V-22后继者:四倾转旋翼机

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 22:12:49
--------------------------------------------------------------------------------


  QTR: Follow on of V-22

  在美国陆军"联合重型旋翼机" (JHL)项目的资助下,贝尔/波音直升机公司目前正在开展一种被称为四倾转旋翼机(QTR)的未来重型垂直起降运输机的研制工作。四倾转旋翼机的运载能力强于现在的C-130运输机,并具有短距垂直起降能力,如果研制成功,将大大增强美军的战术运输能力。
  在军用型倾转旋翼机 V-22已经进入美军服役,民用型倾转旋翼机BA609正为取得适航证而努力的同时,贝尔/波音直升机公司又在其成功开发的倾转旋翼技术的基础上,开始了这种QTR的研制工作,以作为美陆军未来重型垂直起降运输机的候选方案。顾名思义,QTR最主要的特征是安装有4套可以倾转的旋翼系统,其机身尺寸几乎是V-22的两倍,最大载重量可达20吨,宽大的货舱可以运输包括装甲车辆在内的多种货物。
   JHL项目概况
  美陆军航空应用技术处向多家公司授予了JHL项目的"方案设计和分析"(CDA)阶段合同,以进行未来多军种通用垂直起降运输机的概念研究工作,贝尔/波音公司的QTR便是获得资助的五种设计方案之一,其他方案包括:波音公司的先进串列旋翼直升机(ATRH)、边疆飞机公司(Frontier Aircraft)的最优速度旋翼机(OSTR)以及西科斯基公司的X2重型/高速复合旋翼机。
  在为期18个月的CDA合同阶段,上述获得此项合同的公司要完成一种基本型飞机及其8种具有不同载荷能力、航程和能在不同作战环境下使用的衍生型号的初步设计工作。美国陆军对基本型飞机要求是,在运载一辆"斯崔克"装甲运输车(重约17吨)或其他型号"未来战斗系统"车辆时,航程可达460千米以上。
  各家公司将根据军方要求对自己的设计方案进行初步细化,并将得出的相关数据反馈给军方以供评估和参考。提交方案被美军方选中的公司将获得后续的发展资金。如果一切顺利,JHL可望于2020年前后服役。
   QTR研究现状
   QTR概念最早出现于1998年,但直到获得JHL项目CDA合同后,贝尔/波音直升机公司才真正开始对其进行深入研究。
  为了摸清四倾转旋翼布局的气动特性,贝尔/波音公司用缩比模型进行了一系列风洞试验,以了解前机翼和前桨叶的尾流可能对后机翼和后桨叶带来的不利影响。试验结果表明,通过合理的布局,可使来自前桨叶的涡流的影响降到最低,后桨叶所承受的载荷和前桨叶几乎是一样的,其稳定性与传统旋翼机没有区别。
  在QTR的发展过程中,波音公司和贝尔公司延续了在V-22项目中的分工:波音公司负责机身部分,包括驾驶舱、货舱及附属设备;贝尔公司负责机翼部分,包括发动机短舱、变速箱、传动轴和旋翼,并负责最后的系统综合工作。
   QTR的基本技术参数
  贝尔/波音公司已经对基本型QTR的总体布局以及主要系统的位置和尺寸进行了定义。
   QTR将保持V-22的桨盘载荷,但旋翼直径从V-22的11.6米增加到了15.2米。对于QTR而言,旋翼直径是一个非常关键的"设计驱动"指标,因为它将影响到整架飞机的尺寸。
  因为旋翼桨叶的翼尖与机身之间要保持460毫米的水平距离,前机翼的翼展由此得以确定。为了实现前后旋翼之间干扰的最小化,并为货舱留出足够的空间,后机翼的翼展更长,位置更高。旋翼在水平状态时,前后旋翼桨盘之间要保持915毫米的距离,据此基本上就确定了机身长度。
  根据上述条件,基本型QTR的机身长度超过了C-130运输机,货舱长度约为19米,超过了美国陆军JHL项目15.2米的要求;而且货舱也比C-130宽,货舱空间尺寸则超过了JHL项目要求的25%,可以装载9个(要求为6个)标准的463L货盘(其中一个位于货舱跳板上)。
  货舱的增大解决了运输机因货舱空间限制而无法达到最大载货重量的问题,但也给机身重量控制增加了困难。
  用于人员运输时,基本型QTR可以装载110名伞兵或150名普通乘客,机舱的加压系统可以使其在7600米的高度飞行。
  燃油和动力系统
  为了保持飞机的平衡,燃油被装载在两副机翼中以及位于重心处的机身两侧油箱中。虽然军方没有提出要求,但QTR安装了空中加油探管,以增加飞机的航程和续航时间。该机还采用了小车式主起落架和双轮前起落架,以保证可以在简陋的前线机场短距起降。
  为了确保飞行安全性,QTR还采用了一种独特的传动系统,通过前后机翼内部的轴以及两副机翼之间沿机身方向的中心轴,使所有的发动机和所有的旋翼形成一个整体。理论上,任何一个旋翼可以由任何一台发动机驱动。即使一副机翼上的两台发动机全部停车,中心轴的设计也可以保证用另一副机翼上的两台发动机驱动全部4个旋翼。
  与JHL项目中的其他候选方案一样,目前美国还没有可以满足QTR方案设计要求的动力装置--功率为9700~11200千瓦的涡轴发动机。作为一种可能的方案,贝尔/波音直升机公司考虑在一个发动机短舱内同时安装两台类似V-22上的发动机。
  后续发展展望
  贝尔/波音公司正在考虑制造一架比较小的QTR验证机,将沿用V-22的三叶式旋翼和动力系统,以进一步验证相关技术。如果QTR被美国陆军的JHL项目选中,技术验证机可以使此项技术在2013年左右达到6级技术就绪状态,为进入正式的工程发展阶段奠定基础。与此同时,贝尔/波音公司还向美国空军提交了报告,建议将QTR方案作为取代C-130的"先进机动概念飞机"(AMC-X)项目的候选方案。
  但由于美军陷于伊拉克战争泥潭无法自拔,大量的装备发展资金被占用,目前JHL项目和AMC-X项目的前景都不明朗。在获得足够的资金开展正式研究之前,QTR仅仅还是一个诱人的纸上概念--------------------------------------------------------------------------------


  QTR: Follow on of V-22

  在美国陆军"联合重型旋翼机" (JHL)项目的资助下,贝尔/波音直升机公司目前正在开展一种被称为四倾转旋翼机(QTR)的未来重型垂直起降运输机的研制工作。四倾转旋翼机的运载能力强于现在的C-130运输机,并具有短距垂直起降能力,如果研制成功,将大大增强美军的战术运输能力。
  在军用型倾转旋翼机 V-22已经进入美军服役,民用型倾转旋翼机BA609正为取得适航证而努力的同时,贝尔/波音直升机公司又在其成功开发的倾转旋翼技术的基础上,开始了这种QTR的研制工作,以作为美陆军未来重型垂直起降运输机的候选方案。顾名思义,QTR最主要的特征是安装有4套可以倾转的旋翼系统,其机身尺寸几乎是V-22的两倍,最大载重量可达20吨,宽大的货舱可以运输包括装甲车辆在内的多种货物。
   JHL项目概况
  美陆军航空应用技术处向多家公司授予了JHL项目的"方案设计和分析"(CDA)阶段合同,以进行未来多军种通用垂直起降运输机的概念研究工作,贝尔/波音公司的QTR便是获得资助的五种设计方案之一,其他方案包括:波音公司的先进串列旋翼直升机(ATRH)、边疆飞机公司(Frontier Aircraft)的最优速度旋翼机(OSTR)以及西科斯基公司的X2重型/高速复合旋翼机。
  在为期18个月的CDA合同阶段,上述获得此项合同的公司要完成一种基本型飞机及其8种具有不同载荷能力、航程和能在不同作战环境下使用的衍生型号的初步设计工作。美国陆军对基本型飞机要求是,在运载一辆"斯崔克"装甲运输车(重约17吨)或其他型号"未来战斗系统"车辆时,航程可达460千米以上。
  各家公司将根据军方要求对自己的设计方案进行初步细化,并将得出的相关数据反馈给军方以供评估和参考。提交方案被美军方选中的公司将获得后续的发展资金。如果一切顺利,JHL可望于2020年前后服役。
   QTR研究现状
   QTR概念最早出现于1998年,但直到获得JHL项目CDA合同后,贝尔/波音直升机公司才真正开始对其进行深入研究。
  为了摸清四倾转旋翼布局的气动特性,贝尔/波音公司用缩比模型进行了一系列风洞试验,以了解前机翼和前桨叶的尾流可能对后机翼和后桨叶带来的不利影响。试验结果表明,通过合理的布局,可使来自前桨叶的涡流的影响降到最低,后桨叶所承受的载荷和前桨叶几乎是一样的,其稳定性与传统旋翼机没有区别。
  在QTR的发展过程中,波音公司和贝尔公司延续了在V-22项目中的分工:波音公司负责机身部分,包括驾驶舱、货舱及附属设备;贝尔公司负责机翼部分,包括发动机短舱、变速箱、传动轴和旋翼,并负责最后的系统综合工作。
   QTR的基本技术参数
  贝尔/波音公司已经对基本型QTR的总体布局以及主要系统的位置和尺寸进行了定义。
   QTR将保持V-22的桨盘载荷,但旋翼直径从V-22的11.6米增加到了15.2米。对于QTR而言,旋翼直径是一个非常关键的"设计驱动"指标,因为它将影响到整架飞机的尺寸。
  因为旋翼桨叶的翼尖与机身之间要保持460毫米的水平距离,前机翼的翼展由此得以确定。为了实现前后旋翼之间干扰的最小化,并为货舱留出足够的空间,后机翼的翼展更长,位置更高。旋翼在水平状态时,前后旋翼桨盘之间要保持915毫米的距离,据此基本上就确定了机身长度。
  根据上述条件,基本型QTR的机身长度超过了C-130运输机,货舱长度约为19米,超过了美国陆军JHL项目15.2米的要求;而且货舱也比C-130宽,货舱空间尺寸则超过了JHL项目要求的25%,可以装载9个(要求为6个)标准的463L货盘(其中一个位于货舱跳板上)。
  货舱的增大解决了运输机因货舱空间限制而无法达到最大载货重量的问题,但也给机身重量控制增加了困难。
  用于人员运输时,基本型QTR可以装载110名伞兵或150名普通乘客,机舱的加压系统可以使其在7600米的高度飞行。
  燃油和动力系统
  为了保持飞机的平衡,燃油被装载在两副机翼中以及位于重心处的机身两侧油箱中。虽然军方没有提出要求,但QTR安装了空中加油探管,以增加飞机的航程和续航时间。该机还采用了小车式主起落架和双轮前起落架,以保证可以在简陋的前线机场短距起降。
  为了确保飞行安全性,QTR还采用了一种独特的传动系统,通过前后机翼内部的轴以及两副机翼之间沿机身方向的中心轴,使所有的发动机和所有的旋翼形成一个整体。理论上,任何一个旋翼可以由任何一台发动机驱动。即使一副机翼上的两台发动机全部停车,中心轴的设计也可以保证用另一副机翼上的两台发动机驱动全部4个旋翼。
  与JHL项目中的其他候选方案一样,目前美国还没有可以满足QTR方案设计要求的动力装置--功率为9700~11200千瓦的涡轴发动机。作为一种可能的方案,贝尔/波音直升机公司考虑在一个发动机短舱内同时安装两台类似V-22上的发动机。
  后续发展展望
  贝尔/波音公司正在考虑制造一架比较小的QTR验证机,将沿用V-22的三叶式旋翼和动力系统,以进一步验证相关技术。如果QTR被美国陆军的JHL项目选中,技术验证机可以使此项技术在2013年左右达到6级技术就绪状态,为进入正式的工程发展阶段奠定基础。与此同时,贝尔/波音公司还向美国空军提交了报告,建议将QTR方案作为取代C-130的"先进机动概念飞机"(AMC-X)项目的候选方案。
  但由于美军陷于伊拉克战争泥潭无法自拔,大量的装备发展资金被占用,目前JHL项目和AMC-X项目的前景都不明朗。在获得足够的资金开展正式研究之前,QTR仅仅还是一个诱人的纸上概念