欧洲下一代倾转旋翼机项目——NGCTR

云脑智库 2022-09-15 00:00

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导读：莱昂纳多公司研发的下一代倾转旋翼机项目NGCTR(Next Generation Civil Tiltrotor)是欧盟“清洁天空2”阶段的重大技术验证项目，2021年第三季度，随着中段机身的交付，NGCTR技术验证机进入了总装阶段，同时完成了首批航电设备的安装。按照这样的进度，预计NGCTR技术验证机将在2023年下半年进行首飞。

欧盟“清洁天空2”项目

清洁天空联合项目(Clean Sky Joint Undertaking，CSJU)是欧盟委员会和欧洲航空业之间的公私伙伴合作项目，该项目于2008年开始，项目委员会负责协调和资助研究活动，以研究更安静、更环保的飞机。CSJU现阶段包括“清洁天空1”项目和“清洁天空2”项目，并已开启了“清洁天空3”(清洁航空)的提案征集，CSJU成为欧洲最重要的航空研究项目。其中“清洁天空1”项目开始于2008年，于2016年结束，总计投入约为16亿欧元;“清洁天空2”项目于2014年启动，预算为40亿欧元。

“清洁天空”项目旨在减少二氧化碳、气体排放和飞机噪音水平。继“清洁天空1”项目取得成功后，其继任者“清洁天空2”项目于2014年启动，作为“地平线2020”研究和创新计划的一部分。“清洁天空2”的目标是成为欧洲航空研究咨询委员会(ACARE)制定的“飞行路径2050”目标的主要贡献者，该目标比最初的“清洁天空1”项目更具雄心。该阶段项目的目标是：

二氧化碳排放量减少75%。
一氧化氮排放量减少90%。
飞行飞机的噪音降低65%。
通过设计和制造可回收的飞机，减轻飞机和相关产品生命周期的环境影响。

“清洁天空2”项目

“清洁天空2”项目涉及了一些新的方向的研究，包括：大型客机、支线飞机、快速旋翼机、机体、引擎、飞机系统、小型航空运输、生态设计等。其中就包括以相比莱昂纳多公司AW139直升机减少一半二氧化碳和14%氮氧化物排放，并降低30%噪音为目标的下一代民用倾转旋翼机NGCTR(Next Generation Civil Tiltrotor)。

NGCTR发展历程

1998年，欧洲直升机制造商阿古斯塔·韦斯特兰公司与美国贝尔直升机公司合作，在早期实验性的贝尔XV-15基础上开发了一种生产型倾转旋翼机，由此诞生的AW609是第一种民用倾转旋翼机。2000年，阿古斯塔·韦斯特兰公司开始研究下一代民用倾转旋翼机(NGCTR)，其尺寸是AW609的两倍。

2007年巴黎航展上一架AW609以直升机模式进行飞行表演

2014年8月，欧盟启动了“清洁天空2”研究计划，授予推进航空航天技术的合同。阿古斯塔·韦斯特兰公司通过该计划获得了3.28亿美元用于NGCTR，当时还处于详细设计研究阶段。到2014年10月，为NGCTR设定的首飞目标是2020年，并对NGCTR新的发动机旋翼设计、新的机翼几何形状、优化的发动机配置、精密制造、低碳设计和其他适用技术进行了评估。2016年，阿古斯塔·韦斯特兰公司所属的芬梅卡尼卡集团更名为莱昂纳多公司。

2017年，NGCTR的首飞计划被推迟到2023年。2018年，莱昂纳多公司确定了旋翼机的结构要求，初步设计审查于同年11月26日发布。NGCTR的初步设计审查于2018年12月开始，关键设计审查于2020年开始，然后在2021年和2022年之间进行原型机的建造组装。

NGCTR设计特点

NGCTR的初步设计概念是针对深水钻探能源市场的，最大起飞重量为11吨，可容纳19至22名乘客，升限7600，在930公里的航程范围内速度可达610公里/小时。与2000年最初的设计指标相比，在加入欧盟“清洁天空2”项目后，NGCTR的设计减少了17%的阻力和7%-20%的噪音。2021年，莱昂纳多公司宣布计划NGCTR实现与传统直升机相近的制造和运营成本。

NGCTR验证机采用AW609倾转旋翼机的机身进行改装，安装了平直机翼以及独特的V型尾翼，2019年初，莱昂纳多公司选择了通用电气CT7涡轮轴发动机为NGCTR验证机提供动力。

NGCTR将使用AW609机身，并安装V型尾翼

NGCTR机翼将由环氧树脂碳纤维制成，其12米的翼展与之前的AW609大体相似，而弦长大约增加一倍，达到1.9米。每个机翼都有两个控制面：一个是用于提供升力和控制的襟翼，另一个控制面在垂直起飞时降低，以减少暴露在螺旋桨气流中的机翼面积(即外翼段可倾转)。其机翼的结构特点是高度集成的结构紧凑的翼盒，因为几乎一半的翼弦长度是专门用于大型活动表面。每个复合材料旋翼都有发热层，用于旋翼防冰除冰。

概括来说，NGCTR验证机将探索五项关键新技术方案：

发动机短舱采用固定位水平安装方案，类似于贝尔公司V-280倾转旋翼机;
研发一款可倾转的减速器，减速器随倾转旋翼一起转动，并将动力传输至旋翼上;
设计一款先进发动机短舱，能够使固定发动机和可倾转的减速器安装在一个紧凑的流线形结构中;
NGCTR机翼的外翼段(在发动机短舱内侧的部分)能够倾转，这样在垂直飞行过程中可降低由旋翼下洗气流施加给机翼的载荷，这也是NGCTR设计中最为关键的技术;
开发一种能将倾转旋翼和倾转机翼，以及全权限数字发动机控制(FADEC)综合在一起的先进飞控系统。

NGCTR五大关键技术

NGCTR研制进展

莱昂纳多公司NGCTR项目经理Andrea Artioli表示，“清洁天空”使各航空工业参与者共同努力，深入合作。莱昂纳多公司已与包括主要航空制造商、中小企业、研究机构和学术界在内的超过25家合作伙伴建立了合作关系，不仅一同进行技术验证机零部件设计，还在包括荷兰航空航天中心(NLR)、德国航空航天中心(DLR) 、米兰理工学院、意大利航空航天研究中心(CIRA)和其他研究创新中心在内相关分析机构的支持下执行测试工作。

2021年初，NGCTR的机翼在风洞中进行了第二阶段的测试。之后NGCTR验证机通过关键设计评审，在制造机翼、尾翼等主要子系统的同时，提前启动交付周期长的材料采购工作。2021年5月，NGCTR验证机的主要部件由莱昂纳多及其合作伙伴在总装前进行生产。2021年底，NGCTR验证机开始最后的总装，并计划从2023年开始进行飞行测试，包括悬停、准悬停，以及状态转换，然后再继续扩展飞行包线。

2022年6月16日欧盟清洁航空网站刊文，欧盟委员会5月初召开了“清洁天空2”计划年度评审会(ARM)，评审会评估了2021年“下一代倾转旋翼机”(NGCTR)的开发进展情况，同时表示，莱昂纳多公司组织开发的NGCTR倾转旋翼机有望在2023年中期前首飞。

2022年5月3日，NGCTR项目接受年度评审

评审会指出，NGCTR技术验证机具有全新的技术性能，开创了旋翼机类型的新领域，特别适于执行搜救、急救等任务，可快速实现偏远、简陋社区的对外交通。未来，NGCTR倾转旋翼机能在4小时内到达欧洲任一地方。

总结

“清洁天空”项目建立的多元化平台提供了更多相互合作和共享知识的机会，同时也构建了未来欧洲航空工业潜在合作的基础。莱昂纳多公司深耕倾转旋翼机技术研发超过20年，现在通过“清洁天空2”阶段计划的支持和NGCTR研发项目，为以2030—2035年为时间框架的自主倾转旋翼机产品积累设计和开发经验，在推动民用倾转旋翼机技术进步的道路上再次迈出重要的一步。倾转旋翼机的架构具备垂直起降能力、不需要重度投资基础设施辅助运行，展示了极高的运行灵活性，同时也具备客机高空高速飞行所需的加压座舱，并提供乘坐静音性和舒适性，有利于改善未来可能面临拥堵局面的城市、乡镇和大型交通枢纽的交通状况。

参考资料

[1] Fast Rotorcraft demonstrators due to take to the skies by mid-2023, Annual Review Meeting finds

[2] The only way is up: NextGenCTR takes shape

[3] Clean Sky 2 Joint Undertaking——DEVELOPMENT PLAN

[4] Design, manufacture and deliver a high performance, low cost, low weight Nacelle Structure for Next Generation Tilt-Rotor (NGCTR)

[5] Leonardo’s Civilian Tilt-Rotor Still Hovers Outside The Market

[6] Wing Structure of the Next-Generation Civil Tiltrotor: From Concept to Preliminary Design

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