姚潤澤
在航空史上,速度、起降便利性二者素來是互爲矛盾、彼此牽制的:高速噴氣機需要長距離跑道,而能垂直起降的直升機在速度上又有天然瓶頸。爲了打破這一僵局,美國國防高級研究計劃局(DARPA)於2023年正式啓動了“高速與跑道獨立技術”(SPRINT)計劃,其根本目的就是研製一種既可像直升機一樣垂直起降,又能像噴氣式飛機一樣高速巡航的飛行器。近日,該項目取得了劃時代的進展:貝爾德事隆公司所提出的設計方案順利通過關鍵設計審查,並被正式賦予極具紀念意味的代號“X-76”,標誌着這款新一代飛行器已經從圖紙階段邁向原型機制造階段。

未來X-76無人機的設計外觀
發展現狀:從概念圖紙到金屬實體的跨越
DARPA於2026年3月公開宣佈,貝爾德事隆公司提出的SPRINT項目設計方案已經通過關鍵設計審查,這就意味着其氣動設計在風洞試驗中已得到充分驗證,技術風險已被很好控制,項目自然地進入下一階段。與此直接相關的就是軍方賦予的官方編號“X-76”。更難得的是,該編號絕不是簡單的順序編號,而是有十分明確、巧妙的用意:選用與1776年有關的數字,紀念2026年美國建國250週年,因而這架試驗機本身便成了美國曆史的一個極佳象徵。
從目前的計劃可以十分清楚、有層次地看到,X-76驗證機制造工作將於2026年正式開始,貝爾公司用今後約一年半的時間完成各零部件製造及整機裝配,首架驗證機預計於2027年底出廠,之後進行地面試驗,最後於2028年初首飛。屆時,X-76將與V-22“魚鷹”傾轉旋翼機及其後繼機型V-280一起,共同構成貝爾公司高速垂直起降技術發展的完整圖譜。
性能參數分析:顛覆性的“停轉/摺疊”動力架構
X-76爲獲得“400節巡航速度”而採用了若干激進的技術措施,所以自問世以來X - 76就受到極大的關注。
一是X-76的設計目標是巡航速度達到400至450節(即740至833公里/小時),幾乎是V-22“魚鷹”最高時速(約509公里/小時)的1.5倍。爲了實現高速巡航必然要突破傳統旋翼機高速時的阻力瓶頸,X-76摒棄了單一模式,採用了十分巧妙、大膽創新的“停轉/摺疊”混合動力架構。
在垂直起降和懸停階段,X-76像一架典型的傾轉旋翼機,由翼尖旋翼系統提供升力,而當飛機加速進入巡航狀態以後,系統便切斷對旋翼的動力輸出,巨大的槳葉先慢速減速,再像摺扇一樣向後摺疊,收進流線型發動機艙內,從而將氣動阻力降到最低。此時動力模式順利、自動地切換爲噴氣推進,即由機身內部或尾部的專用噴氣發動機直接產生前向推力,由此完成從“直升機模式”到“噴氣機模式”的極其流暢的過渡。
二是雖然DARPA尚未公佈X-76的具體尺寸,但是已經很清楚地說明了其技術目標:驗證約1000磅(即454公斤)的有效載荷能力及約200海里(即370公里)的航程。更重要的是,貝爾公司明確指出所採用的核心技術有極好的擴展性,今後可以發展出從最大起飛重量1.8噸到45噸的系列化平臺,用途覆蓋無人偵察機到大型有人運輸機。

SPRINT飛行器的早期構想
三是面臨的工程挑戰這種創新架構也帶來了巨大的技術挑戰。最大的難點在於“過渡飛行”階段的安全性與可靠性。即旋翼減速、停轉、摺疊瞬間如何保證機翼已經產生足以爲飛機提供升力防止掉高的升力;高速氣流中機械摺疊機構如何絕對可靠;如何設計複雜的飛控律來協調控制各階段動作。這些都是X-76後續地面測試及試飛中必須解決的關鍵問題。
未來展望:重塑遠征作戰的能力投送
X-76不僅僅是美軍的技術驗證機,更是美軍對未來作戰模式的深刻思考。
在“大國競爭”背景下,印太地區現有的大型空軍基地在遠程精確打擊火力面前都日趨脆弱,因此美軍正在大力推行“敏捷戰鬥部署”概念,要求飛機能從簡易公路、甚至受損跑道上起降。X-76所驗證的“無需跑道”技術實質上就是爲這一目的設計的。
若X-76在2028年首飛成功並順利驗證了其技術可行性,必然會對未來戰場帶來十分明確、重大的積極影響:第一,它有利於提高特種作戰的靈活性,因而能很好地實現“全球到達、快速反應”,很自然地適用於無準備的野戰環境中的人員滲透、補給、醫療後送諸種任務。第二,其740公里/小時以上的速度大大縮短了戰場反應時間,在高威脅環境下的生存概率得到了極大提高。DARPA項目負責人、美國海軍中校伊恩希金斯對此做了生動的闡釋:“長期以來,跑道既是助力,也是束縛。它帶來速度,卻也製造了關鍵脆弱點。公司正在創造的,是一種無需跑道即可在高速下進行全球突襲、快速增援的全新選項。”
然而,航空史上技術過於超前而導致慘痛教訓的例子並不鮮見,西科斯基的X型旋翼機項目就十分典型。X-76究竟是未來垂直起降飛行器的“破局者”,還是將成爲又一件技術“奢侈品”,最終要等到2028年首飛時方能見分曉。但毋庸置疑的是,其對垂直起降飛行器極限的探索本身就會爲今後航空設計積累極其寶貴的數據和經驗。




