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美国空军与贝尔签订高速垂直起降飞机研究合同

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2021年4月28日,美国空军研究实验室(AFRL)在其发布的中标通知书中透露,已与贝尔公司签订一份价值95万美元的合同,开展高速垂直起降(HSVTOL)飞机概念研究。在该研究合同签署前的几个月,美国空军特种作战司令部(AFSOC)宣布正在寻求具有“喷气飞机速度”的垂直起降飞机,用以取代V-22“鱼鹰”倾转旋翼机。


贝尔公司是V-22的主制造商,现正在开发下一代倾转旋翼飞机V-280“无畏”,作为美国陆军未来远程攻击机(FLRAA)的候选机型,自2030年起取代西科斯基UH-60“黑鹰”多用途直升机机队。但是传统的倾转旋翼飞机,如V-22或V-280,受到旋翼阻力的限制,其速度和航程远远小于喷气式飞机。V-280的巡航速度为280kn(519km/h),只比V-22的巡航速度快39kn,而美国空军需要的是飞得更快的飞机。


从2017—2020年的专利申请看,贝尔公司一直在探索用倾转旋翼垂直起飞,再用机翼升力和喷气发动机推力向前飞行的高速垂直起降飞机。在向前飞行时,旋翼的桨叶可以折叠以减少阻力。飞机在高速巡航和VTOL模式之间的转换,是依靠一种可在涡轴和涡扇模式之间转换的新型喷气发动机,即“可转换发动机”(convertible engine)。


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倾转旋翼实现垂直起飞

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桨叶折叠以减少向前飞行时的阻力


当发动机以涡扇模式运行时,涵道气流为飞机提供推力;而以涡轴模式运行时,涵道气流被阻断,可转换发动机输出轴功率供飞机系统使用。


2020年10月,贝尔公司在欧洲申请的专利中提到,以涡轴模式运行时,可以采用混合电推进,由涡轴发动机驱动发电机来带动旋翼,并可用电池为飞机的垂直起降补充电力。


2020年12月,贝尔公司在美国申请的专利中表示,可折叠旋翼的另一个优势是可以在巡航阶段将一个旋翼桨叶单独伸出,提高飞行的稳定性和增加航程。这个旋翼桨叶称为“主动式帆面桨叶”(active sail blade)。


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伸出一个桨叶提高飞行的稳定性和增加航程


贝尔公司表示将对旋翼桨叶进行优化。这种优化可能会使悬停和直升机模式飞行的推进效率略有降低,但将提高高速飞行模式的效率。  

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