欧直X-3高速复合式直升机的设计特点、操纵与配平 二

图——H3 下一代概念机

X3项目的主要目的是用来推进和验证H3 概念计划，其着重点是操纵和配平策略、反扭矩操纵、推进系统、旋翼变转速以及动力系统管理。

这架飞行器首次飞行时间是在2010年的九月六日。该机首次飞行时，极限速度达到了每小时330公里，但是由于其传动系统本身的限制，无法进一步提速，研制团队随后对其减速器进行了一系列改进，在2011年的三月，该机再次试飞，经过多次调整，在五月份的时候，该机的极限速度已经能达到每小时430公里，即便在这种速度下，X3发动机仍有20%以上的剩余可用功率，也就是说，极限速度仍有进一步提升的空间。

为了对H3计划的成果快速进行演示验证并节约成本，欧洲直升机公司X3的团队从现存直升机中取用了一系列现成成果。正如前文所言，该机的机身是来自欧洲直升机公司的AS365 N3 Dauphin 直升机，而整个旋翼系统（包括自动倾斜器、桨叶等）都是来自欧洲直升机公司的EC155直升机。其主减速器是来自EC175，但是X3的研制团队对其进行了改造，主要是增加了两根传动轴到左右两侧的分布式减速箱来驱动安装于短机翼翼尖的螺旋桨，这两组螺旋桨为德国产的MT螺旋桨。动力系统由两台Rolls-Royce产的RTM322涡轮轴发动机组成，每台的出轴马力都有2300，不过别以为这两台发动机是新的或是定制的，它们都是从一架NH90直升机上拆下来的。

图——X3 停在机库

X3没有尾浆，但是有两片很宽的平尾，平尾两侧假装有两片垂尾。在低速状态下，旋翼反扭矩有左右两侧螺旋桨的总距差动来补偿，这种补偿是通过驾驶员直接蔡脚蹬来操纵实现的。在高速状态下，反扭矩的平衡主要通过平尾襟翼的偏转来实现，这是全自动而不需要驾驶员操纵的。

旋翼是典型的法式直升机，因而它是左旋的（也就是俯视直升机旋翼为顺时针旋转），从驾驶员的角度来说，前行侧在左手侧，因而直升机启动之后，收到反扭矩作用，机头将会向左侧偏转，这时候，驾驶员只需要踩右脚蹬，就可以抵消反扭矩。其原理是，适当的右脚蹬位移量可以适当提升左侧螺旋桨桨距同时降低右侧螺旋桨桨距，使得两者之间形成一个右偏转力矩，只要这个力矩大致与反扭矩相当，就可以抵消反扭矩的作用。

两片垂尾后缘处都具有一个窄长的副翼，一旦速度超过80节（约150千米时），这两个副翼就会自动偏转来平衡主旋翼的反扭矩。在垂尾副翼的前方还安装有一系列金属突起，这些小突起的作用就相当于涡生成器，借助其生成的涡，垂尾副翼实现反扭矩配平将会更高效。

图——X3 的边条翼

在该飞行器尾梁的右舷还装有边条翼。由于后行侧桨叶自尾梁上方转过的时候，尾部的下洗流将会在尾梁周围及其下方加速，形成一个低压区——就像气流流过机翼上方形成升力一样——这个作用在梁上的低压区将试图把尾部拉向右侧。边条翼的存在将会分割气流，从而补偿部分反扭矩，同时也有利于降低悬停需用功率。

由于是一架实验性质的飞行器，与其他试验机一样，X3必须要尽可能多地记录每一次飞行的一切数据。因此机身和机舱都装有摄像头，甚至驾驶员和飞行测试工程师身前也都装了记录他们的作业的全景摄像头。

X3 的仪表盘是基于EC155改造的，相比于原版，新版能够更方便地读取该飞行器各个部件的所有数据。为方便飞行，主仪表盘由分布于两侧的两个多功能显示器组成，两个显示器都将显示空速和高度，除此之外，其中一个显示器将显示真实飞行速度、螺旋桨总距以及垂直爬升速度，另一个则重点显示螺旋桨总距以及旋翼和螺旋桨的扭矩。

由于旋翼和螺旋桨都是通过同一个主减速器连接的，所以只要开启一台发动机，三者就会同时旋转起来。同样，在停机时，只要踩下旋翼刹车，两副螺旋桨也会同时停止旋转。

在典型的H3产品中，标准的旋翼速度将为340 RPM，高速前飞时，由于升力逐渐由机翼承担，旋翼转速将会下降到310 RPM。但是在X3的研制中，为了简化工艺，将转速固定在了310 RPM。

螺旋桨的总距控制由油门控制杆（Throttle control lever；TCL）来实现，这个操纵杆上方有个调节帽可供调节。有个大得多的备用油门杆，类似于固定翼飞机的油门杆处于该控制器的中间，不过那杆子一般用不到。常规螺旋桨的总距操纵，只需要用拇指滚动哪个调节帽就可以实现螺旋桨桨距的增减。

X3 的悬停与常规直升机没有太大的差别，如果从操纵方面来说的话，那应该是更稳定的。X3没有尾桨和长尾梁，使得其受阵风影响更小。仅使用旋翼作为前进拉力装置的话，X3能够以最大每小时150公里的速度飞行，两侧的螺旋桨此时就起到了气动阀门的作用。

对于X3而言，使用螺旋桨推进是更常规的操纵方式：一旦进入稳定悬停，想要进入前飞只要将TCL的开关前推就行，随着螺旋桨总距增大，前飞速度增大，旋翼的总距将会减少，发动机功率将逐渐倾斜给两侧螺旋桨，整个操纵过程几乎就和固定翼飞行器一样。

X3在飞行过程中会保持水平的姿态，不需要低头。但是如果驾驶员乐意，他也可以操纵主旋翼的总距和螺旋桨的变距，实现低头起飞或者抬头起飞，这完全取决于驾驶员的操纵习惯。

当前飞速度达到每小时110公里时，主旋翼的总距将固定为5°，飞行器的加速和减速将由TCL杆上的按钮来实现，飞行方向的操纵将通过周期变矩杆来实现。到每小时150公里时的时候，驾驶员的双脚就可以从脚蹬上放下来自由活动了，因为这时候飞行器的反扭矩配平已经完全由内部电脑控制了。本质上，这时候X3 已经如同一家固定翼飞机一样飞行了，周期变矩杆就等同于控制杆，TCL杆就等同于油门控制。

X3也没有安装任何操纵减振装置，所幸X3在高速飞行的时候，旋翼转速较低，因而根据试飞员的体验，X3的高速飞行状态下，振动显然不是主要问题，此外，受益于X3配备的辅助自动操纵系统（由EC155的改装而来），X3 的飞行操纵相对比较简单，自动稳定功能也比较强大，当然，一旦自动操纵系统出问题或被关闭，驾驶员将面临较大的操纵压力。

图——X3前飞图

“一架直升机在真正投放市场之前，往往需要经过至少十年的验证”这句话对X3 系列飞行器应当仍是适用的，不过先进欧洲直升机公司已被空客收购，其技术也将用在空客未来的直升机战略中，我们拭目以待。