各国直升机三

dministration，nasa）联合资助。该机作出的改进是在机身两侧增加两台3，000磅静态推力的普拉特&惠特尼j60-p-3a型涡轮喷气发动机。因“前行桨叶概念”旋翼系统已经提供了很好的机动性，附加的固定翼就没有考虑采用。1978年安装了辅助推进涡轮喷气发动机，同年后期完成了低速飞行测试。高速飞行测试开始于来年早期，在位于佛罗里达州的西棕榈海滩的美国技术局下属飞行开发测试中心进行。测试很圆满，1979年4月12日xh-59a平飞时速度达到235英里/小时。12个月后，该机在1980年4月21日飞行速度达到274英里/小时。到5月份，极限速度和载荷因素测试项目完成，但1980年6月1日在陆军/海军新的有效合同下测试继续进行，评估该机在增加高度和扩展重心的飞行包线范围内的性能。在此新合同下的实际飞行测试开始于1980年8月，最后，xh-59a的速度达到了难以置信的303英里/小时，是世界上第一架不依靠额外的机翼情况下达到如此快的速度的旋翼飞行器。

    尽管xh-59a取得了令人印象深刻的成就，但验证机遭遇振动问题，还有让人不满意的重量和阻力问题。特别是共轴传动系统的重量和旋翼桨毂的阻力公认为多余。“前行桨叶概念”也经受了典型的问题：验证机使用四台发动机，给人以过度复杂的感觉。

    在与nasa的合同支持下，第一架xh-59a被重新建造和改进，为了评估性能在艾美斯40英尺x80英尺风洞里并进行全尺寸风洞试验。1982年制定了计划，采用abc验证技术开发新型设计方案，命名为xh-59b。这个版本合并了先进的无铰接36英尺直径的abc旋翼系统同复合材料桨叶、新型的主变速箱、新型旋翼控制装置，同时保留了原来的机身外形、起落架、和“a”型燃料系统。动力由两台通用电气t700涡轮轴发动机提供。所有这一切中最显著的是完全重新设计的尾部，带有6。6英尺直径的管道推进螺旋桨。这个设计方案是应陆军评估综合推进系统的愿望而创造的，不同于“涡轮轴附加涡轮喷气发动机”的研究构型。开发和试飞xh-59b的建议递交到了陆军，但西科斯基拒绝分担成本（部分原因是公司资源过度紧张，因为当时正同时开发uh-60“黑鹰”、sh-60“海鹰”、ch-53e“超级种马”和民用型s-76）最后导致陆军未授予合同，于是，xh-59b从没有建造。

    阿拉巴马州拉克堡的陆军领导人重新对abc旋翼系统产生兴趣，是因为在轻型直升机实验项目（thelighthelicopterexperimentalprogram，lhx）有潜在应用可能，特别是在项目早期的定义和概念开发阶段。可是，在lhx的空重上异常严格的限制导致了波音-西科斯基团队在警告和熟悉的一面产生差错，选择了更常规的直升机结构列为rah-66“科曼齐”的开发，最后赢得了lhx的竞争。反过来说，abc概念是它自己在研究和开发了20多年后取消的。然而，abc概念现在正准备在当前西科斯基命名为x2（下面详述）的项目上经历复活。

    自完成风洞测试后，首架xh-59a就日趋衰弱一直存放在nasa艾姆斯测试中心。第二架机被运回位于斯特拉福德的西科斯基主车间，最后移交给拉克堡的陆军航空兵博物馆（thearmya。viationmuseum），在那儿一直保存到现在。

    并不是所有的复合直升机设计出来后速度都能满足他们最初的目标。当nasa和美国陆军确定对高度研究飞行器的需求并进行广泛类型的旋翼系统和综合推进系统试验，贝尔直升机公司和西科斯基公司进入对旋翼系统试验机（rotorsystemsresearchaircraft，rsra）的设计竞争。西科斯基赢得竞争后在1974年得到生产两架原型机的合同。因该机有潜在可能成为测试旋翼系统，而旋翼也可能太小难以支持机体，于是一款复合直升机成为首选的解决方案，并确保了飞行员和机组的安全。

    西科斯基赢得了rsra的设计公司指定名称s-72，1976年6月7日首次开始量产。原型机仍采用常规直升机外形，随后第二架原型机采用复合直升机外形。装有来自s-61上的五片桨叶主旋翼和尾桨。机身基本同以前版本一致，采用圆滑外形，在“尾拖”上带有可收放的轮式起落架，作为直升机版本，一个35平方英尺的“t型尾”被使用。而作为单纯的直升机，s-72在1976年10月12日首飞。它在1977年2月完成了首次飞行测试阶段21架次飞行后，接着飞往位于弗吉尼亚州的nasa沃勒普岛飞行中心接受额外的飞行测试，这个阶段完成后，随后在1979年2月11日飞往nasa艾姆斯研究中心（位于加州蒙凡特。菲而德）。

    西科斯基的s-72旋翼系统研究机拥有独特的性能，既能作为单纯的直升机飞行，也能作为复合直升机飞行，或是作为固定翼飞机飞行。

    s-72的复合版装有一对全尺寸机翼，翼展45英尺，机翼面积370平方英尺。每片机翼上装有全跨度的常规副翼和襟翼。机翼在飞行中可调整迎角——从－9度到＋15度。一副大尺寸的低置的88平方英尺的水平尾翼，带有连接在一起的升降舵，装在尾喷管上，大尺寸的直升机“t型尾”被17平方英尺的小尺寸取代。辅助推进装置由一对9，275磅静态推力的通用电气tf34-ge-400a涡扇发动机推动，装在机身两侧。这种发动机在洛克希德s-3“维京”反潜机上用过。1978年4月10日它完成首飞。作为第一架复合型的s-72直升机，也在沃勒普岛接受测试然后飞往蒙凡特。菲而德加入副本行列。

    既能以单纯的直升机飞行，也能以复合直升机飞行，或者以固定翼飞机飞行，s-72在进行测试中提供了独特的机会，同时未能以现在实际飞行的飞机进行运输，或是进行风洞试验。旋翼系统的类型是经过对rsra的仔细考虑的，同时评估包括了复合无轴承方式、可变形几何结构、万向接头式、关节式、无铰式、环流控制、反速率和喷气副翼系统。主传动系统装在一个特别的平衡设计装置上，为了能测试升力与旋翼系统扭距，并可以直接测量。速度刹车装在机翼上，可以实现非常精确的空速控制。飞行控制系统久经考验，提供了在所有轴上稳定的增加和修正能力。为了协调飞行员的控制输入传送送到旋翼控制装置和固定翼控制装置的量，在飞行中使用机械控制相位单元可完全实现对这些变量的控制。

    西科斯基的s-72x，此处可见是以固定翼外形飞行，正确定测试创新型的“x型翼”但从没有因此目的而利用。

    s-72万一旋翼系统在测试期间出现紧急状况，机组能够靠安装点的爆炸性装药抛掉主旋翼桨叶，继续以固定翼飞机模式安全飞行。因此扩大了安全极限，每名机组成员都提供有斯坦利航空美国佬抽取系统，与安装在道格拉斯a-1“空中袭击者”攻击机上是同样类型。这是首次在操纵测试直升机上安装弹射系统。当弹射程序启动时，旋翼桨叶立即靠上面提到的爆炸装药抛掉，弹射火箭系统点火向上弹出，将座椅从飞机中拉出，通过一对绳索样的带子固定住每名机组成员的束缚系统，因此得名“美国佬”s-72安装这套系统之前，它就在上面提到过的s-61f火箭助推座椅上进行过成功的测试。

    直到1980年nasa和陆军都还在进行“旋翼系统研究机”（rsra）的测试，当时masa装作拥有这两种飞行器的“所有权”四年后，西科斯基得到nasa和*高级研究计划局（thedefenseadvancedresearchprojectsagency，darpa）的合同，转变s-72的直升机版本为公司创新型“x翼”系统的论证机。“x翼”是作为“停转旋翼”系统的构思，四片桨叶主旋翼能用于象常规直升机一样垂直飞行，一旦达到足够的前飞速率后就在半空中停止转动，作为象“x形状”的固定翼飞行。此外“x翼”采用了环流控制旋翼（circulationcontrolrotor，ccr），依靠ccr旋翼从旋翼桨叶叶片后缘吹出压缩空气，桨叶的升力受到限制。非常刚性的旋翼省去了机翼，还是采用常规的驱动方式，但使用环流控制系统后改变了升力，使得所有四片机翼段构成“x”型，产生升力而旋转停止。

    尽管“x翼”环流控制旋翼系统进行了广泛的地面测试，同时也是相当富有挑战的概念。但此处展示的西科斯基s-72x，虽具有知名的飞行能力和运行“x型翼”旋翼，却从来没有离开过地面。

    1987年12月2日，该机被指定名称为s-72x，开始了它作为单纯固定翼飞机的首次飞行，评估没有旋翼下的飞行特性。以这种外形，它最后达到了301英里/小时的平飞速度。据估计，当它以“x翼”形势将来测试时，可能在196英里/小时时旋翼停转，设计旋翼停转的极限速度为518英里/小时。该计划在1984年到1988年间曾被热忱追踪，尽管当时隐藏在这个概念后的巨大潜能尚未开发，由于缺乏必要的资金支持克服一些遇到的技术上的障碍，开发停止项目最终被取消。

    rsra为旋翼机协会提供了开展高速旋翼机研究的重大时机，但却从未实现。尽管这些设计方案久经考验：宽泛的随机仪器、久经考验的飞行控制系统、无意义的研究项目，同其他任何一款曾进行过测试的飞机。实际上，西科斯基积累了这些飞机更多的飞行时间，在确定耐飞性和飞行包线方面比nasa在旋翼机方面所作的研究多得多。两架s-72飞行器现在储藏在nasa颛登飞行测试中心，再没有让它们飞上蓝天的打算。

    对速度的需求在继续延续

    获得明显的速度和性能方面的优势后，一个不可避免的问题出现：为什么复合直升机从来没有造出全尺寸的成品？尽管一些专家继续争论增加固定机翼的优势和不利，多数人还是赞同附加增加推力的一些外形后而提供的速度优势。实际上，全世界许多公司为了将来的应用仍在继续研究复合构造的益处，以及带有或不带有机翼。

    贝尔直升机公司继续研究称作“推力反扭距系统”（thepropulsiveanti-torquesystem，pats）的创新型概念，最初是为现在已取消的“无人作战武装旋翼飞行器”（unmannedbatarmedrotorcraft，ucar）项目开发的。pats由一个高压旁路推进系统组成，该系统装在直升机的涡轮引擎后方排气的圆锥状组合内，与现代直升机设计方案比较它提供反扭距作用，兼有向前推力作用。同先进的主旋翼技术结合，pats设计可取代尾桨却不增加重量，后者通常与复合直升机相关联，提供了复合的有利方面。冷空气沿着旁路通过低压入口吸入，发动机前面有大体积的风扇，风扇发挥压缩机作用提高两倍压力推进气流进出压缩口，全面改善了发动机功效。当气流经过发动机时，同热的发动机废气混合。取消尾桨后不但对地面机组人员来说提供更高安全度，而且减低了噪声有益于在城市环境下的行动。此外，还可减低电磁和红外信号，这将意味这在军事领域应用pats可增加生存性。

    在取消ucar项目下的pats复合系统进行地面试验，该系统仍可能发现有用武之地。

    匹尔塞凯公司充分利用它“探路者”系列的广泛研究成果，开发了新版本的尾环翼，称之为“矢量推力管道推进器”（thevectoredthrustductedpropeller，vtdp）。vtdp不同于最初的尾环翼，它合并了在空气动力学和推力导向控制的重大改进。在陆军合同支持下，匹尔塞凯建造了5。5英尺直径的vtdp的原型，并通过了风洞测试，并实际验证了比使用最初的尾环翼提高了46％的悬停功效。该项成果后来被合并进装有vtdp的ah-1“眼镜蛇”和ah-64“阿帕奇”攻击直升机的复合版本实时计算机仿真模型里，期间飞行员认为这是对操纵品质的重大改进，并增加了80％的任务成功率。这些成功的测试导致陆军继续合同资助，建造一架全尺寸的vtdp用于地面测试，2000年10月完成建造。海军授予皮尔塞凯一份合同，用于在ysh-60f“海鹰”直升机上设计、制造、试飞vtdp，此项计划受到官方指定名称为x-49a，而且非正视地提到这个方案作为“速度鹰”2004年陆军加入该项目并设想导致失败的情况。飞行验证项目的全部目标得到验证，在使用vtdp技术的速度、航程、高度、生存性、寿命周期成本都有潜在改进。使用vtdp和一副固定翼，部分卸载主旋翼载荷，该机型计划达到速度高于230英里/小时。正如该文所描述，x-49a已完成全部必须的资格测试，并进入最后的地面装配和试飞阶段。首飞预期在2007年年前。

    2005年6月1日在美国直升机协会（americanhelicoptersociety，ahs）论坛61次会议上，西科斯基宣布开始一项计划并简要提及x2。当时一架技术验证机正出于2006年后期将要首次飞行的开发阶段中。利用在s-69/xh-59a得到的经验，西科斯基将重点转到高速和高机动性的x2上，该机继承了共轴abc旋翼系统和推进尾桨。预期速度高达250节（288英里/小时），同时保留垂直飞行性能的积极特性。在不带有固定机翼降低悬停能力下，x2预期更好实现各项飞行性能。x2将采用一些切口技术，包括主动振动控制、先进飞行控制和新型旋翼叶片设计。在rah-66“科曼齐”项目的经验基础上构思，合成材料旋翼和先进传输设计也被整合到一起。使用x2技术的几个方案以不同的重量分类，为了实现军民两用的角色和任务需求结构是预定的。计划装有线控飞行系统的x2在2005年11月首飞，使用德产斯韦茨333x型发动机作为替代，这标志这向着飞行验证机发展过程中的一个关键里程碑。为满足在座舱中控制需求，最终系统构造将主旋翼、推进尾桨和发动机整合在一起。

    匹尔塞凯拥有最新型“尾环翼”概念，命名为“矢量推力管道推进器”装在ysh-60f“海鹰”上，该机改名为x-49。

    当今两家旋翼机（autogyro）研究与开发的顶级公司也在追赶先进复合直升机概念。卡特航空技术公司（cartera。viationtechnologies，cat）和戈隆兄弟航空公司（groenbrothersa。viation，gba）联合公司在寻求扩展旋翼机的性能非常活跃的，并超越当前性能水平。此外他们在与陆军合同下致力于开发他们自己的慢速旋翼卡特旋翼技术验证机（cartercoptertechnologydemonstrator，cctd），cat也为将来称作“直升直降飞机”（heliplane）的发展开发了一些自有资金方案，该款的通常设计规划让人回忆起旋翼式旋翼机（rotodyne）。虽然不太象旋翼式旋翼机，这些方案上的主旋翼在起飞、悬停和降落过程中提供全部动力，而不是使用顶端喷气装置。在巡航飞行阶段，旋翼将明显慢下来，降低功率消耗并减小阻力，同时大部分升力由固定翼提供。向前的推力由推进螺旋桨提供。在此期间，gba公司——以他们先进的“鹰”式4号旋翼机得名——2005年11月被授予同darpa第一阶段的价值4千万合同，开发一种高速的、长航程的、概念验证的、垂直起飞降落飞行器，也称为“直升直降飞机”这架飞行器瞄准提供速度和航程优势，改进两种常规直升机因素。gba的“直升直降飞机”最后得到与旋翼式旋翼机同样的运转概念，使用顶端喷气驱动旋翼在起飞、悬停和降落期间旋转。高速前飞期间，旋翼将自转，升力转移到由固定翼提供，动力将由两台涡扇发动机提供。

    在2005年美国直升机论坛上，西科斯基掀开面纱，公布了新型复合验证机x2计划，该机预计2006年年底前首飞。

    西科斯基的x2旋翼技术能用于未来平台的广范领域，比如为陆军研制中的高速重型运输机

    戈隆兄弟航空公司致力于具有垂直起降能力的“直升直降飞机”研制，该机巡航速度将达到400英里/小时

    项目最初的两个阶段包括系统设计和风洞试验。当时，gba团队——包括亚当飞机公司、威廉姆斯国际公司和乔治技术公司——计划在40个月的合同期结束时改进和试飞亚当飞机公司的a700商务喷气机为验证机。另外各种型号的复合直升机已经实际飞行了数年，还有难以计算的其他设计方案，这一切都在继续，冒着风险探究图样，作为设计者寻求途径提高直升机的速度。很少有曾实际飞行过的复合直升机从开始头脑中的原型到最后以成品建造出来，注意到这一点很重要。它们绝大部分是建造出来用作严格测试平台和研究机来收集数据，为了在将来的成品机中潜在利用这些数据。如今，计算机广阔的性能为设计者和工程技术人员提供了可用的强大能力，建模与仿真已经彻底摆脱了对原型机的依赖。然而，仅有一种途径能够证明某个概念和技术可以通过它本身硬件的实际飞行测试。复合直升机相对于单纯直升机来说，总是有有利和不利的一面。但是，发现的秘密恰恰说明了外形结构联合的正确，平衡每架飞行器必需的角色和任务。无论答案怎样，各种原型机的外形和尺寸将持续到飞上蓝天，或者为见证旋翼机在我们无限的高速旋翼机飞行追求中提供灵感。

    作者简介：

    雷。拉伯在美国空军服役近10年，现在他作为在俄亥俄州代顿的赖特-彼得森空军基地空军的承包商，并且是一名渴望飞行的狂热分子，摄影师，历史学家。

    来源：vertiflite杂志，总第52卷第2期

    作者：雷蒙德。罗伯

    在保存良知的前提下，要成功就要与众不同。