贝尔提供了战区独家详细介绍了该公司最近透露的未来高速垂直起降(HSVTOL)飞机的概念，我们最初在杂志上看到了这些概念前一篇文章．虽然能够使用旋翼垂直起降，并以喷气式飞机的速度向前飞行听起来很牵强，但事实证明，在这个确切的概念上，已经有数十年的详细降低风险的工作和一般性研究。因此，实际实现这种能力集可能远没有人们乍一看所认为的那样是一场技术革命。
战区贝尔飞行公司高级技术经理杰夫·尼森(Jeff Nissen)坐了下来，谈论了该公司是如何在其HSVTOL努力中走到这一步的，以及研究其最新概念的一些细节，以及它们如何在美国军方的库存中找到一席之地。
在这一点上，值得注意的是，贝尔所描述的“高速”定义是任何超过400节的速度。这被认为是hssvtol的进入障碍，公司认为任何涉及速度低于这一要求的要求都最好由a来满足传统tiltrotor．一般来说，HSVTOL，尤其是贝尔的设想，在垂直飞行阶段使用旋翼，在高速飞行中使用带有传统排气的喷气发动机。
成熟的HSVTOL设计将优化为高巡航效率，尽管，正如尼森指出的，任何超过0.85马赫的东西都可能存在严重的阻力问题。虽然理论上可以继续在设计中增加推力，但这将相应地降低燃油效率，因此必须达到平衡。尼森解释说:“你想要的是航程和速度，所以不希望飞机上有加力燃烧室。”
通往hssvtol的漫长旅程
在研究贝尔上个月公布的隐形HSVTOL概念时，同样重要的是要记住，对这类飞机的追求——结合固定翼喷气式飞机的速度和生存能力，以及像直升机一样的起降能力——可以追溯到20世纪60年代末。
那时，越南战争暴露了对生存能力更强的平台的非常现实的需求，该平台将能够接管美国空军的战斗搜索和救援任务集，以及从传统直升机上进行其他人员回收活动。HSVTOL设计将被期望以高速飞入潜在的竞争区域，降落在一个受限的空间或在丛林上空盘旋，将被击落的飞行员从伤害的方式中解救出来。当时的其他任务要求类似的能力，包括检索阿波罗指令舱这是另一项落在传统旋翼飞机身上的工作。
大约在同一时间，其他服务机构也对hssvtol产生了兴趣。这其中包括美国陆军，毫无疑问，美国陆军盯上了独特的特殊操作可能性由这种类型的飞机提供，能够快速插入或撤出小团队的士兵，可能从敌后，在很远的距离。
事实证明，包括贝尔公司在内的众多制造商在20世纪60年代至90年代之间提出了HSVTOL概念，选择了他们最喜欢的将垂直升力与高速向前飞行结合起来的配置。从这些非常早期的概念开始，一个关键的设计挑战一直是垂直飞行和巡航飞行之间的过渡。或者，更具体地说，当转子叶片不被使用时该怎么办?
甚至在早期，HSVTOL概念的设计者通常设想的设计是，直升机式的旋翼叶片要么向后折叠以减小其气动外形，拖在飞机后面，要么以其他方式共形地隐藏在机身或发动机舱内。一个折叠刀贝尔最新的HSVTOL概念也采用了这种结构。
到20世纪70年代，美国航空公司已经开始实际开发硬件来证明其中一些概念。贝尔公司最终设计出了一个全尺寸的地面演示机，转子直径26英尺，叶片整齐地收起来，平躺在机舱周围。这个试验台探索了旋翼在垂直飞行和高速水平飞行之间的复杂过渡中的表现，包括旋翼如何停止，以及在飞机自身加速到巡航速度的同时，旋翼如何避免抖动或振动。
最终，贝尔证明了转子折叠问题可以用气动机械方法解决(仅使用气流)，并且有可能在不引起系统动态不稳定的情况下将转子上卷或下卷。1972年，该公司在加州NASA艾姆斯研究中心的风洞中进行了一次测试，在150到175节的空速下，演示了30到40个折叠和展开周期。
大约在同一时间，空军再次考虑未来战斗机组救援飞机(CARA)的可能性，进一步推动贝尔公司和其他公司在hssvtol领域的努力。即使在这个早期阶段，空军救援专家也在考虑一种比现有HH-53更小的设计超级快乐绿巨人，最低巡航速度400节，具有敌方地面火力探测能力，电子对抗套件，并配备地形跟踪/地形躲避雷达．在这种情况下，该服务坚持使用更传统的旋翼机解决方案来执行这类任务，而东南亚冲突的结束意味着人员恢复失去了一些优先级。
尽管如此，技术边界仍在不断被突破，现在的重点是如何为需要两种不同推进形式的飞机提供最佳动力:用于高速飞行的喷气发动机和用于垂直飞行的轴驱动转子。一个答案似乎是一种可转换发动机，一种可以在涡轴和涡扇模式之间切换的动力装置，不需要单独的升力和巡航发动机。
新的动力，更多的挑战
1984年，通用电气公司使用了一台TF34涡扇发动机A-10雷电II对地攻击喷气式飞机和s 3海盗反潜作战飞机在一个可转换的配置中该公司生产了一辆全尺寸原型车，从前面提供轴马力，从后面提供涡扇推力。这是一个大胆的尝试，但残酷的现实是，可转换喷气发动机很难掌握。事实上，贝尔今天预计其第一个新的hssvtol设计将与飞行单独的升降和巡航发动机，等待真正成熟的可转换发动机的到来，以实现更雄心勃勃的概念。
同样值得注意的是，在悲剧发生之后鹰爪行动的失败在伊朗严峻的沙漠一号降落区，美国军方，特别是特种作战部队，将全新的重点放在了高速垂直起降飞机上。这包括V-22鱼鹰可以提供的能力，以及更雄心勃勃、更高速度的设计。
到20世纪90年代，鱼鹰已经进入飞行测试，作为第一种实用的军用倾转旋翼机，但美国飞机制造商仍然无法投入一种具有真正喷气速度的功能性hssvtol设计。尽管如此，在接下来的十年里，研究和开发计划仍在继续，美国宇航局和国防高级研究计划局(DARPA)现在处于领先地位。
然后，在2008-09年，有NASA的垂直起落验证机竞争，由赢来极光XV-24闪电打击．混合动力管道电风扇被用于推进这一概念。虽然最终被取消了，但它再次证明了人们对hssvtol的持久兴趣。
所有这些历史性的努力，或者被贝尔的尼森描述为“眼泪的痕迹”，没有任何实质性的东西进入服役，甚至没有接近服役，尽管已经展示了巨大的前景，在某些情况下使用了真正的硬件。那么问题出在哪里?尼森指出，到目前为止，阻碍全尺寸HSVTOL设计实现的有三个方面。
首先，垂直举升系统本质上非常复杂。许多早期的概念是在任何一种倾转旋翼机甚至接近投入作战服务之前组合起来的。简单地说，对于HSVTOL来说，超越传统的倾转旋翼机设计是不现实的，因为传统的倾转旋翼机本身已经有足够多的怪癖和细微差别。毕竟，当第一代hssvtol研究正在起草时，实验XV-15 tiltrotor飞机甚至还没有开始试飞，这些飞行是从1977年开始的。美国海军陆战队MV-22B鱼鹰直到三十年后才具备初始作战能力。
第二个因素是，hssvtol所需的数字发动机控制技术是可行和安全的，最早直到20世纪80年代才广泛应用。
最后是巡航模式和升力模式之间的转换要求电传控制，当第一个hssvtol概念被规划时，另一项技术还处于婴儿期。由于这个原因，倾转旋翼飞机在20世纪70年代或80年代并不是一个真正的大规模服务的实际命题，更不用说更高要求的hssvtol设计了。
贝尔的最新概念
然而，现在高垂直起降飞机的梦想已经触手可及，至少贝尔是这么认为的。
即使没有成熟的可转换发动机，但正如尼森所指出的，这并不妨碍该公司至少将其新hssvtol概念的第一次迭代带到飞行演示阶段。
正如该公司最初的计算机生成的艺术作品所显示的那样，贝尔最新的三个hssvtol概念都是不同的尺寸，从最小的hssvtol Light，一直到看起来接近于a的尺寸c - 130运输机．
贝尔的两个大概念是载人的，而轻型概念是无人的，被定位为最容易实现的“入门级”HSVTOL设计。HSVTOL轻型飞机有两个独立的商用发动机——驱动螺旋桨的涡轴发动机和推动飞机向前飞行的喷气发动机——不同于它的两个较大的表亲，后者采用可转换的动力装置。尼森说，选择这种配置用于小型飞行器，是因为它提供了更快的飞行测试和可能的服务路径，不需要发动机开发周期。
尼森补充说:“我们可以通过采用分离式推进的配置来实现一种非常出色的飞机。”事实上，“我们现在就可以建立它，”他说。“如果有人想看到这种飞机飞得越快越好，又不想等待一款可转换发动机，那就有很好的机会选择这种飞机。”
SLURRP: HSVTOL转向海基
轻型HSVTOL被提议作为贝尔所谓的海基后勤无人加油/再武装平台(SLURRP)的一部分。这是为空军的新概念量身定制的远征行动,特别是在太平洋战区．它包括从一个无人驾驶的浮动平台上操作自主的HSVTOL Light，该平台能够为飞机加油。
除了空军对这一战区的高度兴趣外，这一概念显然也与美国海军陆战队的新兴计划有关远征高级基地作战(EABO)，他们同样寻求利用分布式和远征作战的潜力，特别是在这一地区。
他说:“SLURRP的作用是大大缩小太平洋范围，这样我们就不需要海军舰艇作为加油平台，我们也不需要航母隐形油轮因为我们可以让这些东西点缀在海洋表面或被淹没，并在需要时出现，”尼森解释道。
尼森说，当谈到HSVTOL时，该公司的口号是“速度、航程和生存能力”，这些属性显然是美国空军对太平洋环境下未来战争的愿景，特别是当它包括远离传统的跑道．
很容易想象HSVTOL轻型飞行情报、监视和侦察(ISR)，甚至打击任务作为这种分布式作战概念的一部分，完全摆脱对跑道、传统着陆点甚至军舰甲板的依赖，以提供出色的生存能力。这样做也会极大地复杂化对手自己的防御计划。
上面发布的视频还展示了HSVTOL Light从垂直飞行到水平飞行的简洁方法，旋翼叶片仅利用气流折叠回机舱，不需要复杂的机械制动和动力折叠机构。尼森表示，该公司一直在努力使这种过渡尽可能无缝，并一直在研究完全不使用离合器或非常轻的离合器且不需要制动系统的轻量化概念。
一旦以“喷气式飞机”模式飞行，并装载旋翼，轻型HSVTOL和其他HSVTOL概念将提供比传统倾转旋翼机更大的机动性，尽管敏捷程度主要取决于特定客户的需求。传统的倾转旋翼机在2.5G区域进行机动时受到应力。尼森说，虽然HSVTOL“不会是一架9G飞机，但我们将在低空飞行，就像AFSOC[空军特种作战司令部]做生意的方式。我们的喷气式飞机既能在3万英尺的高空与F-35一起飞行，也能以类似的速度在100英尺的高空飞行。如果前面有一座大山，而我们的速度是400节，我们就需要一架高加速度的飞机来机动。我们会有地形跟踪雷达在这种情况下帮助我们，”他补充道。
至于其他更大的改型，该公司决定，一旦轻型概念开发出来，可转换发动机将变得越来越有利。尼森说，最终，现有的用于驱动旋翼的涡轴发动机只能“缩小”到7000马力左右，因此任何对功率要求更高的飞机都需要另一种解决方案。在概念上，这款可转换发动机的类型与前面提到的GE TF34试验台基本相似，其中的核心将从现有的成熟发动机中取出，然后调整为轴，以便在需要时为转子提供动力。
的普惠F135涡扇发动机这已经加上了一个升力风扇f - 35 b短距起飞和垂直降落(STOVL)战斗机是一种可能的适应。尼森解释说:“最简单的方法是想象升降机系统不是朝下，而是朝后，这样你就有能力提供喷射推力和轴马力。”然而，在这种情况下的挑战是，F135的重量和燃油效率对于hssvtol设计并不理想。为了获得所需的效率，需要一个高旁路的解决方案。当然，F135的核心和传动系统有可能被改装成直径更大、涵道比更高的改型。
尼森认为，将电力转子推进与传统动力装置相结合的混合电力电源是另一种可能，但它仍有很长的路要走，而且会带来很多额外的复杂性和技术风险。在贝尔的研究中，目前的混合动力推进只适用于“总重量非常非常低”的飞机，即“几千磅级”的飞机。
与传统的轴系发动机相比，混合动力发动机的重量损失更大。尼森认为，目前任何超过300马力的发动机的功率重量比都“相当糟糕”。对于HSVTOL概念，发动机功率起点为1000马力，而今天的V-22发动机功率为6000马力，功率重量比“非常难以超越”。考虑到这一点，适用于可转换操作的传统涡轮发动机很可能是大型hssvtol设计的首选动力装置。
显然，Bell的三个HSVTOL概念都涉及一定程度的低可观察性(LO)或隐身设计特征，尽管这被视为只是为在竞争环境中生存而量身定制的设计的一个方面。除了低空飞行，这架飞机还将被设计成“从特征的角度来看更有生存能力”，从一开始就纳入了红外和噪声抑制功能。当然，与隐形战斗机不同的是，在恶劣的环境中，高垂直垂直起降飞机需要在地面上空以较低的速度飞行，或者至少在盘旋，要求全谱生存能力。将电子和红外对抗措施纳入防御套件也将是一个关键特征。
尽管如此，尼森说:“当你的旋翼处于巡航模式时，你的特征比以往生产的任何旋翼飞机都要小得多。”“你不会与那些被设计成非常低可观察性/隐身性的飞机竞争，但你会介于两者之间。你将有能力到达你不一定能到达的地方。”然后，一旦进入接近终点区的脆弱期，hssvtol飞机也将被期望机动或对抗潜在的威胁。正如尼森所观察到的那样:“看起来像lo的形状是不够的——你需要其他技巧来获得完整的任务生存能力。”
战斗搜索和救援等等
HSVTOL概念，特别是中型HSVTOL飞机，似乎是为空军特种作战司令部量身定制的人员回收任务集合，目前由CV-22B鱼鹰倾转旋翼机，该命令现在已经开始执行寻找继任者．尼森表示，在AFSOC之外还有潜力，然而，空战司令部可能需要未来的“一架射手和回收飞机”来实现其目标战斗搜索和救援要求．通过这种方式，可以设想无人hsv - tol轻型可以作为有人中型hsv - tol平台的武装护航，帮助其进入更具争议的地区。
速度、范围和低可观测性特征也将允许空军战斗搜救(CSAR)人员进入他们现在无法或无法在不冒极大风险的情况下进入的区域。这是一个特别令人不安的问题，我们之前已经多次提出过，因为美国空军战斗机群中隐形飞机的扩张，以及全球更先进防空系统的扩散。如果F-35或B-21都不能在敌对地区生存，那么hh - 60要吗?考虑到未来空战行动可能涉及的范围，这些传统的旋转翼资产甚至无法到达隐形飞机执行作战任务的地区。此外，对于CSAR来说，速度本身就非常有价值。因此，hsv - tol可能不仅仅是一种战术上的奢侈品，而是一种必需品。
值得一提的是，在直升机救援坠落飞行员之前的每一分钟都意味着成功的机会越来越小。在CSAR中，速度是至关重要的。虽然V-22在这方面提供了一个巨大的飞跃，但HSVTOL提供了一个巨大的飞跃。
此外，各军种对高速战术机动性以及ISR和打击的需求也在不断增加。尼森说，提出三个HSVTOL概念的原因是为了回应“对战术机动性的大量兴趣”。值得注意的是，贝尔作品中最大的HSVTOL概念机配有美国空军的尾翼闪光灯，这种闪光灯通常用于货机和空中加油机。
轻型HSVTOL不仅是同类产品中门槛最低的，这意味着它的开发时间和资金投入最少，而且它的规模也与当前的一些无人驾驶计划具有潜在的相关性。其中包括海军陆战队的MUX要求他呼吁研发一种能够在两栖攻击舰和空军的甲板上垂直起降的无人机低成本可吸引飞机技术LCAAT项目。还有同样的服务Skyborg项目该项目主要是将人工智能驱动的“计算机大脑”植入无人机。HSVTOL Light可以为这些无人驾驶的努力提供一个独特的平台。
至于更大的HSVTOL概念，大致为大力神大小的设计，这可能为美国军方提供其长期寻求的高速、垂直升降的隐形运输工具，特别是用于特种作战角色。例如，在将一小队操作人员深入敌人控制或有争议的领土之前，这种可以避开敌人防空系统的低可见性运输方式的背后是一位智者战区在过去已经深入研究过，在这里而且在这里．即使是为“大空军”提供跑道独立，以满足其战术空运需求，考虑到太平洋或其他任何敌人有能力远距离摧毁机场的远征行动的现实，也是相当诱人的。
无论如何，下一个主要步骤是建造和测试一个基于更小尺寸机身的技术演示机，具体时间取决于谁会站出来支持贝尔的概念。尼森说:“我们将接受任何人和所有人。”尽管空军、美国宇航局或美国国防部高级研究计划局可能是候选人。
尼森说:“一旦你让它飞起来，那么更多的是关于服务的收购时间表。”到那时，我们可能会开始看到对hssvtol设计的更广泛兴趣，不仅适用于现有的人员回收任务，而且还可能适用于许多其他应用。当然，这还有很长的路要走，但贝尔的感觉是，他们现在已经接近最终解决真正可行的hssvtol飞机的挑战，该公司可以很好地书写始于20世纪60年代末的努力的下一个篇章。
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