2018年在珠海航展一款飛行模式類似美國V-22“魚鷹”的傾轉旋翼機首次亮相,它能垂直起降和高速前飛,可以在艦船、島礁和山區(qū)起降,執(zhí)行快速運輸、偵察、監(jiān)視等任務,具有優(yōu)異的技術性能,這就是彩虹無人機家族推出的彩虹-10無人傾轉旋翼機。
彩虹-10無人機主要通過傾轉左右機翼兩端的旋翼實現直升機和固定翼之間的模態(tài)轉換。該型無人機翼展6.7米,巡航速度每小時150~200公里,最大平飛時速320公里,無地效懸停升限高度3000米,實用升限達7000米。此外,該型無人機攜帶50kg任務載荷時滯空時間6小時,垂直起降時的最大起飛重量為450公斤。
(跑道上的彩虹-10無人傾轉旋翼機)
傾轉旋翼機相比傳統(tǒng)直升機具有飛行速度快、航程遠等優(yōu)勢,同時也帶來了機翼/旋翼結構耦合振動,機械傳動系統(tǒng)工況復雜,模態(tài)轉換階段氣動特性復雜多變,飛行控制存在冗余和操縱策略轉換等眾多難題,目前僅有美國研制成功并裝備了傾轉旋翼機。彩虹-10項目團隊歷經多年,突破了傾轉旋翼機的眾多關鍵技術,完成了自主傾轉過渡飛行,昭示著中國成為了既美國之后全球第二個獨立自主掌握傾轉旋翼技術的國家。
傾轉旋翼技術可以說是彩虹-10的靈魂,也是該型無人機的技術關鍵所在。采用了傾轉旋翼技術的彩虹-10在起降階段所有的操縱力矩和升力都來自于旋翼,而到了巡航階段,螺旋槳主要提供拉力,升力就由機翼提供了。這樣巧妙地綜合了直升機與固定翼飛機的特點,實現了飛機速度與航程的有效提升。
不過,想要實現自主傾轉技術并不容易,當旋翼由垂直于機身到水平方向做旋轉時,旋翼的流場與尾跡都很復雜。尤其是在傾轉旋翼的過渡階段時,旋翼、主翼、機身之間的氣動相互干擾,產生的耦合十分復雜,嚴重影響飛機的穩(wěn)定性,稍有不慎就有可能釀成嚴重事故。(美國的V-22“魚鷹”自90年代起已經發(fā)生了11起墜機事故,足可見其技術難度之高)。在自主傾轉過程中,許多復雜的部件將進行一系列活動,往往要同時進行固定翼和直升機兩種系統(tǒng)的操控,以實現飛行狀態(tài)的轉變。其對操作性和飛控系統(tǒng)的要求極高,比單一控制直升機或固定翼機都要難上許多。
(漂亮的“魚鷹”背后確是險象叢生,危機不斷)
盡管目前傾轉旋翼技術難度系數很大,但在科研人員堅持不懈的努力下 ,一個個困難被克服了,彩虹-10的研發(fā)人員解決了旋翼/機翼氣動干擾分析、復雜工況下動力傳動傾轉機構設計、傾轉過渡飛行控制以及結構耦合振動分析等技術瓶頸,多次完成了自主傾轉過渡飛行,這也昭示了我國在傾轉旋翼相關技術上取得巨大突破,預示著新生的彩虹-10蘊含著巨大潛力。
(傾轉旋翼機的“祖師爺”——XV-3)
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傾轉旋翼機有著悠久的歷史。VX-15和XV-3是傾轉旋翼機的兩款早期原型機,在這兩款原型機上,我們看到了高速旋翼飛行器的可行性與其巨大的發(fā)展?jié)撃?。而美國的V-22“魚鷹”作為當今唯一一款在役的傾轉旋翼機,則用實際效能向我們展示了傾轉旋翼技術在軍事領域的巨大價值。在某些特殊地形或是兩棲攻擊艦甲板上,傾轉旋翼機擁有得天獨厚的優(yōu)勢,一方面彩虹-10可以像直升機般垂直起降,減少對跑道的依賴;另一方面在進行自主傾轉旋翼后,可以以超過300公里一小時的速度前進,還擁有較長的滯空時間,融合了兩種不同類型飛機的優(yōu)點。傾轉旋翼飛機的這個特點使其可以滿足艦上運輸機、預警機等特種任務飛機的要求,還可以輕巧靈活地活動于沒有長距離跑道的山地、丘陵地帶執(zhí)行各種各樣的任務。
彩虹-10可作為伴隨艦艇或野戰(zhàn)部隊的無人平臺執(zhí)行信息保障任務。執(zhí)行偵察、探測、通信中繼、搜索、目標指示、中繼制導等任務。相信在不久的未來,彩虹-10憑借著它傾轉旋翼機的“獨門秘籍”,一定能在未來為我國軍事領域和民用領域提供巨大幫助。
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