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才友军事|西科斯基复合式直升机之路，不只是放大而已，从X2到SB>1( 二 )


”刚性共轴旋翼“技术的延续与发展
或许和你想象中的有些不同 ， 但在JMR-TD项目中 ， “重量性能”一直都是美国陆军和西科斯基最关心的重要参数之一 。
正如本文开头所说 ， 在上世纪六十年代末、七十年代初 ， 西科斯基公司就已经启动了“ABC旋翼”技术的研究工作 ， 并在美国陆军的支持之下打造出了XH-59A试验机 。 一开始的XH-59A并不像后来的X-2那样加装了尾部螺旋桨 ， 而是在机身两侧加装了辅助推进喷气发动机 ， 并以这种构型达成了256节的高速飞行 ， 可谓在速度方面已经达到甚至超过了美国陆军的要求 。 除此之外 ， 无论在低速贴地飞行或者高速巡航飞行中 ， XH-59A的机动性能、操纵品质等都非常令人满意 。
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▲上世纪七十年代到八十年代之间 ， 西科斯基公司打造了XH-59A试验机 ， 图为该机飞行测试照片
但是XH-59A存在着致命的缺陷：空重比非常高、燃油消耗非常大并且振动水平特别强 。 而上述几个问题中 ， 第一个问题尤其引人关注 。 这一点我在之前的文章中也介绍过 ， XH-59A在两侧配装喷气式发动机之后 ， 竟然由于空重比超标而无法实现垂直起飞 ， 最后只能通过“滑跑”的方式来实现起飞 ， 这对于直升机来说 ， 可以算是个“笑话” ， 当然也成了西科斯基公司的设计师和美国陆军专家心中的一根刺 。
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▲1981年 ， 停靠在跑道上的XH-59A试验机
后来 ， 在上世纪八十年代初 ， 美国陆军提出“轻型直升机试验”（LHX）项目的时候 ， 西科斯基公司不是没考虑过XH-59A这种构型 ， 但是该机空重比太大的问题在当时并没有得到妥善的解决 ， 再加上美国陆军对于LHX项目型号并没有特别高的飞行速度要求 ， 反而是非常强调隐蔽性能 ， 这就最终促使西科斯基放弃了XH-59A的设计思路 ， 最终形成了大名鼎鼎的RAH-66“科曼奇”隐身直升机的设计方案 ， 当然 ， 这是题外话了 。
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▲西科斯基公司基于“ABC旋翼”技术的LHX直升机构想概念艺术图
言归正传 ， 为什么XH-59A这种设计空重比会这么大呢？我们从一个小的角度来说 ， 西科斯基最早负责“ABC旋翼”技术的总设计师曾指出 ， 由于“ABC旋翼”采用了无铰式设计 ， 并且桨叶的刚度非常之大 ， 这就导致其等效挥舞偏置量超过了50% ， 这就意味着旋翼传递到桨毂上的力矩是相当巨大的 ， 而由于上下旋翼共轴反转 ， 等于是把这个力矩翻倍 。
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▲XH-59A复合式直升机旋翼系统细节图 ， 可以看出其与常规直升机铰接式旋翼的显著差异
而能够承受住这样巨大的力矩的桨毂其种重量势必会远大于普通直升机的桨毂 ， 更别说共轴双旋翼还需要更为复杂的操纵系统、再加上尾部推进螺旋桨的传动系统和操纵系统部件、为了降低这种新构型直升机存在的巨大振动而采用的主动振动控制系统 ， 这些都增大了该机的空重比 。 尽管随着技术的发展和突破 ， 西科斯基设计师们不再面临XH-59A那种无法“垂直起飞”的问题 ， 但是“重量性能”始终是S-97和SB>1必须面对的重要问题之一 。
虽然提到SB>1的时候 ， 很多人的第一印象就是——“黑鹰直升机的替代者” 。 但是如果仔细来看这个问题的话 ， 就可以发现美国陆军要的并不是“另一种黑鹰直升机” ， 而是一种比黑鹰直升机要强得多的旋翼飞行器 。
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▲停靠在机库中的SB>1复合式直升机
尽管目前美国陆军并没有透露过很具体的下一代通用直升机的指标要求 ， 但是从定性的角度 ， 我们还是大概可以看到 ， 他们要求的是一种负载能力更强、速度更快、航程更远的直升机：有效载荷大概要比现役黑鹰直升机高出50% ， 飞行速度要超过230节 ， 同时仍要保证黑鹰直升机所具备的出色的低速机动性和操纵品质 。
才友军事|西科斯基复合式直升机之路，不只是放大而已，从X2到SB>1
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▲高速巡航飞行测试中的SB>1复合式直升机
而事实上 ， 从S-97的表现来说 ， 无论是高速飞行能力还是低速飞行效率 ， 这种新构型的复合式直升机似乎都已经满足了美国陆军对于下一代通用直升机平台的想象 ， 所以 ， 现在又回到了本小节的开头——“重量性能”将会成为成败的关键 。
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▲早期悬停测试的SB>1 ， 可以看到其主旋翼桨毂还没安装 ， 尾部螺旋桨也没开机
对于S-97 ， 西科斯基公司的工程师目前对其的要求是空重比小于等于68% ， 对于SB>1的期望值还要比这个更小一些 。 尽管该期望值仍然远远比不上黑鹰直升机的空重比——大概在57%左右——但是对于一架新构型复合式直升机来说 ， 已经算是不错了 。 而且 ， 就好比当初的UH-60“黑鹰”直升机在研制过程中 ， 就多次受到CH-53K“种马”系列直升机经验技术的支撑一样；西科斯基公司的设计师们在研制SB>1的过程中 ， 也从CH-53K“种马王”重型直升机的研制中得到了许多启发 ， 尤其是在重量性能的优化设计上 。


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