倾转还是复合？未来直升机的两大技术路线

自直升机从1936年问世以来，速度慢这一大缺陷就始终困扰着军用直升机的进一步发展，传统直升机的速度始终在200-300公里/小时的范围内徘徊，生存能力在密布便携式防空导弹的现代战场上，可以说是越来越低。

那么如何提高直升机的飞行速度呢？还要从该机的基本原理说起。

复合直升机的尾部推进螺旋桨

直升机通过旋转其“机翼”——也就是旋翼桨叶来产生流过“机翼”的气流，从而产生升力。然后通过改变旋翼的攻角（可以向任何方向）来产生推力。这使得它们能够垂直起降、侧飞或倒飞以及悬停，具有低速下的很好机动性。但在水平飞行中，直升机的速度和燃油效率远不如固定翼飞机。

当然，可以通过增加发动机功率和改进旋翼气动设计来提高直升机的飞行速度。但是在较高速度下，直升机会遇到一个被称为“后退桨叶失速”的气动问题。直升机的旋翼是始终旋转的，也就是说在任何给定时刻，直升机的旋翼的一半——也叫前行桨叶——正向前移动（从机尾朝向机头），而另一半——也叫后退桨叶——正在向后移动（从机头朝向机尾）。前行桨叶的有效速度更大，因为它们自身的旋转线速度需要叠加直升机的前进速度，因此会产生更大升力。后退桨叶速度更慢，因此产生的升力较小。

低速时，前行和后退桨叶之间的升力差异可以忽略不计。但随着速度越来越快，前行桨叶会因桨尖接近超音速，进而产生危险的振动，而此时后退桨叶则因升力不足而失速。此时，飞行员只能面临两种选择，要么减速要么坠毁。

试飞中的复合直升机

两大技术路线

传统单旋翼+ 抗扭尾桨设计的直升机因先天限制，始终无法解决后退桨叶失速的问题，需要对直升机设计进行重大修改。

经过几十年的摸索，两大技术路线逐渐成熟，浮出了水面，它们分别是倾转旋翼机和共轴刚性双旋翼复合推进直升机。

试飞中的倾转旋翼机

倾转旋翼机的总体设计类似传统固定翼飞机，但在翼尖发动机短舱设置有两幅可倾转的旋翼，根据倾斜角度，两幅旋翼既可以充当直升机旋翼，也可以充当固定翼飞机的螺旋桨。

共轴刚性双旋翼复合推进直升机更接近传统直升机，但有两组反向旋转的刚性旋翼，尾部还有一个推进螺旋桨。

V-22的发动机舱倾转

倾转旋翼机的发展始于70年，贝尔直升机公司从实验性的XV-15开始起步，到2007年V-22鱼鹰才投入现役。倾转旋翼机的旋翼处于水平状态时，它们像直升机旋翼一样工作，同样通过周期变距和调节总距来进行悬停、机动和垂直起降。当旋翼处于垂直状态时，就两个巨大的螺旋桨一样工作，实现固定翼飞翼版快速且高燃油效率的飞行，彻底消除了后退桨叶失速的问题。倾转旋翼机的缺点在于倾转所需的机械装置复杂且沉重，在飞行中切换模式对飞控设计是个考验。

共轴刚性双旋翼复合推进直升机的发展同样起步于70年代，西科斯基公司先是设计了实验性XH-59，随后其设计理念在X2技术验证机上得到了充分验证，并最终应用在了S-97袭击者SB-1上。共轴刚性双旋翼的两组旋翼反向旋转，每组旋翼的前行桨叶产生的额外升力平衡了对侧后退桨叶减少的升力，从而也解决了后退桨叶失速问题。此外异常坚固的旋翼材料和先进的振动控制系统也缓解了高速下旋翼的过度振动问题。

S-97的尾部螺旋桨

最后，为了提供高速飞行所需的前进推力，该机尾部还安装了一个推进式螺旋桨。共轴刚性双旋翼复合推进直升机机悬停时，旋翼获得大部分发动机功率并通过周期变距和调节总距完成机动，与传统直升机相同。高速向前飞行时，发动机则将其90%的功率驱动尾部螺旋桨以产生向前推力，这和固定翼飞机很像，此时旋翼则处于风车旋转状态。

性能互补

总体而言，倾转旋翼机和复合直升机之间并不存在竞争关系，两者在不同任务场景中可以互补。

倾转旋翼机在高速前飞时可完全转换为固定翼模式，气动效率极高，更接近涡桨飞机，相对复合直升机的速度和航程优势明显。

但是在抵达战区时，其优势却不如复合直升机。复合直升机与传统直升机投影面积相当，可在同样大小的场地起降，并能轻松在树林间或城市峡谷中贴地飞行、快速规避。倾转旋翼机因机翼两侧的旋转旋翼，所需起降和操作空间更大。复合直升机的操纵完全通过旋翼的差动变距实现，响应极其迅速，可实现快速侧飞、倒飞、原地转向。倾转旋翼机在直升机模式下机动性较好，但模式转换需要时间，敏捷性不及前者。

主流直升机的速度

想要取代传统突击运输直升机，下一代高速旋翼机需要能够在敌方火力压制下快速在狭小空间着陆、投放部队，然后再次起飞，理想情况下能倒飞退出，这样就不必等待调头。想要取代传统武装直升机，下一代高速旋翼机需要在战场上空低空低速飞行，在敌方防空单位出现时躲到掩蔽物后面，然后再次跃升以发射机炮和导弹。而这些低空低速机动性都是倾转旋翼机的弱势。

结语

总体而言，倾转旋翼机不能提供复合直升机类似的敏捷性和机动性，而复合直升机有没有前者的高速和航程性能。

因此在未来战场上，倾转旋翼机更适合部署在两栖攻击舰上，实施远程兵力和火力投送。复合直升机更适合取代陆航部队的传统直升机，作为突击运输直升机、武装直升机和侦察直升机使用。