波音子公司公布垂直起降航空器方案

11月16日，波音子公司极光飞行科学（Aurora Flight Science）在海外社交软件上公开了一种全新的飞机方案。

该方案采用了被称为“扇翼（FIW，fan-in-wing）”的内嵌升力风扇和翼身融合体的设计，据称可以实现超过450节以上的巡航速度（约833.4千米/时）。

极光飞行科学发布的方案概念图

根据极光飞行科学公开的信息，该方案建立在波音和极光飞行科学此前的探索性研究成果上，比如X-48验证机的翼身融合设计，以及极光飞行科学“神剑（Excalibur）”无人机设计在机翼内的伸缩式升力风扇设计。

X-48验证机

极光“神剑”无人机

极光飞行科学表示，这一方案将参与美国国防部预先研究计划局（DARPA）的SPRINT X演示项目竞标。SPRINT意为“速度与跑道独立技术”，目的在于研发一种全新的验证机：

它不依赖跑道，而是借助停车场、公路、甚至田野等地面完成起降，能够在恶劣环境中保持悬停，但同时又具备远高于现有垂直起降飞行器的速度性能，能以400至450节（740至830千米/时）的速度在15000至30000 英尺（约4500至9000米）高度范围内巡航飞行。

同时，这种飞行器至少具备1000磅（454千克）的载荷能力，滞空时间达90分钟或更长，以及至少230英里（370千米）以上的航程。

DARPA并不限定飞机具体采用何种动力形式和控制方式。但苛刻的高速和巡航要求，决定了参选方案基本不可能依靠螺旋桨实现巡航推进。

尽管桨扇发动机理论上能满足亚声速巡航的需要，但其巨大噪声使它不适合这个有隐蔽渗透打击需求的项目。因此，参与竞选的航空器大概率要以喷气动力作为巡航推进动力；而垂直起降的实现则依赖发动机喷管偏转、发动机驱动风扇；又或者采用组合动力，单独设置旋翼负责起降等等。

目前有4家公司参与SPRINT X 1A阶段的竞标，包括贝尔德事隆、极光飞行科学、诺斯罗普·格鲁门、皮亚塞茨基。

但只有贝尔和极光两家公司公开了方案基本概念，诺格和皮亚塞茨基公司截至目前还未公布任何相关信息。

这四家公司会在SPRINT X 1A阶段的6个月中，利用1500万美元资金相互竞争，获胜者将进入下一个阶段。按照目前的计划，验证机将在2027年开始飞行测试，并在2028年结束。

贝尔公司的HSVTOL方案概念图，能看出明显的隐身设计元素。

贝尔德事隆从2023年9月开始，展开了基于高速滑橇的动力系统相关测试。

贝尔德事隆公司称自己公布的方案概念为“高速垂直起飞和着陆构型（HSVTOL）”。

HSVTOL带有明显的倾转旋翼机元素，但是在高速状态下，该机的旋翼会收起以尽可能减小阻力，此时飞机会变成接近传统喷气式飞机的气动构型，并依靠喷气式动力实现推进。

除了DARPA之外，SPRINT X项目的最主要推动者是美国特种作战司令部（SOCOM）。该项目的远期实用化目标，是开发出一种有效载荷能达到5000磅（约2267千克）、货舱长度达到30英尺、宽8英尺、可以承载一辆小型车辆或者两个半托盘的飞机。

很显然，这种需求的目的之一是快速穿透敌方防御体系，并在战线后方实施少量精锐作战人员和装备的投放/回收。

V-22的最大飞行速度为305节（约565千米/时）。

V-280的最大巡航速度达280节并以此命名，最大速度300节（约556千米/时）。

从目前的情况来看，由于在V-22和V-280上积累了大量经验，并且研发重心一直聚焦在相关领域，贝尔德事隆的方案很可能是4款投标方案中技术成熟程度最高的。而保留大尺寸旋翼的设计，也有可能使其方案拥有4款方案中最好的起降和悬停性能。

与贝尔德事隆的方案相比，极光飞行科学的方案，气动构型更为简洁，这不仅有利于减小高速状态下的气动阻力，也意味着在噪声和雷达反射面积上具备很大的潜力优势。

尽管目前DARPA并没有提出声学、电磁等方案的信号特征控制要求；但是考虑到美国特种作战司令部这个大客户的需求，该项目如果能进入实用化阶段，必然将面对降低噪声和具备红外、电磁隐身等要求。

F-35B舍弃了垂直起飞功能，通过让步为“短距起飞”显著减少了在载荷、航程能力上的损失。

在飞行器设计中，不同功能用途和性能追求总是会在各种设计特性上出现自相矛盾的情况；对于追求垂直起降的飞行器，矛盾尤其尖锐。

比如直升机为了实现垂直起降和悬停能力，动力效率损失极大，从基本的飞行速度、高度、载重、航程，一直到操纵性稳定性和安全性，无不远远弱于同吨位级别的固定翼飞机。

在特种作战的发展历史上，直升机飞不远、飞不快、载荷小，一直是制约特种部队战斗力的关键瓶颈之一。直升机空中加油技术成熟的诱因，最早就是越南战争中，出现了大量特种部队在敌后营救跳伞飞行员的任务——无论是作战人员的投放还是回收，都需要直升机频繁进行超越自带燃油航程极限的长距离飞行。

利用C-130这样具备优异低速飞行性能的运输机，实现直升机空中加油，虽然解决了包括特种部队远程投放、快速反应力量紧急调动的航程问题，但并不能解决直升机飞得慢的缺陷。

只要力量投放距离远一些，起码就是数小时以上的额外消耗；这对于很多时间敏感的任务，都会显著增加任务失败和伤亡概率。

“黑鹰”的最大巡航速度在185节（约342千米/时）左右。

倾转旋翼机V-22的出现，较大幅度地改变了相关困境。这类飞行器通过气动与动力系统的构型变化，实现了在直升机模式和低速固定翼飞机模式的自由变换，巡航速度比直升机几乎翻倍，但是和C-130等固定翼螺旋桨飞机相比还是低一些。

目前SPRINT X提出的速度要求，比C-130的354节（约653千米/时）已经快得多，实际上已经达到主流军用喷气式运输机的水平，只比主流民航客机稍微慢一些。如此苛刻的要求，能不能在42个月的时间内如期实现，我们拭目以待。