顶级专家畅谈未来直升机发展趋势:智能旋翼减振降噪、潜艇飞行灵活机动

来源:环球时报

【环球时报记者 马俊】在大众的印象里,关于直升机的形象已经根深蒂固,无论是大名鼎鼎的美国“黑鹰”、俄罗斯米-26,还是军舰上的卡-27共轴双桨直升机与火星上的“机智”号直升机,其实大体长得都差不多。但直升机未来发展已经被限制住了吗?在24日于天津举行的中国第二届“云龙杯”未来直升机设计大赛开幕式上,《环球时报》记者就中国直升机的发展方向问题,请教了该领域的顶级专家。

专家眼里的中国直升机现状

航空工业直升机所是中国直升机型号和技术的抓总单位。在谈及中国直升机发展现状时,该所所长许建华介绍说,我国直升机工业起步于上世纪50年代,历经60余年的发展,到目前为止已经形成12个平台、60多个型号的庞大直升机谱系,并具备以直-20为代表的第四代先进直升机自主研制和保障能力,形成完善的轻、中、大型国产直升机型号谱系,在国防现代化建设和国民经济发展中起到了重要作用。

他强调,特别是直-20直升机的成功研制,掀开了我国直升机自主创新研发的新篇章,突破了旋翼防除冰、电传飞控等关键技术,也代表我国直升机技术的最高水平,实现了我国直升机从第三代向第四代的巨大跨越,推动了我国直升机工业和技术水平迈上了新台阶。

那下一步中国直升机将如何发展呢?据航空工业直升机所总设计师邓景辉介绍,首先从型号谱系来说,我们需要40吨级的重型直升机来解决大型物资的运输。他表示,汶川地震时,俄制米-26重型直升机发挥的巨大作用给国人留下深刻印象。“何时有中国人自己的米-26直升机”是很多热爱中国航空的民众所热切期待的。

去年俄媒曾透露,中俄联合研制的重型直升机项目已经完成谈判,“所有研制重型直升机的合同文件都已经磋商完毕,合同进入国家机关审批程序”。

据介绍,目前欧洲与美国都在推进高速直升机项目。例如最近美国西科斯基和波音公司联合推出的“挑衅X”复合式共轴双桨直升机,最大时速可能超过400公里,远超当前常规直升机的速度。

融合最新科技

除了这些近在眼前的设计,未来直升机还将向什么方向发展呢?邓景辉表示,直升机作为高新技术融合的载体,人工智能、物联网、5G通信、新能源、新材料等新技术的发展,都可能给它带来革命性的变化。他举例说,直升机平台和机载设备对新兴技术需求更为迫切,“例如智能化技术在直升机上的应用,就包括态势感知、辅助决策、人机智能交互、智慧座舱、自动飞行和无忧边界保护,以及平台上的智能旋翼、智能起落架等。”

邓景辉解释说,这里说的直升机态势感知,包括通过机上密布的各种传感器,让飞行员随时感知飞机自身状况;同时直升机在飞行过程中,还需要及时掌握周边态势和战场环境。在此基础上,就需要人工智能的辅助决策和人机智能交互。因为未来直升机在超低空飞行时面临复杂的战场环境,依旧延续传统的飞行员肉眼观察、然后再操纵就很可能“慢人一步陷入险地”。因此为提高反应速度,人工智能的辅助决策系统要直接读取传感器获得的各种数据,必要时甚至直接介入飞控系统操纵飞机驾驶。这就是未来的发展方向之一。

邓景辉还提到,旋翼、传动、发动机这三大技术是直升机的核心领域,经过几十年发展,它们的常规设计已经接近理论性能极限。以直升机最显眼的旋翼为例,为提升它的性能,主要是改进桨叶的翼形来提升气动性能、降低噪音和振动,但常规手段的改进余地已经很有限。邓景辉认为,智能旋翼将是未来的方向。所谓智能旋翼是指通过在直升机旋翼上采用主动控制手段,使旋翼桨叶能敏锐识别外界信息,并根据获得的信息对桨叶自身状态进行适当调整,从而实现旋翼的减振和降噪。

样式可能发生很大改变

许建华则提到,未来直升机的样式也可能发生很大改变,将颠覆传统的“旋翼带尾桨”直升机模式,国外正在发展出电驱动旋翼飞行器、跨介质变体旋翼飞行器、模块化组合旋翼飞行器等各类新构型、新概念旋翼飞行器。

据介绍,所谓跨介质变体旋翼飞行器,是将飞行器和潜航器技术结合的新概念飞行器,可在水和空气两种差异显著的流体介质中灵活机动。想象一下,它在进攻时可从空中快速接近目标,到达打击范围后,可灵活选择空中、水面或水下攻击方式。如果在半途遭到防空导弹拦截,可潜入水下躲避;如遇水下攻击,可飞到空中躲避。

而模块化组合旋翼飞行器可拆解成多个标准模块,便于运输和维护;它还能根据任务需要,自由组合成不同的多旋翼模式执行不同任务。同时国外还在发展电驱动旋翼飞行器,它彻底抛弃传统航空发动机,利用高性能电池驱动旋翼和尾桨,实现直升机的安静飞行。在2019年的天津直博会上,航空工业集团也展示过一款“电驱动多桨倾转高速旋翼飞行器”的模型,据称该机的最大飞行速度可达每小时600公里以上。

《环球时报》记者注意到,在第一届“云龙杯”未来直升机设计大赛的获奖名单中,就有不少设计新颖的新概念旋翼飞行器,例如采用混合动力、多机连接变形及气囊着陆等技术的“天枢”无人直升机;能作为汽车,也能作为飞行器、潜水艇使用的三栖概念旋翼飞行器等。不过邓景辉承认,随着中国自身技术的不断提升以及西方对中国的技术封锁,我们恐怕很难像以前那样通过国际合作获得国外先进技术。因此立足国内自主创新将成为中国直升机研制的主旋律。他强调,“我们面临的现状是,能解决的问题基本上都解决了,留下来的都是硬骨头了,需要花大力气解决。”

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