我国蓝鲸倾转旋翼机

　　倾转旋翼机对中国航空领域研究而言是一项巨大的挑战，对倾转旋翼气动的研究需要建立完善的风洞试验台和相关技术，欧美发展倾转旋翼时投入了大量资源建设风洞，对倾转旋翼的涡环特性和气弹特性进行重点研究和测试，比较典型的有TDT风洞、DNW-LIF风洞等，兰利研究中心、贝尔直升机公司和波音都有着丰富的倾转旋翼风洞测试经验，可验证旋翼与机翼、旋翼与尾翼以及两幅旋翼之间的产生的干扰特性。

　　“蓝鲸”拥有四旋翼，因此考虑的问题更多，四旋翼之间、四旋翼与尾翼还有机翼之间的气动和声学影响需要大量测试评估，对飞行包线之内的颤振裕度进行深入分析，除了建立全尺寸试验台等各种风洞技术，还需要对涡迹、尾涡速度以及流场进行测量，有助于显著提升飞行器的操纵性能。V-22在风洞测试阶段，倾转短舱在倾角变化可需要在20秒之内完成，这种变化对快速起降有着很大优势，但是却会带来诸多桨叶间扰流和机翼负升力的干扰，当遇到四台倾转短舱时，其气动和动力学问题会更加突出。

　　“蓝鲸”倾转旋翼机的研发工作应该说面临着多重困难，资金和技术这两个方向上需要大规模投入，但由于此类飞行器具有极强机动能力，通过纯推力矢量控制技术实现垂直/短距起降和高速巡航，是未来两栖登陆作战的理想空中平台。

　　中国对倾转旋翼的研究起步较晚，甚至在10年前还处于概念研究阶段，相比较于西方国家从XV-3到XV-15，再到V-22的发展近50年的路子，中国在这方面几乎没有现成的验证机，中国空气动力研究与发展中心建立的4米和2米径旋翼试验台也是最近20年的业绩，其中8×6风洞和4×3风洞是研究倾转旋翼的基础性设施。

　　最近几年，中国对倾转旋翼的研究集中在过渡段气动特性研究、旋翼与机翼、旋翼与机翼的气动弹性耦合稳定性、动力学和飞控技术、变直径倾转旋翼动力学技术等领域，飞行试验也仅体现在小型无人倾转旋翼验证平台，这些进步仅仅是基础性的研究，距离四旋翼倾转旋翼样机制造阶段还有相当的距离。

　　倾转旋翼机的结构与其他飞行器不同，传统意义上的倾转旋翼机在机翼两端各安装倾转组件，“蓝鲸”则有两幅机翼，拥有四个倾转组件，是一种四旋翼横列式布局。起飞和降落、平飞过程与双旋翼的V-22较为类似：垂直起降模式、倾转过渡模式以及固定翼飞行模式，“蓝鲸”的尺寸比V-22要大很多，在航程和载重量指标上具有压倒性的优势，到随之而来的动力学和姿态控制问题也更加突出，V-22原型机摔掉一半的原因涉及到多起飞行状态控制问题。“蓝鲸”的四旋翼特点也决定了机翼与旋翼之间以及旋翼间的诱导速度场干扰明显，机翼下洗流可形成喷泉效应，增大四旋翼诱导速度，在直升机模式悬停状态下时，不稳定性突出。

　　蓝鲸面临的棘手问题

　　复合材料

　　倾转旋翼的复合材料是研究的关键技术之一，比如桨叶需要采用弯扭耦合特性更强的复合材料制造，通过复合材料机翼塑造出理想状态的气动，同时也需要使用复合材料设计优化桨尖形状，除此之外，倾转旋翼机的机身也需要使用大量的复合材料，以V-22为例，机体的41%使用了复合材料，我国航空工业在复合材料上可能还需要花费更多的时间和资金投入。

　　发动机

　　V-22使用的罗·罗AE1107C大功率发动机属于AE发动机家族，是专门为V-22研制的涡轴发动机，使用了6排可伸缩压缩机叶片和数字控制系统，模块化设计突出，美国海军陆战队希望V-22的发动机能连续飞行600个小时，即便是美军的平均使用寿命也仅为380个小时，其中腐蚀显然较为严重，发动机的问题直接关乎倾转旋翼机的设计方案，如果因为发动机问题不得不采用四旋翼结构，那么就有些牵强，甚至可影响到整个项目的成败。

　　V-22的诞生

　　贝尔－波音V-22鱼鹰式倾转旋翼机，是由美国贝尔公司和波音公司联合设计制造的一款倾转旋翼机，倾转旋翼机具备直升机的垂直升降能力，但又拥有固定翼螺旋桨飞机较高速、航程较远及耗油耗较低的优点，时速高达500公里，是世界上飞最快的直升机。

　　据美国军方称，“鱼鹰”倾转旋翼机可满足32种军事任务的需求，并能赋予战场指挥官更多的选择和更大的灵活性。它出动时所需的支援较少，且不需要机场和跑道，加之维修简单，生存力强，因而特别适用于进行特种作战和缉毒行动，可大大提高军队布防、缉毒、救援、拯救人质等行动的速度。美国前国防部长科恩指出，“鱼鹰”将会改变人们的行动方式，适应21世纪美军的多方需要，大大缩短军事打击、解救人质、灾难救援、人道主义援助和维护和平的反应时间。

　　半个多世纪中，共开发研究过XV-3、X-22A、XC-124A、CL-84、“伏托尔”76等43 种不同的型号，但多数以失败而告终。只有美国贝尔直升机公司成功地研制出了XV-3，XV-15，并在XV-15的基础上成功地研制出军用型“鱼鹰”及民用型BA609倾转旋翼机。经过漫长的探索研究之后，倾转旋翼机终于真正地投入了实际应用。

　　V-22设计基于贝尔负责的XV-3和XV-15，早于1980年代开始研发，于2007年开始在美国海军陆战队服役，以取代行之有年的CH-46海骑士直升机（CH-46 Sea Knight）之拯救及作战任务。2009年起，美国空军也开始部属空军专用的衍生版本。V-22已被美国海军陆战队及美国空军部署于伊拉克、阿富汗、苏丹和利比亚从事作战及救援任务。

　　V-22的特殊的机体结构

　　V-22在机翼两端各有一可变向的旋翼推进装置，各包含劳斯莱斯-艾利森T406型（Rolls-Royce Allison T406，该公司内部代号AE 1107C-Liberty）涡轮轴发动机及由三片桨叶所组成的旋翼，整个推进装置可以绕机翼轴由朝上与朝前之间转动变向，并能固定在所需方向，因此能产生向上的升力或向前的推力。这转换过程一般在十几秒钟内完成。

　　当V-22推进装置垂直向上，产生升力，便可像直升机垂直起飞、降落或悬停，其操纵系统可改变旋翼上升力的大小和旋翼升力倾斜的方向，以使飞机保持或改变飞行状态。

　　在起飞之后，推进装置可转到水平位置产生向前的推力，像固定翼螺旋桨飞机一样依靠机翼产生升力飞行。这时以主翼后缘的两对副翼可保证飞机的横向操纵，铰接在端板式垂直尾翼上的方向舵和水平尾翼上的升降舵可以依靠舵机改变飞行方向和飞行高度。由于旋翼直径大，在地面将推进装置转到水平位置会使旋翼会碰到地面，所以V-22不能像飞机一样在跑道滑行升降。为此，V-22另一升降模式为短距起降（STOL，Short Take-Off and Landing），推进装置会转至前向45°，同时产生升力及向前推力，使机身在跑道上滑行，主翼产生的升力，加上旋翼的升力使V-22在滑行短距离后能起飞，同样方式也能用于降落。此模式之好处在于较垂直起降节省燃料。在直升机模式下，因为主翼挡住了部分旋翼的气流，相比倾翼（Tiltwing）设计损失了10%的升力，但却有更佳的短场升降性能。

　　机身有超过43%为复合材料制造，包括旋翼。为减少被运载时所需空间，整主翼可以转动90°，变成与机身平行，三叶旋翼也能转动重叠在一地。整个收纳过程只需90秒。两具劳斯莱斯Rolls-Royce T406引擎以转轴及齿轮箱连动，因此即使其中一个失去动力，另一个也能让整架飞机继续飞行。

　　大部分V-22的任务有超过70%时间以定翼机模式飞行，定翼机飞行模式有比直升机更高的飞行高度，让V-22有更远的航程，更快的飞行速度，也方便了通讯。

　　V-22多发的事故

　　2000年美国海军陆战队对MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机进行了一系列的测试。但在经过8个多月522架次、804个飞行小时的使用鉴定试验之后，发现MV-22的桨叶折叠系统有缺陷，而该系统是MV-22舰载所不可缺少的，并且发现该机的可靠性、维护性、可用性和互用性仍然存在不少问题。测试结果表明MV-22倾转翼机暂时不符合使用要求。据测试报告称，MV-22达到了重大故障时间间隔的要求，但是该机只满足平均故障间隔时间（MTBF）要求的一半。为了实现MTBF的要求，海军陆战队已发现该机有149处需要修改，并随后进行了改进。

　　2000年发生两次致命事故，共19名海军陆战队员丧生，因而停止了其所有的飞行试验计划。造成这两起灾难的原因有液压系统故障、机电问题和飞行控制软件缺陷。在海军、海军陆战队、国防部和工业部门协商拟订一项计划、并通过改进一系列硬件和软件以及提高MV-22安全性和性能后，于2002年5月29日恢复了该机的飞行试验。在此次试飞中，MV-22完成了20次起降，并且在空中连续多次进行了从直升机模式转换到飞机模式的飞行。在整个测试过程中，直升机没有出现异常情况。

　　2011年2月18日，海军陆战队指挥官James Amos表示， 美国海军陆战队部署到阿富汗的MV-22飞行超过10万小时，并指出MV-22已成为最安全或接近最安全的飞机。MV-22在过去十年每飞行小时的事故发生率大约只有美国海军陆战队飞行机队平均事故发生率的一半。V-22已成为海军陆战队中事故发生率最低的旋翼机。

　　但在之后1年，2012年4月，一架MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机在摩洛哥坠毁，造成两名海军陆战队队员死亡，对“鱼鹰”倾转旋翼机的安全纪录带来不利影响。

　　在超过30年的发展阶段，“鱼鹰”倾转旋翼机获得了不好的名声。在此期间，已知有30名美国海军陆战队队员在三起事故中丧生。在2000年发生在亚利桑那州的一起事故中，19名美国海军陆战队队员丧生。然而，在过去的十年间，V-22“鱼鹰”倾转旋翼机的事故率一直都是美国海军陆战队整个机群平均事故率的一半左右，目前在所有旋翼机中事故率最低。各种飞行器的平均事故率随着实际飞行时间变化而变化，考虑到V-22“鱼鹰”倾转旋翼机最近才加入部队服役，因此它真的是一种非常安全的飞行器。

　　2014年正当多国联军空袭伊拉克及叙利亚IS据点之时，一架美军直升机10月2日在波斯湾起飞执勤后不久坠海，一名海军陆战队队员死亡，是美军空袭IS以来首次有美军士兵在行动中阵亡。这起事故现场的照片直到2015年7月后才对外公开。

　　V-44——图版上的“鱼鹰”替代者

　　除V-22“鱼鹰”倾转旋翼机之外，美国贝尔直升机公司正计划研制未来的倾转旋翼机V-44。这种还处在图板上的旋翼机由“鱼鹰”倾转旋翼机衍变而来，旋翼机有4个机翼，在每个机翼的翼尖装有一个可以倾转的短舱。