美国航空公司曾考虑用倾转旋翼机接任支奴干直升机，比V-22更大

在贝尔-波音公司将V-22鱼鹰倾转旋翼机交付给美国海军陆战队之后，就有很多人在考虑美国陆军采购大批量的鱼鹰倾转旋翼机来替代现役的唯一一种重型运输直升机CH-47支奴干的可能性，相比于支奴干这种纵列式直升机，鱼鹰这种倾转旋翼机飞行速度快、转运效率高、运输半径大且同样不需要机场和跑道，在某种程度上可谓是陆航空中运输的“最优选项”。

然而，美国陆军从来都没有考虑更换其功勋卓著的CH-47支奴干重型直升机：它或许飞得不够快，但是纵列式双旋翼的布局让它够稳，能够承受旋翼类飞行器中最大的重心变化范围；它或许转运效率稍微低一些，但是它从来不挑着陆地点，甚至能够完成悬崖单点起降的绝技；它或许运输半径小了点，但是它的负载能力却能弥补所有的缺憾。除了美国陆军之外，波音公司也从支奴干的研制中积累了大量的重型直升机技术，并且赚取了足够的利润。

但是，如今情况已经不一样了，为什么这么说？——请看正文。

美国陆航的装备现代化

从美国陆军开始启动航空装备现代化，并把“未来垂直升力”（FVL；Future Vertical Lift）计划定为美国陆军第三大重要事项起，人们都开始意识到美国陆军已经打算发展下一代重型运输直升机了，也许支奴干这架诞生自越战时代的老将真的快要离场了。

那么接任者会是哪种直升机呢？

从美国陆军对“未来垂直升力计划”的总体指标要求来看，我们可以总结出一些他们对潜在的新一代重型直升机的指标要求可能【笔者注：此处为相对宏观的指标，细节要求会在后续文中讨论】：

①速度指标：不管是未来垂直升力计划那个层次的任务，美国陆军都对其提出了“高速飞行”的指标要求，可以说，高速能力既是下一代直升机发展的重头戏，也是美国陆航装备现代化的本质变化，按照“未来攻击侦察直升机”（FARA；Future Attack Reconnassian Aircraft）和“未来远程突击直升机”（FLRAA；Future Long-Range Assault Aircraft；门槛时速456公里，期望时速512公里，相对于现役直升机来说可谓有质的飞跃了）的指标数据，“未来重型运输直升机”（FHLTA；Future Heavy-Lift Transport Aircraft）的飞行速度至少会达到时速400公里以上；

▲在速度方面，直升机，包括复合式直升机，都很难在倾转旋翼机面前占到任何优势。图中绿色范围为倾转旋翼机飞行包线，红色为常规直升机

②载重指标：作为一型陆军版重型运输直升机，首先其最大起飞重量势必要达到如今重型直升机的门槛：20吨，此外，其空机重量也不能太大，否则较低的重量性能会对该机的负载能力造成显著影响；

③航程性能指标：美国陆军对于“未来远程突击直升机”不加油的作战半径门槛值为370公里，期望值达到了560公里，而前线自部署的最大航程门槛达到了3200公里，期望值甚至高达4520公里，这个数值直逼F-35A战斗机的数据，要求可谓是相当高了。未来远程突击直升机其本质上是作为美国陆军现役的黑鹰直升机的接任者而登场的，黑鹰的作战半径正是在590公里左右，所以未来重型直升机的指标也至少要与支奴干相当，也就是在370公里上下，而其自部署航程也势必要比此前的2252公里高上一截。

▲MV-22B鱼鹰倾转旋翼机（虚线）和CH-46E海骑士纵列式双旋翼直升机（实线）战斗半径对比，前者完胜

④特殊情境作战性能：美国陆军要求未来远程突击直升机能够在“高温高原”的环境中作业，这也是美军对陆航部队的一贯要求，所谓的高温高原情境一般是指作业海拔高度达到6000英尺（约1830米）以上，当地温度达到35℃以上的环境，在这种环境下，目标飞行器可用功率必须要保持在原可用功率的95%以上。考虑到美国陆军和海军陆战队对其重型运输直升机——CH-47支奴干和CH-53种马系列直升机——也都有高温高原的作业要求，那么未来重型直升机在这方面的要求也会只高不低。

AVX有什么优势

▲AVX公司的CEO就曾担任过贝尔直升机的型号总师，手下有一批优秀设计师，人才实力还是可以的

①人才和技术优势：AVX的很多设计师和工程师都曾在贝尔-波音合资公司呆过，他们深入参与了V-22鱼鹰直升机的预研、开发和生产制造项目，积累了足够的重型直升机总体设计/布局/重量性能分析技术、直升机气动/动力/结构系统研制、高速倾转旋翼的设计/优化/结构系统制造和空中变形机械传动和结构布局等方面的技术经验，这对于AVX启动一种新的高速型重型直升机研制工作来说，是颇有助益的，至少要人才有人才、要技术有技术。

②合作伙伴优势：对于贝尔、波音或者说西科斯基这种航空巨擘来说，合作伙伴当然不能也不必要作为一种大优势来提及，但对于AVX公司则不一样，尽管该公司在人才储备方面没问题，但毕竟还是一家小公司，综合实力有限，如果想要开发重型直升机这样的巨型项目，没有“大腿”显然是不切实际的。而AVX公司也深知自己的软肋所在，在“未来攻击侦察直升机”项目的竞标中直接抱上了L3技术公司的大腿。L3技术公司是美国航电装备巨头，在航空电子装备方面有着巨大的技术底蕴和人才储备，背靠L3技术公司的雄厚实力，AVX公司至少在航电系统、感测系统和飞行操纵控制系统方面省下很多力气，当然在资金方面压力也会小很多。

③已有型号/方案设计经验：AVX并没有完成过具体型号的飞行器设计，但是却在美国陆军的多项任务牵引下长期从事高速型直升机的设计和试验工作，其在旋翼系统、涵道风扇、辅助升力机翼等方面进行了长期的技术积累和预研储备，给出了轻型共轴双旋翼复合式攻击侦察直升机方案和中型共轴双旋翼复合式通用直升机方案，这些方案中的相关技术都能够为AVX重型倾转旋翼机的设计提供基础。

AVX倾转旋翼机的特点

①更大的旋翼尺寸

▲AVX倾转旋翼机的旋翼尺寸比V-22的更大

首先是旋翼桨盘载荷的对比：贝尔-波音V-22鱼鹰的旋翼直径为11.58米，其单个旋翼桨盘面积由此为105平方米左右，考虑到鱼鹰最大起飞重量为27.4吨，在悬停状态下，平摊到两副旋翼，其旋翼桨盘载荷大概在每平方米130公斤左右；而AVX的倾转旋翼机方案其旋翼直径达到了13.4米，由此，其单个旋翼桨盘面积达到了141平方米上下，该机的设计最大起飞重量和鱼鹰相当，也达到了27.2吨，平摊下来，每副旋翼的桨盘载荷都只有每平方米96公斤左右。

桨盘载荷变小有什么好处：较小的桨盘载荷可以提升该机的悬停效率，从而使该机能够真正满足美国陆军频繁的货物吊装需求——减小旋翼下洗流对地勤工作人员的冲击，同时也降低了悬停的需用功率效率，从而降低吊装作业成本——此外，桨盘载荷的改善也使得该机能够在直升机模式下有着更大的作为，并且在一定程度上缓解了鱼鹰倾转旋翼机饱受诟病的自转下滑性能，确保该机在发动机失效等紧急情况下能够通过自转下滑等操作完成降落；

旋翼桨盘变大会带来什么问题：更大的旋翼尺寸同时也意味着更大的扭矩消耗和更大的前飞阻力、更大的挥舞效应等，除对旋翼系统之外，也对传动系统提出了更高的要求，不过AVX公司显然也考虑到了这个问题，所以他们的倾转旋翼机设计和贝尔-波音的倾转旋翼机设计有着很显眼的区别，这个区别就在短舱和机翼的设计上。

②旋翼短舱外面还连着一段机翼

AVX方案的旋翼短舱/机翼布局设计：AVX的倾转旋翼机旋翼短舱并不像鱼鹰倾转旋翼机那样安装在了机翼的翼尖末梢，如果单从结构布局来看，AVX方案的倾转旋翼短舱像是安装在了机翼的2/3位置处，事实上这样说也是不恰当的，正确的描述应该是：相比于V-22的机翼/旋翼短舱设计，AVX的方案等于在其基础上外加了一段高展弦比的尖削机翼，而且，这段机翼是随着倾转旋翼机一起旋转的。也就是说，在直升机模式/旋翼朝上的时候，机翼也是竖直朝上的；而在固定翼飞机模式/旋翼朝前的时候，这段机翼也会朝前，这时候就和常规机翼差不多了。那么这一段机翼有什么好处和坏处呢？

新设计的好处：这种设计的好处是很明显的，在高速飞行的时候，机翼越长，产生的升力越大，对于整个飞行器来说，就能够提高升阻比的数值，从而提升前飞效率，减少燃油消耗——对于固定航程的任务来说，就能够节约成本；对于远征作战来说，就能够实现航程的最大化。除此之外，在直升机模式下，这段外伸机翼完全处于旋翼的下洗流覆盖之下，对于保持直升机悬停稳定性有着显著的增益作用。

新设计的劣势：增加出来的一段机翼增加了该方案的空机重量，从而会在某种程度上降低该机的重量性能，从而削弱其负载能力，但是高速飞行效率的提升可以弥补这方面的少许性能降低，另一方面，新材料技术的发展以及对超轻质复合材料的大规模应用也能将这方面的劣势影响降到最低。

▲传动系统越长，其强度要求越高，其重量要求越大

新的问题：看到这里，读者朋友们可能就会问了——既然只是要增加机翼的长度，为什么不直接延长机翼长度，仍然把发动机布置到翼尖呢？这样岂不是能够最小化旋翼下方机翼的面积，从而尽可能降低倾转旋翼机旋翼/机翼干扰导致的“垂直增重”效应？这个问题的答案仍然要从结构和重量方面来考虑，发动机布置的位置越靠外侧，其对机翼本身的高度和传动系统的刚度要求越高，相同材质情况下，刚度越大，结构重量越大，结构强度设计要求越高，这一方面增加了结构设计难度，一方面又会降低重量性能，所以，设计师不愿意把短舱设计得太靠外侧。

③机身尺寸和支奴干一致

▲鱼鹰和支奴干机身尺寸的对比

AVX倾转旋翼机方案是基于支奴干机身设计的，也就是说该机的机身尺寸实际上是和支奴干一致的，如果从纸面数据来看的话，支奴干的机身还要略小于鱼鹰的机身，但是实际内部运载能力却不相上下，这是为什么呢？

其实其中的原理很简单，虽然鱼鹰的机身更长，但是其靠近尾部的那一段却是一段近似扁平的尾斜梁，尾斜梁的末端连接着较大的平尾和垂尾，这样做的好处是平尾和垂尾作用在机身重心上的力矩会变得更大，从而确保在高速飞行的时候，其尾翼的副翼具有更大的操纵功效，从而使得该机的重心容许范围更大一些；支奴干是没有这种尾翼需求的，它的重心范围变化直接通过前后旋翼的总距差动就能控制，所以它可以完全摈弃这一段尾斜梁，实现更紧凑的机身布局设计；而AVX的设计方案则是在两种设计中取了个平衡，它直接把垂尾连接到了机身末段的上方，而平尾直接安装在垂尾顶部，如此一来，虽然垂尾和平尾的操纵效率低了一些，但是却减小了机身的长度，从而降低了着陆面积的需求，算是一种“折中”的思路吧。

尽管AVX给出的这种倾转旋翼机看起来有诸多的优势，但是支奴干在容许重心变化范围、较小的着陆区域面积和较强的外吊能力方面独树一帜，仍然有着难以逾越的设计优势。因此，在可预见的十几二十年内，支奴干作为美国陆军的主力重型运输直升机，其地位还是很难被其他飞行器撼动的，不过二十年后，随着飞行器设计技术/材料技术和生产制造工艺的发展，也许一切都将大不相同，咱们拭目以待。