玄魂纵横_各国直升机三

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书号:19092 时间:2017/6/10 字数:14281

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　　卡曼的uh-2复合型“海妖”在辅助涡轮

气发动机（产自皇后山

榉林航空公司）下高速飞行，两侧伸出的机翼卸载掉了主旋翼大部分载荷。

　　通过对飞行测试中达到的快速度和良好机动

商议后，陆军考虑到资助一台额外的二手涡轮

气发动机装到复合型“海妖”上来拓展该机的全部速度潜能，但这从没有实现。由于现在的开放式货舱门的缘故，这样的改进必然需要另外的机身结构并对机身两侧进行高度加固。而且，确定这样额外的速度是没保证的，因为单发涡轮

气发动机只足够

足这个项目的规定目标。复合型“海妖”最后确实是只作为研究机而从未作为成

产品生产。全部测试项目异乎寻常的顺利，并几乎没有遇到什么困难。如此一来，它在收集大量复合直升机（仅仅推力复合或是推力与升力复合）的

能和限制数据取得了极大成功。最后，卡曼结束了该机严格作为并不是最理想化的使用主旋翼的复合直升机的管理。取而代之的是，另外使用多样控制界面的固定翼并复合了旋翼，极大地增强了机动

。测试项目结束时，复合型“海妖”进行了二次改进回到它的标准结构设计，并回归海军再次服役。

　　洛克希德飞机公司

　　位于加州柏班克德洛克希德——加利福尼亚公司是洛克希德飞行器公司的下级单位，作为传统上固定翼飞行器设计方面的“领军人物”洛克希德在1950年代后期对先进直升机开发产生了兴趣。洛克希德在已获得联合陆军/海军研究项目的合同后，深入开发他们德刚

旋翼系统设计，并在1963年接受了另外一项来自tre的合同，改进他们的验证机xh-51a为复合直升机。xh-51a本来就是多家公司的cl-595或原型机286，一款设计用来开发刚

旋翼优势的试验用直升机。刚

旋翼系统的关键特征是设计、结构和功能上绝对的简单。从维护观点来看有关少量的移动零件具有积极的品质。安装简便，旋翼系统排除了在多数常规旋翼上常见的挥舞和摆振，直接在旋翼桨毂上附上叶片，充分利用旋转的桨毂的回转效果，并因此平衡旋翼系统受力。一个回转环套在主旋翼桨毂下面，直接加固旋转斜盘，飞行员的控制装置与一套弹簧相连，弹簧直接顶在旋转斜盘上面，因此回转环迫使旋翼对飞行员的输入立即起作用。

　　这架飞行器本身的基本设计为如何建造复合直升机提供了很好的基础，又因为它是最新改型的，蝌蚪状的机身是用平头铆钉铆接的，着陆刹车装置直接平滑地缩回机身下部。为了将xh-51a创新成一架复合直升机，一套翼展16。9英尺地机翼安装在机身上，同时一台2,500磅静态推力的普拉特与惠特尼产j60-p-2涡轮

气发动机装在机身左舷。一个容纳电池组和测试仪器的附加夹舱固定在右舷机翼顶端，平衡涡轮

气发动机的重量。每边机翼都装有在紧急状态下高速度时辅助进入自传的装置。此外，水平尾翼和垂直尾翼表面都扩大了。因标准大小的xh-51a，机体有四片35英尺直径的刚

桨叶主旋翼和两片6英尺直径桨叶的尾桨，二者动力都由单台涡轮轴发动机提供。

　　xh-51a复合机没有使用涡轮

气发动机的首次飞行发生于1964年9月21

。在接下来的几个月里它继续作为一款带有机翼的直升机飞行，以此评估不寻常的改进有关的操纵特

。1965年4月10

，涡轮

气发动机首次点火，飞行器速度达到272英里/小时——当时任何旋翼机最快的速度。从悬停开始，它有能力在45秒内达到230英里/小时。辅助涡轮

气发动机和短翼在前飞时可以部分卸载主旋翼的载荷，减小临界旋翼桨叶速度和桨叶倾角，允许该机比曾作为纯粹的直升机飞得快得多。随着飞行测试的进行，发现高速前飞速度下增加挡风玻璃的支撑以对抗遇到的强烈空气动力气压成为必要。1967年6月19

，xh-51a复合型创下了另一项（非官方）旋翼机记录——速度达到302。6英里/小时。高速飞行测试在各种高度、航程条件下进行，从几千英尺到极低高度、地形跟踪飞行。辅助涡轮

气发动机和短翼给予xh-51a复合机非常近似固定翼飞机的飞行品质。然而，因为涡轮

气发动机过快的燃料消耗率，在油箱用干之前该机仅能够维持它最大的速度大约20分钟。

　　从xh-51a复合型机得到的大量数据被直接应用到洛克希德公司正在开发中的高级军用复合直升机项目上，该机采用创新

的刚

旋翼系统（rigidrotorsystem），命名为ah-56a“夏延”（cheyenne）。“夏延”是在陆军先进空中火力支援系统（thearmy’sadvancedaerialfiresupportsystem，aafss）项目下设计，并作为越南战争中为先进高速骑兵连输送直升机的护卫机使用，同时作为战场上部队的直接火力支援飞机。洛克希德在1965年9月接受挑选成为两家竞争对手（另一家是西科斯基）之一参与竞争aafss合同。洛克希德服从军方要求，以知名的cl-840两个月后宣布胜出。1966年3月23

，洛克希德获得合同生产10架工程开发用机身，陆军指定名称为ah-56a。

　　洛克希德小型xh-51a复合直升机使用小机翼和一台j60涡轮

气发动机，在1967年达到了旋翼机的非官方速度记录：302。6英里/小时

　　1967年5月3

，该机大量生产，ah-56a被命名为“夏延”同年9月21

，第二架原型机完成了该型机首次（非公开）试飞，12月12

，在加州范?纽斯机场该机向公众展示了为期13分钟的示范飞行。为达到很高的前飞速度，ah-56a伴有主旋翼和尾桨同时，装有一台汉密尔顿标准可变角度10英尺直径的三片桨叶推进螺旋桨，有单台3,435轴马力的通用电气t64-ge-16涡轮轴发动机驱动。开发过程中，发动机功率也一直增加，最后达到4,275轴马力。伴随速度的不断增加，对飞行员来说推进器提供了独特的悬停选项。通过应用抵消正反推力，在悬停中他能操纵“夏延”以机头向上或向下10度姿态机动，并允许两人机组发

机翼上装载的武器攻入山谷或攻上山头。推进器也使得飞机在水平飞行中不需要机头上仰或下俯改变角度就能非常快速地加速或减速。同其他几款同时期的复合直升机对比，它的主旋翼在巡航飞机期间被一对机翼卸载掉了部分载荷，这对机翼翼展26。75英尺，同时也能用于运送大量军火增加载荷。它不同于适用于飞机类型的控制系统，所有的机动输入都必须通过主旋翼来完成。四片50。5英尺直径的刚

桨叶被紧密的安在xh-51a复合型主旋翼上，提供了更强大动力。刚

旋翼概念非常适合陆军，这让陆军感受到了明显的必要的稳定程度，适合于这款革命

的新武器平台。

　　强大的洛克希德ah-56a“夏延”攻击直升机比其他同时代任何一款复合直升机都接近成品量产。

　　洛克希德建造了十架发展中的原型机，全部完成了广泛的地面和飞行测试程序。飞行和包线范围测试非常完善，该机例行示范速度大约100英里/小时，明显快于当时在役的常规直升机。出于对“夏延”先进的武器系统

能和飞行

能的足够信心，陆军1968年1月最初的成品计划定购375架机。早在试飞阶段，飞行员就遇到贴近地面飞行时不稳定的问题，但这些问题最后被纠正。1968年3月“夏延”已经示范了前飞速度195英里/小时，侧飞27。5英里/小时，后飞23英里/小时。高速飞行期间，机翼部分卸载了主旋翼载荷，发动机全部输出功率中大约300轴马力被转移到推进螺旋桨上，使得由它来提供大部分前飞的推力。

　　进行测试过程中，当飞行速度超过200英里/小时的时候，稳定

缺乏问题重又发现，致使试验了大量不同的材料的刚

主旋翼设计和不同结构，试图消除这阿问题。不幸的是，这些问题很难修正。在整个项目始终最麻烦的技术挑战是一种被称为“½p跳跃”的现象。这个问题由一个发生在主旋翼每转两转的低频谐振，导致桨叶严重的空气动力学压力。如果飞行员未能识别出来并不正确的处置，这种状况可能会导致严重的或可能产生恶

旋翼摆动。1969年3月12

沿加州海岸进行高速飞行测试期间“½p跳跃”导致了主旋翼撞击机身将它切成两半，飞行员丧生。所有“夏延”被全部临时地面停飞接受悬而未决的调查。

　　此次事故，伴着大量财政和政治上的因素，导致陆军在1969年5月19

取消了部分产品合同，而距预定的成品原型机

付时间仅6个月。这次坠毁事件后6个月“½p跳跃”在nasa艾姆斯研究中心的风

试验期间再次遇到，第十架原型机被完全毁坏。尽管屡经挫折，为了实现对先进武装机的需求，陆军还是鼓励洛克希德继续开发ah-56a。

　　最后，夏延未能继续存在下去。政策的变化改变了陆军的准则，来自其他军兵种联合在一起的装备压力导致了“夏延”的消亡。洛克希德最后在1972年8月9

完全终止了该项目。反过来说，事实上旋翼系统的所有问题既没有解决到项目终止的时候也没有找到很好的解决方法。ah-56a达到的极限速度仍是不超过253英里/小时（220节）——甚至以今天的标准来看这也是一个相当令人印象深刻的速度。尽管被当作失败的案例，但“夏延”实际上在许多方面取得了成功，贡献了许多值得研究的教训和甚至推动了如今攻击直升机进步的先进技术。随着十架原型机结构和成品定单被搁置“夏延”比其他任何复合直升机更接近大批量生产。不应当忘记的是，收集自复合直升机的大量宝贵数据通过洛克希德的努力继续证明直到今天这样的研究也是有益的。

　　认识到高速直升机在民用和军事领域潜在的有利市场，洛克希德也探索了大量民用复合直升机可能的设计方案。预想诸如高速运送30到90名乘客，航程在250英里以上的飞行器概念。然而，这些设计没有一款曾离开图板成为现实。不幸的夏延转让最后导致了洛克希德的旋翼飞行器设计受累。今天，两架现存的ah-56a实例在阿拉巴马州拉克堡的陆军航空兵博物馆（thearmya。viationmuseum）能看到，同时每一架也在肯塔基州的坎贝尔堡和路易斯安娜州的波克堡展出。收藏在拉克堡的休眠中的唯一一架xh-51a复合直升机和一架模型正等着复原…

　　在保存良知的前提下，要成功就要与众不同。

　　西科斯基的重型改进型“海王”直升机，编号s-61f，采用拉力消减外形设计可进行高速飞行。

　　就在洛克希德进行xh-51a复合机型试飞期间，西科斯基的斯特拉福德飞行器公司（位于美国康涅狄戈）开始测试它自己的复合旋翼飞行器——s-61f。西科斯基提供部分资金，1964年在判定给联合陆军/海军研究合同支持下建造，试图速度达到230英里/小时，s-61f是一种由sh-3a“海王”反潜直升机高度改进并最优化设计，用于宽阔的阻力消减外形高速飞行研究使用。机身外壳是

线型一体成形的，圆型的机鼻，和改进的机腹，机舱两边很好稳定

的浮筒被拆除，可收放的轮式主起落架被重新安装在机身下部两边的改进结构内，用于支撑两台3,000磅静态推力的普拉特&惠特尼j60-p-2涡轮

气发动机。尾

管重新设计为更具锥状的外形，上面装有一个大幅面的垂直尾翼，其上包含飞机类型的舵。另外，一副巨大的带有升降舵的水平尾翼（利用

斯纳t-37

气教练机部分）固定在垂直尾翼中部。带有全跨度副翼大尺寸的170平方英尺机翼装在机身上部，翼展32英尺。建有一个新型六片桨叶旋翼桨毂，连接新型低柔

桨叶。

　　这架直升机出于研究目的设计以多种不同结构飞行，带有或不带有机翼；带有或不带有涡轮

气发动机；带有五片或六片桨叶主旋翼；带有高柔

或低柔

桨叶。s-61f得到了军方的指定名称——nh-3a，并在1965年5月21

首次飞行，装有涡轮

气发动机，五片桨叶主旋翼，配有低柔

桨叶。同年7月，它速度达到187英里/小时。在飞行测试进行过程中，发现由旋翼桨毂导致的紊乱气流产生尾部摇摆，迫使在旋翼桨毂顶端增加一个空气动力学的附件，或叫“便帽”计划的下一阶段事关为了部分卸载主旋翼载荷并试图达到更高速度而增加机翼。虽然标准的五片桨叶主旋翼在最初的飞行测试中得以保留，但标准六片桨叶旋翼与低柔

桨叶也应测试。s-61f上没有综合的飞行控制系统，全跨度副翼能够向上或向下带着哔哔的声音转换角度。角度转化控制仪也能用于升降舵和方向舵的控制。水平尾翼的

角只能在地面调整。

　　s-61f的试飞取得了圆

成功，到1967年5月8

试飞结束时共进行了113次飞行，累计88。2飞行小时。最大速度达到了255英里/小时。1969年3月20

西科斯基在提出的最后报告中推荐，为了提高飞行器的速度

能应继续该项目深入改进计划。然而，这个选项不被军方采纳，该项目不久以后被停止。尽管s-61f极大的增加了复合直升机特

的可用信息，但因使用现货供应的部分和拥有非综合飞行控制系统的限制因素妨碍了达到全部直升机

能的进程。这个项目完成后，s-61f对高速直升机研究作出的最后贡献是，当早先机身换上火箭滑撬使用时，测试机用于评价机组撤出系统的

能并用于后来的西科斯基s-72上（下面详述）。

　　在s-61f进行飞行测试的同一时期，西科斯基为了支持他们对抗洛克希德的竞争简要的运行了另外一项设计计划，赢得了同陆军的“陆军先进空中火力支援系统”（aafss）合同。他们的建议，得名于s-66，但从未作为一个完整样本超越这个设计平台。无论如何，s-66得关键要素不是达到飞行测试状况。称作“旋翼螺桨飞机”的概念包括一个机体后部能转动90度的尾桨，可以作为推进螺旋桨起作用，并提供额外的前飞推力（近似15年前提出的gca-5作用）

　　为测试这种概念，一架标准的sh-3a在1965年被改进为新型尾部，包括一个大尺寸的垂直尾翼，上面转悠一个飞机类型的舵用于方向控制。“旋翼螺桨飞机”是一款标准的sh-3a设计用于可旋转的尾桨，并在尾部末端的尽头上装有尾桨的机型。当以直升机方式达到大约80英里/小时的速度时，飞行员将用按钮控制转换。在这个关键点，方向控制由舵独自提供。当空速下降到80英里/小时以下时，飞行员将装置恢复成原来尾桨状结构。虽然测试版本可以手动操纵，但成品原型机还是自动运转速度随之或增或减。系统工作状态良好，提供了新的概念。然而，因洛克希德公司失去许多合同，西科斯基公司也停止了开发s-66，同时“旋翼螺桨飞机”概念也被放弃。

　　西科斯基的创新型旋翼螺旋桨飞机，测试中的s-61f，可以转换尾桨功能作为推进螺旋桨（上图）或是作为常规尾桨（下图）。该机被定购用于被提议的s-66攻击直升机使用。

　　1970年代早期，工程人员继续需求途径提高直升机的前飞速度。当时许多不同的制造商提出几个设计方案均被试验过，所有这些方案

足了不同程度的成功。1972年2月，西科斯基宣布正致力于在一架研究机上试行“前行桨叶概念”（advancingbladeconcept，abc），主旋翼系统由两层共轴反转旋翼构成，利用了“前行桨叶”的空气动力学升力潜能。尽管在外观上非常近似苏联制造商卡莫夫的经典设计，但西科斯基的方案在桨叶上有不同，它的桨叶是刚

固定在旋翼顶端的，而在“前行桨叶概念”旋翼系统中，后行区桨叶在高速飞行期间不在提供升力，而大部分载荷升力由旋翼前行侧桨叶提供，因而排除了通常与后行桨叶延迟相关联的升力下降。在所有的共轴设计方案中，因为共轴反转的三片桨叶旋翼克服了任何扭距，所以“前行桨叶概念”取消了尾桨，西科斯基的努力在位于弗吉尼亚州的攸斯泰斯堡的美国陆军空中机动研究与开发实验室（theu。s。armyairmobilityresearchanddevelopmentlaboratory，usaamrdl）授予的合同下得到了实现。

　　西科斯基称为s-69的飞机，陆军分派编号为xh-59a，并建造了两架验证机。该项目的主要目的是测试与评估“前行桨叶概念”的飞行

能。优于实际的飞行测试，一个40英尺直径的旋翼系统在nasa艾美斯研究中心成功地进行了风

试验，虽然两架验证机上实际安装的是36英尺直径的旋翼。1973年7月26

首架xh-59a试飞。然而，紧接着下个月却发生了飞行事故，飞机严重损坏，并迫使一些设计方案改变，包括改进旋翼系统。损坏的飞机随后修复进行风

试验。1975年7月21

飞行试验项目恢复，第二架原型机首次飞行。这架机继续成功地以直升机结构飞行了将近两年，例证了给人深刻印象的

能，水平飞行读读达到184英里/小时，低高度俯冲时速度达到224英里/小时。xh-59a圆滑的机身看起来更像常规的飞机而不象直升机，贡献出了它的高速

能，几乎没有

导阻力产生，装有可回收的三点轮式起落架。尾部包含有一个水平尾翼，上装有两个终版垂直安定面和舵。除了提高前飞速度外“前行桨叶概念”被发现在悬停时更有效率，并比常规的旋翼系统更好地减小噪声。

　　西科斯基的s-69利用了前行桨叶概念（abc）的固有优势，排除了后行桨叶的升力不足现象。

　　1977年3月西科斯基在结束以单纯直升机结构的飞行测试后，准备在进行该机的复合结构测试，该项目获得陆军、海军、空军和国家航空航天局（nationalaeronauticsandspaceadministration，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

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

，附加的固定翼就没有考虑采用。1978年安装了辅助推进涡轮

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

，1979年4月12

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

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

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

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

能在艾美斯40英尺x80英尺风

里并进行全尺寸风

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

气发动机”的研究构型。开发和试飞xh-59b的建议递

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

测试后，首架xh-59a就

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

控制、反速率和

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

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

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

系统。当弹

程序启动时，旋翼桨叶立即靠上面提到的爆炸装药抛掉，弹

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

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

的旋翼省去了机翼，还是采用常规的驱动方式，但使用环

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

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

，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

。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

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

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

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

入口

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

。

　　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

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

凯建造了5。5英尺直径的vtdp的原型，并通过了风

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

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

、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

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

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

能的积极特

。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

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

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

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

能非常活跃的，并超越当前

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

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

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

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

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

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

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。

读者小说网 > 玄幻小说 > 玄魂纵横作者:业独枫	书号:19092 时间:2017/6/10 字数:14281
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卡曼的uh-2复合型“海妖”在辅助涡轮气发动机（产自皇后山榉林航空公司）下高速飞行，两侧伸出的机翼卸载掉了主旋翼大部分载荷。　　通过对飞行测试中达到的快速度和良好机动商议后，陆军考虑到资助一台额外的二手涡轮气发动机装到复合型“海妖”上来拓展该机的全部速度潜能，但这从没有实现。由于现在的开放式货舱门的缘故，这样的改进必然需要另外的机身结构并对机身两侧进行高度加固。而且，确定这样额外的速度是没保证的，因为单发涡轮气发动机只足够足这个项目的规定目标。复合型“海妖”最后确实是只作为研究机而从未作为成产品生产。全部测试项目异乎寻常的顺利，并几乎没有遇到什么困难。如此一来，它在收集大量复合直升机（仅仅推力复合或是推力与升力复合）的能和限制数据取得了极大成功。最后，卡曼结束了该机严格作为并不是最理想化的使用主旋翼的复合直升机的管理。取而代之的是，另外使用多样控制界面的固定翼并复合了旋翼，极大地增强了机动。测试项目结束时，复合型“海妖”进行了二次改进回到它的标准结构设计，并回归海军再次服役。　　洛克希德飞机公司　　位于加州柏班克德洛克希德——加利福尼亚公司是洛克希德飞行器公司的下级单位，作为传统上固定翼飞行器设计方面的“领军人物”洛克希德在1950年代后期对先进直升机开发产生了兴趣。洛克希德在已获得联合陆军/海军研究项目的合同后，深入开发他们德刚旋翼系统设计，并在1963年接受了另外一项来自tre的合同，改进他们的验证机xh-51a为复合直升机。xh-51a本来就是多家公司的cl-595或原型机286，一款设计用来开发刚旋翼优势的试验用直升机。刚旋翼系统的关键特征是设计、结构和功能上绝对的简单。从维护观点来看有关少量的移动零件具有积极的品质。安装简便，旋翼系统排除了在多数常规旋翼上常见的挥舞和摆振，直接在旋翼桨毂上附上叶片，充分利用旋转的桨毂的回转效果，并因此平衡旋翼系统受力。一个回转环套在主旋翼桨毂下面，直接加固旋转斜盘，飞行员的控制装置与一套弹簧相连，弹簧直接顶在旋转斜盘上面，因此回转环迫使旋翼对飞行员的输入立即起作用。　　这架飞行器本身的基本设计为如何建造复合直升机提供了很好的基础，又因为它是最新改型的，蝌蚪状的机身是用平头铆钉铆接的，着陆刹车装置直接平滑地缩回机身下部。为了将xh-51a创新成一架复合直升机，一套翼展16。9英尺地机翼安装在机身上，同时一台2,500磅静态推力的普拉特与惠特尼产j60-p-2涡轮气发动机装在机身左舷。一个容纳电池组和测试仪器的附加夹舱固定在右舷机翼顶端，平衡涡轮气发动机的重量。每边机翼都装有在紧急状态下高速度时辅助进入自传的装置。此外，水平尾翼和垂直尾翼表面都扩大了。因标准大小的xh-51a，机体有四片35英尺直径的刚桨叶主旋翼和两片6英尺直径桨叶的尾桨，二者动力都由单台涡轮轴发动机提供。　　xh-51a复合机没有使用涡轮气发动机的首次飞行发生于1964年9月21。在接下来的几个月里它继续作为一款带有机翼的直升机飞行，以此评估不寻常的改进有关的操纵特。1965年4月10，涡轮气发动机首次点火，飞行器速度达到272英里/小时——当时任何旋翼机最快的速度。从悬停开始，它有能力在45秒内达到230英里/小时。辅助涡轮气发动机和短翼在前飞时可以部分卸载主旋翼的载荷，减小临界旋翼桨叶速度和桨叶倾角，允许该机比曾作为纯粹的直升机飞得快得多。随着飞行测试的进行，发现高速前飞速度下增加挡风玻璃的支撑以对抗遇到的强烈空气动力气压成为必要。1967年6月19，xh-51a复合型创下了另一项（非官方）旋翼机记录——速度达到302。6英里/小时。高速飞行测试在各种高度、航程条件下进行，从几千英尺到极低高度、地形跟踪飞行。辅助涡轮气发动机和短翼给予xh-51a复合机非常近似固定翼飞机的飞行品质。然而，因为涡轮气发动机过快的燃料消耗率，在油箱用干之前该机仅能够维持它最大的速度大约20分钟。　　从xh-51a复合型机得到的大量数据被直接应用到洛克希德公司正在开发中的高级军用复合直升机项目上，该机采用创新的刚旋翼系统（rigidrotorsystem），命名为ah-56a“夏延”（cheyenne）。“夏延”是在陆军先进空中火力支援系统（thearmy’sadvancedaerialfiresupportsystem，aafss）项目下设计，并作为越南战争中为先进高速骑兵连输送直升机的护卫机使用，同时作为战场上部队的直接火力支援飞机。洛克希德在1965年9月接受挑选成为两家竞争对手（另一家是西科斯基）之一参与竞争aafss合同。洛克希德服从军方要求，以知名的cl-840两个月后宣布胜出。1966年3月23，洛克希德获得合同生产10架工程开发用机身，陆军指定名称为ah-56a。　　洛克希德小型xh-51a复合直升机使用小机翼和一台j60涡轮气发动机，在1967年达到了旋翼机的非官方速度记录：302。6英里/小时　　1967年5月3，该机大量生产，ah-56a被命名为“夏延”同年9月21，第二架原型机完成了该型机首次（非公开）试飞，12月12，在加州范?纽斯机场该机向公众展示了为期13分钟的示范飞行。为达到很高的前飞速度，ah-56a伴有主旋翼和尾桨同时，装有一台汉密尔顿标准可变角度10英尺直径的三片桨叶推进螺旋桨，有单台3,435轴马力的通用电气t64-ge-16涡轮轴发动机驱动。开发过程中，发动机功率也一直增加，最后达到4,275轴马力。伴随速度的不断增加，对飞行员来说推进器提供了独特的悬停选项。通过应用抵消正反推力，在悬停中他能操纵“夏延”以机头向上或向下10度姿态机动，并允许两人机组发机翼上装载的武器攻入山谷或攻上山头。推进器也使得飞机在水平飞行中不需要机头上仰或下俯改变角度就能非常快速地加速或减速。同其他几款同时期的复合直升机对比，它的主旋翼在巡航飞机期间被一对机翼卸载掉了部分载荷，这对机翼翼展26。75英尺，同时也能用于运送大量军火增加载荷。它不同于适用于飞机类型的控制系统，所有的机动输入都必须通过主旋翼来完成。四片50。5英尺直径的刚桨叶被紧密的安在xh-51a复合型主旋翼上，提供了更强大动力。刚旋翼概念非常适合陆军，这让陆军感受到了明显的必要的稳定程度，适合于这款革命的新武器平台。　　强大的洛克希德ah-56a“夏延”攻击直升机比其他同时代任何一款复合直升机都接近成品量产。　　洛克希德建造了十架发展中的原型机，全部完成了广泛的地面和飞行测试程序。飞行和包线范围测试非常完善，该机例行示范速度大约100英里/小时，明显快于当时在役的常规直升机。出于对“夏延”先进的武器系统能和飞行能的足够信心，陆军1968年1月最初的成品计划定购375架机。早在试飞阶段，飞行员就遇到贴近地面飞行时不稳定的问题，但这些问题最后被纠正。1968年3月“夏延”已经示范了前飞速度195英里/小时，侧飞27。5英里/小时，后飞23英里/小时。高速飞行期间，机翼部分卸载了主旋翼载荷，发动机全部输出功率中大约300轴马力被转移到推进螺旋桨上，使得由它来提供大部分前飞的推力。　　进行测试过程中，当飞行速度超过200英里/小时的时候，稳定缺乏问题重又发现，致使试验了大量不同的材料的刚主旋翼设计和不同结构，试图消除这阿问题。不幸的是，这些问题很难修正。在整个项目始终最麻烦的技术挑战是一种被称为“½p跳跃”的现象。这个问题由一个发生在主旋翼每转两转的低频谐振，导致桨叶严重的空气动力学压力。如果飞行员未能识别出来并不正确的处置，这种状况可能会导致严重的或可能产生恶旋翼摆动。1969年3月12沿加州海岸进行高速飞行测试期间“½p跳跃”导致了主旋翼撞击机身将它切成两半，飞行员丧生。所有“夏延”被全部临时地面停飞接受悬而未决的调查。　　此次事故，伴着大量财政和政治上的因素，导致陆军在1969年5月19取消了部分产品合同，而距预定的成品原型机付时间仅6个月。这次坠毁事件后6个月“½p跳跃”在nasa艾姆斯研究中心的风试验期间再次遇到，第十架原型机被完全毁坏。尽管屡经挫折，为了实现对先进武装机的需求，陆军还是鼓励洛克希德继续开发ah-56a。　　最后，夏延未能继续存在下去。政策的变化改变了陆军的准则，来自其他军兵种联合在一起的装备压力导致了“夏延”的消亡。洛克希德最后在1972年8月9完全终止了该项目。反过来说，事实上旋翼系统的所有问题既没有解决到项目终止的时候也没有找到很好的解决方法。ah-56a达到的极限速度仍是不超过253英里/小时（220节）——甚至以今天的标准来看这也是一个相当令人印象深刻的速度。尽管被当作失败的案例，但“夏延”实际上在许多方面取得了成功，贡献了许多值得研究的教训和甚至推动了如今攻击直升机进步的先进技术。随着十架原型机结构和成品定单被搁置“夏延”比其他任何复合直升机更接近大批量生产。不应当忘记的是，收集自复合直升机的大量宝贵数据通过洛克希德的努力继续证明直到今天这样的研究也是有益的。　　认识到高速直升机在民用和军事领域潜在的有利市场，洛克希德也探索了大量民用复合直升机可能的设计方案。预想诸如高速运送30到90名乘客，航程在250英里以上的飞行器概念。然而，这些设计没有一款曾离开图板成为现实。不幸的夏延转让最后导致了洛克希德的旋翼飞行器设计受累。今天，两架现存的ah-56a实例在阿拉巴马州拉克堡的陆军航空兵博物馆（thearmya。viationmuseum）能看到，同时每一架也在肯塔基州的坎贝尔堡和路易斯安娜州的波克堡展出。收藏在拉克堡的休眠中的唯一一架xh-51a复合直升机和一架模型正等着复原… 　　在保存良知的前提下，要成功就要与众不同。　　西科斯基的重型改进型“海王”直升机，编号s-61f，采用拉力消减外形设计可进行高速飞行。　　就在洛克希德进行xh-51a复合机型试飞期间，西科斯基的斯特拉福德飞行器公司（位于美国康涅狄戈）开始测试它自己的复合旋翼飞行器——s-61f。西科斯基提供部分资金，1964年在判定给联合陆军/海军研究合同支持下建造，试图速度达到230英里/小时，s-61f是一种由sh-3a“海王”反潜直升机高度改进并最优化设计，用于宽阔的阻力消减外形高速飞行研究使用。机身外壳是线型一体成形的，圆型的机鼻，和改进的机腹，机舱两边很好稳定的浮筒被拆除，可收放的轮式主起落架被重新安装在机身下部两边的改进结构内，用于支撑两台3,000磅静态推力的普拉特&惠特尼j60-p-2涡轮气发动机。尾管重新设计为更具锥状的外形，上面装有一个大幅面的垂直尾翼，其上包含飞机类型的舵。另外，一副巨大的带有升降舵的水平尾翼（利用斯纳t-37气教练机部分）固定在垂直尾翼中部。带有全跨度副翼大尺寸的170平方英尺机翼装在机身上部，翼展32英尺。建有一个新型六片桨叶旋翼桨毂，连接新型低柔桨叶。　　这架直升机出于研究目的设计以多种不同结构飞行，带有或不带有机翼；带有或不带有涡轮气发动机；带有五片或六片桨叶主旋翼；带有高柔或低柔桨叶。s-61f得到了军方的指定名称——nh-3a，并在1965年5月21首次飞行，装有涡轮气发动机，五片桨叶主旋翼，配有低柔桨叶。同年7月，它速度达到187英里/小时。在飞行测试进行过程中，发现由旋翼桨毂导致的紊乱气流产生尾部摇摆，迫使在旋翼桨毂顶端增加一个空气动力学的附件，或叫“便帽”计划的下一阶段事关为了部分卸载主旋翼载荷并试图达到更高速度而增加机翼。虽然标准的五片桨叶主旋翼在最初的飞行测试中得以保留，但标准六片桨叶旋翼与低柔桨叶也应测试。s-61f上没有综合的飞行控制系统，全跨度副翼能够向上或向下带着哔哔的声音转换角度。角度转化控制仪也能用于升降舵和方向舵的控制。水平尾翼的角只能在地面调整。　　s-61f的试飞取得了圆成功，到1967年5月8试飞结束时共进行了113次飞行，累计88。2飞行小时。最大速度达到了255英里/小时。1969年3月20西科斯基在提出的最后报告中推荐，为了提高飞行器的速度能应继续该项目深入改进计划。然而，这个选项不被军方采纳，该项目不久以后被停止。尽管s-61f极大的增加了复合直升机特的可用信息，但因使用现货供应的部分和拥有非综合飞行控制系统的限制因素妨碍了达到全部直升机能的进程。这个项目完成后，s-61f对高速直升机研究作出的最后贡献是，当早先机身换上火箭滑撬使用时，测试机用于评价机组撤出系统的能并用于后来的西科斯基s-72上（下面详述）。　　在s-61f进行飞行测试的同一时期，西科斯基为了支持他们对抗洛克希德的竞争简要的运行了另外一项设计计划，赢得了同陆军的“陆军先进空中火力支援系统”（aafss）合同。他们的建议，得名于s-66，但从未作为一个完整样本超越这个设计平台。无论如何，s-66得关键要素不是达到飞行测试状况。称作“旋翼螺桨飞机”的概念包括一个机体后部能转动90度的尾桨，可以作为推进螺旋桨起作用，并提供额外的前飞推力（近似15年前提出的gca-5作用）　　为测试这种概念，一架标准的sh-3a在1965年被改进为新型尾部，包括一个大尺寸的垂直尾翼，上面转悠一个飞机类型的舵用于方向控制。“旋翼螺桨飞机”是一款标准的sh-3a设计用于可旋转的尾桨，并在尾部末端的尽头上装有尾桨的机型。当以直升机方式达到大约80英里/小时的速度时，飞行员将用按钮控制转换。在这个关键点，方向控制由舵独自提供。当空速下降到80英里/小时以下时，飞行员将装置恢复成原来尾桨状结构。虽然测试版本可以手动操纵，但成品原型机还是自动运转速度随之或增或减。系统工作状态良好，提供了新的概念。然而，因洛克希德公司失去许多合同，西科斯基公司也停止了开发s-66，同时“旋翼螺桨飞机”概念也被放弃。　　西科斯基的创新型旋翼螺旋桨飞机，测试中的s-61f，可以转换尾桨功能作为推进螺旋桨（上图）或是作为常规尾桨（下图）。该机被定购用于被提议的s-66攻击直升机使用。　　1970年代早期，工程人员继续需求途径提高直升机的前飞速度。当时许多不同的制造商提出几个设计方案均被试验过，所有这些方案足了不同程度的成功。1972年2月，西科斯基宣布正致力于在一架研究机上试行“前行桨叶概念”（advancingbladeconcept，abc），主旋翼系统由两层共轴反转旋翼构成，利用了“前行桨叶”的空气动力学升力潜能。尽管在外观上非常近似苏联制造商卡莫夫的经典设计，但西科斯基的方案在桨叶上有不同，它的桨叶是刚固定在旋翼顶端的，而在“前行桨叶概念”旋翼系统中，后行区桨叶在高速飞行期间不在提供升力，而大部分载荷升力由旋翼前行侧桨叶提供，因而排除了通常与后行桨叶延迟相关联的升力下降。在所有的共轴设计方案中，因为共轴反转的三片桨叶旋翼克服了任何扭距，所以“前行桨叶概念”取消了尾桨，西科斯基的努力在位于弗吉尼亚州的攸斯泰斯堡的美国陆军空中机动研究与开发实验室（theu。s。armyairmobilityresearchanddevelopmentlaboratory，usaamrdl）授予的合同下得到了实现。　　西科斯基称为s-69的飞机，陆军分派编号为xh-59a，并建造了两架验证机。该项目的主要目的是测试与评估“前行桨叶概念”的飞行能。优于实际的飞行测试，一个40英尺直径的旋翼系统在nasa艾美斯研究中心成功地进行了风试验，虽然两架验证机上实际安装的是36英尺直径的旋翼。1973年7月26首架xh-59a试飞。然而，紧接着下个月却发生了飞行事故，飞机严重损坏，并迫使一些设计方案改变，包括改进旋翼系统。损坏的飞机随后修复进行风试验。1975年7月21飞行试验项目恢复，第二架原型机首次飞行。这架机继续成功地以直升机结构飞行了将近两年，例证了给人深刻印象的能，水平飞行读读达到184英里/小时，低高度俯冲时速度达到224英里/小时。xh-59a圆滑的机身看起来更像常规的飞机而不象直升机，贡献出了它的高速能，几乎没有导阻力产生，装有可回收的三点轮式起落架。尾部包含有一个水平尾翼，上装有两个终版垂直安定面和舵。除了提高前飞速度外“前行桨叶概念”被发现在悬停时更有效率，并比常规的旋翼系统更好地减小噪声。　　西科斯基的s-69利用了前行桨叶概念（abc）的固有优势，排除了后行桨叶的升力不足现象。　　1977年3月西科斯基在结束以单纯直升机结构的飞行测试后，准备在进行该机的复合结构测试，该项目获得陆军、海军、空军和国家航空航天局（nationalaeronauticsandspaceadministration，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，附加的固定翼就没有考虑采用。1978年安装了辅助推进涡轮气发动机，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，1979年4月12xh-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，为了评估能在艾美斯40英尺x80英尺风里并进行全尺寸风试验。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“涡轮轴附加涡轮气发动机”的研究构型。开发和试飞xh-59b的建议递到了陆军，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。　　自完成风测试后，首架xh-59a就趋衰弱一直存放在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、环控制、反速率和气副翼系统。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系统。当弹程序启动时，旋翼桨叶立即靠上面提到的爆炸装药抛掉，弹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。非常刚的旋翼省去了机翼，还是采用常规的驱动方式，但使用环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，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。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入口入，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。　　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，匹尔凯建造了5。5英尺直径的vtdp的原型，并通过了风测试，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、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），同时保留垂直飞行能的积极特。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能非常活跃的，并超越当前能水平。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。