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导 读
2021年6月24日,美国贝尔公司发布公告,贝尔未来垂直升力(FVL)技术演示机V-280“英勇”倾转旋翼机已经结束了它的飞行生涯。在演示和降低风险阶段,五名美国陆军试飞员已经驾驶V-280飞行超过15架次,累计飞行时长超过214小时,后续贝尔公司将根据飞行数据转入主要子系统和概念武器系统的初步设计中。同年10月,贝尔公司开始拆解退役的V-280,看看是否能找到磨损的迹象。
一、研发背景
未来垂直升力(FVL)计划旨在为美国武装部队开发一系列军用直升机。将开发五种不同尺寸的直升机,并且这五种直升机共享通用硬件,如传感器、航空电子设备、发动机和武器装备。FVL旨在为陆军的UH-60“黑鹰”、AH-64“阿帕奇”、CH-47“支奴干”和OH-58“基奥瓦”直升机开发替代品。
未来远程突击飞机(FLRAA)项目由美国陆军于2019年启动,旨在开发西科斯基UH-60 “黑鹰”通用直升机的后续机型,作为FVL计划的一部分。UH-60开发于20世纪70年代初,自1979年6月开始服役。与UH-60一样,FLRAA的变体也将为美国特种作战司令部和美国海军陆战队服务。美国陆军在2019年4月发布了一份信息请求(RFI),旨在确定感兴趣的制造商。根据RFI,美国陆军计划在2030年将FLRAA投入使用。2020年3月,美国陆军向贝尔和西科斯基/波音公司授予了竞争性演示合同,他们需要着手完成概念设计,并分别解释Valor和 Defiant候选设计如何满足FLRAA要求。
参与竞争的SB-1 Defiant和贝尔V-280 Valor
图表:美国陆军2019年发布的FLRAA项目要求
资料来源:美国陆军
二、研制和测试历程
2013年9月9日,贝尔宣布将与洛克希德·马丁公司合作开发V-280。洛克希德将为飞机提供集成的航空电子设备、传感器和武器。
2017年12月,V-280首飞,随后在2018年2月交与美国陆军试飞员试飞。
到2018年10月,V-280在80%的螺旋桨功率下巡航速度达到了FLRAA的最低要求250节。此外V-280还能够以200节的速度飞到45°倾斜角,在160节的速度时实现了23米/秒的爬升率,在低于50%的扭矩下速度超过了200节,并记录了1.9g的峰值过载系数。
2019年1月,V-280巡航速度达到了280节的目标(这正是其名称中“280”的来源),随后继续扩大其飞行测试范围,包括:低速敏捷性、倾斜角度和自动操作。
2020年12月,V-280累计测试飞行超过200小时,最大巡航速度达到了305节。
三、设计特点
图表:V-280性能参数
资料来源:调研整理
V-280倾转旋翼机属于第三代倾转旋翼,继承了前两代XV-15技术验证机和V-22倾转旋翼机的设计经验。在V-22服役过程中,多次发生因气动和控制等原因导致的坠机事故,针对这些问题,贝尔公司对V-280验证机采用的关键技术进行了优化设计,不仅完善了气动布局,提高了飞行性能,还提高了可靠性,同时降低了研制和生产成本。
V-280机身和机翼装配
V-280的机身设计借鉴了UH-60“黑鹰”直升机,尾翼没有采用传统结构,而是选择了外倾式“V”型尾翼,有利于降低结构重量和减小飞行阻力。与V-22相比,V-280特别强调减轻重量,从而降低成本。为此,机翼、机身和尾翼广泛应用碳纤维增强复合材料,传统的蒙皮-桁条结构被大型单元碳芯技术代替,蒙皮和翼肋采用胶接以消除紧固件。通过这些措施,与按比例缩放的V-22机翼相比,V-280成本降低了30%以上。在机翼结构上,因为是陆军版本,不需要像V-22一样考虑舰船机库存放空间,所以V-280取消了旋转折叠机翼设计,此外采用平直机翼而不是前掠式机翼,大幅度降低了结构重量和系统复杂性,提高了可靠性和可维护性。
V-280发动机短舱水平固定
目前V-280采用的是两台通用电气T64-GE-419发动机,单台功率输出可达4750马力,未来量产版本会更换新发动机。2021年10月,贝尔公司和罗罗公司宣布,V-280后续发动机将更换为目前V-22“鱼鹰”上所用的AE 1107C发动机的衍生型号,新发动机将命名为1107F。动力系统方面V-280和V-22最大的不同是,在旋翼倾转时,V-280的发动机短舱不会旋转,而是在机翼上水平固定。这一设计有助于降低发动机进气不稳的风险,降低结构复杂度,减少零部件数量,同时,发动机尾喷流向后而不向下,避免了发动机尾喷流对地面冲刷、对机降作业的干扰和对机身两侧空间的影响,从而可以使用大型侧门,方便人员和货物便利地从侧门登机离机。
V-280将来可能采用的全景触摸式显示系统还在完善之中
全数字V-280驾驶舱配备一个大屏幕,可显示所有飞行数据,配备了集成夜视和合成视觉的触摸屏功能。该屏幕有700个传感器输入通道,通过机载电子设备中类似F-35战斗机上使用的“分布式孔径系统”,各传感器探测的图像拼接起来就是一个连贯的画面。此外,驾驶舱配备了智能头盔,能够很好地协同或独立显示数据,为飞行员提供高达360度的广阔视野,它还装有低可视性环境系统、防撞地系统,确保飞行安全。
概念图中V-280武器挂载在机腹,而不是传统直升机的侧身挂架
贝尔公司将V-280定位为中型通用/攻击平台,在不同任务模式下只需换装不同任务载荷即可。通用型用于替换现役UH-60“黑鹰”直升机,攻击型用于取代AH-64“阿帕奇”直升机。其中攻击型V-280将采用同样的机身,携带多型机载武器执行对地火力支援任务,但倾转旋翼构型由于气动干扰和结构限制,比如固定翼模式下,旋翼将遮盖几乎全部的机翼翼展,导致机翼下方无法挂载任何武器装备,武器很难采用常规的挂载方式。因此武器挂载可能会选在机头或机腹,由机组遥控开火。
可能会选择的武器载荷
小结
作为FLRAA计划的两个候选竞品之一的,,由于特殊的倾转旋翼控制模式,和SB-1相比较,V-280在灵活性和机动性上都处于劣势,同样由于位于机翼两端的发动机/传动/旋翼系统,V-280战场生存性更弱一些。而在承担运输任务时,V-280在航程和飞行速度方面则具有较大优势,同时在运输兵员时的单位成本方面,V-280也低于SB-1。随着V-280技术上的不断改进和成熟,可靠性的全面提高,其速度、航程、有效载荷、续航时间、起降能力的提升,将大大提升美国陆军的战场突击能力,此外对于战场上前送人员和物资弹药、后撤伤员、战场搜救等,V-280都将会发挥更积极的作用。
参考资料
[1] Bell V-280 Valor tech demonstrator retires from flight
[2] Bell Picks Rolls-Royce Engine for V-280 Valor in Army Black Hawk Replacement Contest
[3] Bell V-280 Valor Specs, Engine, Cockpit, and Price
[4] Bell Advances Next Generation Tiltrotor Development
[5] Bell V-280 - Future Long Range Assault Aircraft
[6] V-280 Valor Archives - Breaking Defense
- The End -
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