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美军打造先进型免起降设施飞行器,可在餐桌大小起降

 骷髅馆 2022-10-04 发布于河南

以下是文字版:

美国国防高级研究计划局(DARPA)已经启动了一项“辅助计划”(ANCILLARY),计划的全称“无先进飞机基础设施发射和回收X-Plane”,意思是说,美国新研发设计的这款飞机,是一款能长距飞行且能在狭小区域垂直起降(VTOL)的军用飞机,甚至有可能民用,说不定我们以后上班坐的就是VTOL飞机!

我们今天就来看看美国全新的飞行器计划。据项目经理科马迪纳说,美国全新的飞行器计划,计划使用一种多科学的方法,将先进的控制理论、空气动力学模型和先进的推进器的发展结合起来,以解决一系列具有挑战性的设计目标。而且这项辅助计划还和美国另一项“以更低的成本提高杀伤力”(AFWERX)的计划有关。

美国DARPA计划局是打算将这个全新的飞行器,开发成一种坐在尾部的VTOL直升机,就是使用尾部固定的笼形旋翼升空,然后让飞行器向外翻转机翼90°后,驱动其水平飞行。

这种紧凑的设计,可以使这款“先进型免起降飞行器”,有能力从像餐桌一样小的地方起飞和降落,这也意味著空间有限的海军舰船和地面部队,能够成倍增加它们可以携带部署的飞行器数量。

美国这项全新的飞行器计划还表明,军事规划人员不仅从俄乌战场上无人机的性能受到启发,而且还在寻求利用不断发展的技术,

使其能力多样化和提高,以供未来战场的使用。

对于飞行器的制造,DARPA计划局将依靠複杂的轻质複合材料来建造VTOL有人/无人机,甚至还要研发由高密度电池驱动的混合电力推进系统,来保证“先进免起降飞行器”的有效载荷量和更长的飞行距离。

而且科马迪纳还宣布说,将会在2022年9月20日举行的业者提案暨博览会,不仅要找来传统飞机制造商,还将汇集一直在研究商业垂直起降方案的非传统军事承包商,可见美国这项全新飞行器计划未来不仅是要军用,在民用领域也将大范围扩展!

如果说“全新飞行器计划”(ANCILLARY)只有一个方向,是一个空壳的话,那麽火力君刚才提到的AFWERX计划,便是“全新飞行器计划”的血与肉。

AFWERX计划最初开始于2017年,是为了让内部和外部服务的创新者和企业家,都能参与美国空军的行动。美空军通过与私营部门企业的相互合作,共同开发有效的解决方案,来应对未来的市场需求!

这张是美空军对正在规划的高速垂直起降(HSVTOL)飞机技术要求图。2021年6月,美国空军宣布开放接受非传统军事承包商的作品,作为新的HSVTOL挑战的参赛者,而在这场比赛中,有三架最受欢迎的参赛作品。

第一架便是HH-60 “铺路鹰”直升机。铺路鹰直升机由西科斯基飞机公司制造,是UH-60黑鹰直升机的衍生型号,属于战斗搜救军用直升机。虽然可执行全天候的作业,但是由于它配备了“后退叶片失速”,因此它的只能以每小时222英里的速度飞行。

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HH-60 “铺路鹰”直升机

第二架是贝尔/波音公司生产的V-22“鱼鹰”式倾转旋翼机。它的速度更快,每小时能达到500公里,但这款飞机最高速度时的最低高度为15000英尺,其系统操作要比普通直升机複杂的多。

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V-22“鱼鹰”式倾转旋翼机

V-22的设计构想来自贝尔负责的XV-3和XV-15飞机,在2007年开始在美国陆战队服役,以取代CH-46海骑士直升机,进行拯救及作战任务。到了2009年,美国空军又研发出了空军专用的衍生版本。V-22自此也就被美国陆战队及美国空军大量部署在了伊拉克、阿富汗、苏丹和利比亚等地区,从事作战及救援任务。

第三架是美国AT和Rotor X公司共同研发的新型Barracuda(梭子鱼)系列高速垂直起降飞机。这架飞机能携带差不多14名乘客,约5760公斤的货物,以890公里每小时的最高速度飞行,只不过续航是个问题。具体的飞机性能,火力君稍后会讲到。

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梭子鱼高速垂直起降飞机

总之这场赛事总共有218名申请者,AFWERX计划小组最终只批准了35种设计允许进入美国空军的HSVTOL展示中,这35种最终模型便是组成美国“全新飞行器”的血与肉,以此来研制一款VTOL飞机,来重塑美国陆军未来的作战行动。

其实按照NASA城市空中交通UAM的构想,VTOL垂直飞行器便是未来的“飞行汽车”,它十分符合UAM的需求,且对美陆军来说十分友好。它相比于现在使用的固定翼飞机,一是不需要跑道和滑行,能大幅降低对起降环境的要求,非常适合恶劣环境的战场。

二是降低普及VTOL所需基础设施建设与维护成本。

三是能适用于场地有限、人口密集的城市区域作战。就像刚才提到的“第三架飞机”,它对美陆军的作用十分巨大。

2021年6月29日,Rotor X 公司宣布,它正在进入电动空中出租车市场,推出了首个用于民用和工业用途的电动垂直起降(eVTOL) 四旋翼直升机RX eTransporter,这架6 座直升机提供充足的腿部空间和舒适的包机式内饰,开放式内饰非常适合空中出租车运营、包裹递送、搜救、人员救援和医疗后送行动。

寻常的eVTOL直升机一般都是使用小型低效螺旋桨来提供垂直升力,具有非常复杂和昂贵的几何形状,而RX eTransporter飞机

却不依靠大机翼来提高飞机起飞后的效率,而是使用更小的机翼来增强直升机的自然升力。

因此,RX eTransporter飞机有望成为明年完成FAA适航性测试后,立即用于商业货运和人员飞行的理想选择,也有可能成为世界上最高效、最具成本效益的民用直升机。而能制造这样一架性能优越的VTOL飞机,就不得不提一下RX公司的合作伙伴——AT公司。

AT公司被认为是世界上重型多旋翼飞机的先驱公司。比如该公司的8引擎的“黑骑士变形金刚”飞行卡车,2014年首飞,总起飞重量超过4,500 磅。值得注意的是,在它被开发出来的时候,重型多旋翼飞行器的重量大约是这个重量的1/10。黑骑士飞行卡车可以在地面上行驶和飞行,它的总有效载荷甚至超过1,500 磅。

RX公司和AT公司合作开发和开创了重型多旋翼技术,是民用和军用运输机配置的主要制造商。目前,AT公司正在通过美国空军AFWERX计划下的两项合同,为美国军方开发这种类型的多引擎旋翼飞机。

该计划是美国空军敏捷性Prime计划的一部分。这一革命性计划的重点是,为美国防部带来最先进、效率最高的航空运输系统,而且由于其高效率,RX eTransporter飞机一次充电便可以悬停超过45 分钟,同时还能够进行超过1.5 小时的向前飞行,以140 英里/小时的最大巡航速度。

如果利用上机翼的节能效果,该飞机一次充电便可飞行200 多英里。在军事任务中,还可以实现额外50 英里的射程。

RX eTransporter飞机有一个用于长途飞行的机翼,可将其航程增加50% 以上,计划于2021 年秋季开始飞行测试。由于现有燃料的能量密度更高,因此能够飞行12 小时以上。可以说AT公司和RX公司将为美国空军制造民用版本的飞机,用于未来的作战。

最后按照美国DARPA计划局描绘的空战景象,是由无人机、导弹群,载满大量情报战装备协作配合,以共同智取、摧毁、击败敌人……这其实就是美国多域作战战术。前面火力君讲的美国全新飞行器计划,就有可能是为“多域作战”添砖加瓦的。

无人版的VTOL飞机融入到无人机作战中,有人版则可用于士兵的搜索、救援和医疗后送等行动,一个前沿侦察进攻,一个后方掩护补给。

总之美国的全新飞行器计划增强了美陆军的实力,而美陆军通过多域作战的概念,是美军的整体力量又上升了一个档次。

通过这种方式,美陆军部队可以在所有域、电磁频谱和信息环境,获得基于目的的协同,从而与敌人进行对抗、穿透、分裂、利用和再次对抗,甚至能以多种或意想不到的方法和顺序实施机动,从而挫败或摧毁敌人的军事系统。


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