垂直起降能力与常规飞机的高速、远程性能结合起来。目前的直升机为了实现VTOL能力而牺牲速度，而固定翼飞机为了性能而牺牲跑道独立性。

折叠式旋翼如何工作

X-76的核心创新是一个旋翼系统，在垂直起降时展开，但在向前飞行时折叠收回，减少限制传统直升机速度的阻力。在VTOL模式下，旋翼提供无需跑道进行起飞和着陆所需的升力。飞行后过渡到向前飞行时，旋翼缩回并锁定在沿飞行器机身的流线型位置，使其能像常规固定翼飞机一样飞行，使用独立的推进装置。

这种方法与倾斜旋翼飞机(如V-22鱼鹰)不同，后者将整个发动机舱从垂直旋转到水平方向。V-22设计已证明在操作上能够胜任，但施加的重量和复杂性惩罚限制了其速度和效率。折叠概念旨在通过完全将旋翼从气流中移除来在向前飞行时实现更清洁的空气动力学构型。

工程挑战是实质性的。旋翼承载飞行和翼承载飞行之间的过渡必须平稳且可控，折叠机制在飞行过程中的振动和载荷条件下必须可靠，飞行器在将升力从旋翼转移到机翼的短暂时期内必须保持稳定。

性能目标

DARPA为SPRINT计划制定了雄心勃勃的性能目标。X-76预计能够展示明显超过传统直升机的速度，传统直升机通常因后掠叶片失速(一种空气动力学现象，在相对于飞行器飞行方向向后移动的叶片在高速时失去升力)而被限制在约180节左右。

通过在巡航过程中将旋翼从飞行方程中消除，X-76可能能够实现400节或更高的速度，同时保持从未开发的地点、船舶甲板和其他无法进入跑道的狭窄区域运营的能力。这种组合将对军事行动产生变革性影响，因为几十年来，速度与通达性之间的紧张关系一直影响飞机设计决策。

有人驾驶和无人驾驶应用

X-76正在设计中，同时考虑有人驾驶和无人驾驶配置。最初的演示机将是无人驾驶，使DARPA能够在不冒飞行员风险的情况下在高风险的技术成熟阶段探索飞行包线。如果折叠式旋翼概念证明可行，它可以应用于一系列军事平台，包括运兵机、侦察飞行器、后勤飞行器和打击平台。

无人驾驶变体在军方越来越重视自主和半自主飞行器的背景下特别有趣。快速、无跑道独立的无人驾驶平台可以在有争议的环境中执行任务，其中机场通道和飞行员风险都是关注点——例如向前沿阵地运送补给、在被拒绝的空域进行情报收集或作为有人战斗机的忠实僚机。

时间表和竞争

DARPA计划X-76在2028年首飞，给贝尔公司的工程团队大约两年的时间从当前设计阶段推进到制造和地面测试以及首飞。这个时间表很紧凑，但与DARPA的快速原型制作方法一致，该方法旨在在承诺全面开发计划前验证或否定新概念。

贝尔公司正在SPRINT计划下与其他设计竞争。波音子公司极光飞行科学公司提出了使用不同VTOL到巡航过渡机制的替代方案。这种竞争确保DARPA能够评估多个技术解决方案，并为进一步开发选择最有前景的方案。

历史背景

实用高速VTOL飞行器的追求可以追溯到1950年代，当时康维尔XFY波戈和瑞安X-13垂直喷气等实验设计展示了垂直起飞，但被证明对作战使用不实用。V-22鱼鹰在经历数十年的困难开发后于2007年投入服役，仍然是迄今为止最成功的高速VTOL飞行器，但其速度和效率远低于折叠式旋翼概念所承诺的。X-76代表了解决这一持久挑战的最新尝试，配备了现代材料、飞行控制系统和早期工程师无法使用的计算设计工具。

本文基于twz.com的报道。阅读原文。