西方直升机原始设备制造商未来技术探索

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作者：马克·胡贝尔

作者采访了大型机身原始设备制造商，了解他们正在开发哪些技术验证机，以及它们如何影响未来的旋翼机。

空客的 DisruptiveLab 于 2023 年 1 月首飞。空客直升机照片

空中客车直升机

空中客车直升机公司正在使用多个直升机测试平台，探索现有旋翼机系列和未来垂直升力飞机的新技术。该公司目前正在开展多项研究和技术研发，旨在提高飞机的燃油效率，同时提升性能和任务灵活性。

FlightLab（一架改装的 H130 直升机）从空客位于法国马里尼亚讷的基地起飞，正在测试各种自主飞行和飞行安全解决方案。这些解决方案包括旋翼撞击警报系统、用于单发直升机的健康和使用监控系统 (HUMS)，以及用于城市空中交通 (UAM) 应用的简化电传飞行控制系统。FlightLab 也曾是 Vertex 项目的测试平台，该项目旨在测试新型传感器、高性能计算设备、可减轻飞行员工作负荷的新型人机界面以及垂直起降 (VTOL) 自动化功能。

2024年10月，FlightLab 参与了载人-无人协同系统的演示。作为欧盟资助项目的一部分，FlightLab 与 VRS700 无人飞机系统配对飞行。

空客 DisruptiveLab 于 2023 年 1 月首飞。这架概念直升机用于测试提升飞机性能和减少环境影响的新架构。其设计特点包括减阻旋翼桨毂、更符合空气动力学的起落架以及减阻20% 的更加流线型机身。重新设计的免维护且更小的涵道尾桨减少了 40% 的机械部件，噪音更低，同时也减少了阻力。

该直升机采用双向混合动力技术（reverse hybridization），与混合动力汽车类似。空客表示，这将“大幅”减少二氧化碳排放。总体而言，与当代设计相比，该直升机的燃油消耗可降低 50%。

自首飞开始，该机已累计飞行 42 小时，评估了其最大重量和速度特性以及过载能力。2024年，DisruptiveLab 进行了全面的技术评估，验证了性能并确定了技术更新。今年，该机将进行重大改装，为下一次飞行做准备，并将对包括新型推进系统在内的关键颠覆性技术进行台架测试。

空客 Racer 是一款双发复合直升机。空客直升机照片

在德国多瑙沃特，空中客车公司正在测试基于其中型双发 H145 平台的 PioneerLab。飞机上的新技术系统和机身部件由德国联邦经济事务和气候行动部（BMWK）共同资助。该项目的三个主要关注领域包括：通过减少机身和尾翼阻力来提高燃油经济性，从而减少排放；测试更高功率（500 千瓦）的混合动力电力推进系统；以及集成数字技术和传感器，以促进自主飞行并增强飞行关键阶段的安全性。

相关技术包括旋翼撞击预警系统 (RSAS)，该系统在悬停操作中使用激光雷达传感器来避免旋翼撞击；使用更强大的激光雷达传感器进行输电线路探测；先进的飞行控制系统，借助基于人工智能的传感器融合和增强型自动驾驶仪，可在白天或夜间实现自动起飞和降落；增强态势感知能力的传感器和图像处理技术；以及新型主动配平作动器。PioneerLab 还将对由生物基和再生材料制成的结构部件进行飞行测试。

2024 年，PioneerLab 专注于测试先进的旋翼撞击警报系统，并将生物基材料集成到直升机中。今年，该飞机将测试先进的自动起飞和降落系统、自动调整飞行路径的障碍物检测系统以及旨在提高效率和降低油耗的空气动力学改进。

最后，空客推出了 Racer 双发复合直升机。该飞机与欧盟“清洁天空 2”计划合作研发，于2024 年首飞，在首次飞行测试中达到了 227 节（420 公里/小时）的最高时速。今年的第二次测试将继续测试飞行包线和新的集成技术，例如节能模式，该模式可在前飞时关闭一台发动机，从而降低油耗和二氧化碳排放。

贝尔的可扩展停止/折叠配置旨在为未来飞机提供现代喷气式飞机的速度以及跑道独立性。贝尔图片

贝尔

2024 年 5 月，贝尔公司透露了一架基于贝尔 429 的自主飞行验证机的存在。

该机被称为未来自主飞行实验室（Aircraft Laboratory for Future Autonomy, ALFA），由贝尔先进项目团队开发，用于测试“飞机安全系统”并执行自主电传飞行。

贝尔表示，其飞机安全系统将安全功能与飞行控制功能分开，“允许在不影响整体安全性的情况下快速开发和评估新型飞行控制技术”。

未来自主飞行实验室以贝尔 429 为基础。贝尔照片

贝尔将 ALFA 的电传操纵集成描述为其商用机队未来自主控制发展的“关键一步”，目的是减少飞行员的工作量并提高安全性。

ALFA 在魁北克省米拉贝尔的贝尔工厂进行了首次飞行，目前位于贝尔在德克萨斯州沃思堡的飞行研究中心。

此外，贝尔公司还在继续开发和测试其高速垂直起降 (HSVTOL) 技术所需的组件。2023 年，贝尔公司在位于新墨西哥州霍洛曼的美国空军高速测试轨道上成功测试了其折叠旋翼、集成推进和飞行控制技术。HSVTOL 项目是美国国防部国防高级研究计划局 (DARPA) 速度与跑道独立技术 (SPRINT) 项目的一部分，该项目旨在建造一架 X-plane 飞机来演示相关技术。

贝尔公司是 2024 年 5 月该项目半决赛入围的两家公司之一。2024 年 12 月，贝尔公司宣布已在堪萨斯州威奇托市的国家航空研究所（NIAR）完成了该设计的风洞测试。风洞测试通过飞行中旋翼折叠和展开的顺序验证了飞机的稳定性和控制性。初步设计审查将于 2025 年 4 月进行。

贝尔公司于 2021 年发布了其 HSVTOL 概念，称其“融合了直升机的悬停能力和喷气式战斗机的速度、航程及生存性特点”。贝尔表示，其飞机概念的特点包括：低下洗悬停能力、超过 400 节（740 公里/小时）的喷气式巡航速度、跑道独立性和悬停能力，以及飞机总重范围从 4,000 磅到 100,000磅（1,815 公斤到 45,360 公斤）的可扩展性。

莱昂纳多员工庆祝 NGCTR-RD 首次地面运行。莱昂纳多照片

莱昂纳多

莱昂纳多公司正在继续研发下一代民用倾转旋翼技术验证机（NGCTR-TD），该验证机是在欧盟“清洁天空 2” 计划下开发的。

NGCTR-TD 将测试下一代高速垂直起降飞机所需的核心技术。莱昂纳多公司于 2024 年下半年开始对该机进行地面试车，包括测试连接两个减速器和发动机的互联传动轴，并验证发动机功率。

NGCTR-TD 采用了五项创新技术：先进的机翼结构；可减少配平阻力的优化 V 型尾翼配置；带有分体式齿轮箱的非倾转发动机设计，允许更广泛的选择发动机，避免地面热燃气冲击，同时降低地面噪音；采用模块化、分布式和可扩展飞行控制系统的先进电传操纵控制；以及高效的发动机舱设计，最大限度地减少阻力，改善控制，并通过对发动机舱倾转的差动控制，减少垂直起降模式下的挥舞。

在另一项进展中，英国国防部的 Proteus 无人旋翼技术验证机预计将于 2025 年中期首次飞行。

2024 年 10 月，莱昂纳多一架 AW189 直升机与一架遥控 SW-4 Solo RUAS 直升机一起飞行。莱昂纳多照片

这架重达三吨的飞机将用于展示自主性、有效载荷模块化和可互换性方面的进步，并开发新的旋翼机技术、设计和制造工艺。该飞机的研发将支持英国皇家海军海上航空转型（MATx）战略，该战略涵盖了到 2040 年海上航空的发展。

Proteus 借鉴了莱昂纳多现有直升机产品组合和无人机系统 (UAS) 项目的知识和部件，以降低成本并加速飞机研发。该设计将展示大型无人机系统在海洋环境中的可行性。模块化有效载荷舱旨在实现灵活的任务角色，包括能够将燃料与任务有效载荷互换。Proteus 能够根据不同任务插入特定的有效载荷。

莱昂纳多公司创建了 Proteus 的“数字孪生”以辅助开发。该数字孪生在合成环境中使用人工智能和机器学习算法，无需进行实机试飞即可测试、修改和验证其性能。莱昂纳多公司还在试验新的数字旋翼机制造技术，包括 3D 打印和低温固化复合材料，这些技术可减少零件生产的制造周期。

莱昂纳多 NGCTR 技术验证机在制造商总部进行地面运行。莱昂纳多照片

SW-4 Solo 无人机系统/可选驾驶直升机（RUAS/OPH）是欧盟资助的MUSHER（直升机有人/无人系统）倡议和欧洲有人无人协同（e-MUMT）系统于 2024 年 10 月进行的演示试验的核心组成部分。该倡议于 2020 年启动，旨在提高欧洲在民用、军用或混合环境中操作有人和无人机平台的能力。

MUSHER 由泰雷兹公司协调，其行业合作伙伴包括莱昂纳多公司、空客直升机公司、Indra 公司、泰雷兹葡萄牙公司和空间应用服务公司。项目的主要目标是设计一个可扩展的欧洲有人-无人协同 (MUM-T) 系统，使欧洲部队的载人平台（直升机）和无人机 (UAV) 能够在北约研究选定的任务场景内进行互操作。

2024 年 9 月 30 日至 10 月 9 日，莱昂纳多公司驾驶一架 AW189 超中型双发直升机与一架遥控 SW-4 Solo RUAS/OPH 技术验证机一起飞行。SW-4 上载有一名安全飞行员，但飞机由 AW189 上的工作站控制。与此同时，空中客车直升机公司在法国成功完成了与 RUAS 配对的直升机类似活动。为了验证全面的互操作性，飞行试验包括 AW189 与空中客车 RUAS 在法国的联合操作，通过卫星连接进行实时有效载荷数据传输，以及莱昂纳多 SW-4 Solo 与空中客车直升机之间的互动。

西科斯基持续证明其 Matrix 飞行自主系统的实用性。西科斯基照片

西科斯基

2024 年 10 月，西科斯基使用一架“黑鹰”直升机执行了一项自主灭火任务。该直升机采用西科斯基的 Matrix 飞行自主系统，并结合 Rain 公司的野火任务自主技术，按照指令起飞，确定火势位置和规模，然后在火势仍处于初期阶段时，用放置在 60 英尺（18 米）长绳上的“斑比”消防水桶精准洒水。此次演示在康涅狄格州斯特拉特福德的西科斯基总部进行。飞行过程中，驾驶舱内有一名安全飞行员，但在“黑鹰”着陆前，他没有没有触碰操纵装置。

这是近年来 Matrix 系统众多成功应用之一。2022 年，美国国防高级研究计划局（DARPA）驾驶一架 UH-60A “黑鹰”直升机空载飞行了 30 分钟，作为该局“机组人员驾驶舱自动化系统”（ALIAS）项目的一部分，该项目采用了 Matrix 技术。ALIAS 旨在通过在现有飞机上增加高水平的自动化功能来减轻飞行员的工作负担。

2023 年，西科斯基宣布与通用电气公司合作开发一款全自动混合动力电动（HEX）验证原型机。当时，该公司表示，预计这款无人机将于 2026 年或 2027 年试飞。初步计划是扩大HEX 的规模，使其能够搭载乘客和货物。

最终，在 2024 年 5 月，西科斯基宣布，作为 DARPA 辅助计划的一部分，该公司正在进行旋翼吹气式无人 eVTOL 的试飞。该无人机系统采用双螺旋桨推进器，像直升机一样尾部起飞和降落，并可转换为水平前飞以执行长航时任务。西科斯基表示，该飞行器将具有可扩展性，并集成其 Matrix 自主飞行控制系统。

西科斯基正在开发所谓的旋翼式无人 eVTOL，这是 DARPA 辅助计划的一部分。西科斯基图片

来源：How helicopter OEMs are guiding the future with technology demonstrators. By Mark Huber. Vertical Mag，May 27 2025. 略有修改。

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