背景
有效载荷:>2268kg(5000lb)
巡航速度:>741km/h(400kt)
巡航高度:4572m-9144m(15000ft-30000ft)
能在恶劣的环境中悬停
Aurora Flight Sciences
Aurora擅长于制造新技术验证机,曾经开发过XV-24(LightningStrike),该机是当年DARPA VTOL X-PLANE项目的获胜者,不过现在HSVTOL的要求不同了,尤其是速度,不再满足于555km/h,而是741km/h,必须采用新的设计。
图↑ Aurora LightningStrike(2016)
Aurora现在是波音的全资子公司,其HSVTOL的方案为带垂尾的翼身混合布局,在机身和机翼里面布置有嵌入的升力涵道,在垂直起飞时产生升力,巡航时关闭盖上。最早发布的时候,似乎是考虑隐身要求较高的布局,升力涵道的盖板也是多边形结构,进气口也在背部,与10年前Lockheed-Martin的方案相似。
图↑ Aurora HSVTOL概念(2022)
图↑ Lockheed-Martin的隐身垂直起降无人机概念(2014)
2024年5月发布的设想图里面,背部进气口也改成了两侧下方的卡尔特进气口(适合隐身、大迎角机动、超音速飞行),机翼根部的升力风扇盖板也没使用多边形,直接为圆形。
图↑ Aurora HSVTOL巡航效果图(2024)
该设计计划采用类似F-35B的动力形式,通过发动机轴和齿轮系统来驱动多个涵道风扇(3个或更多个),并且尾喷口也具备向下偏转的矢量控制能力。为了防止在地面垂直起降时从进气口吸入废气导致推力损失,背部增加了方形的辅助进气门。飞机的巡航速度为833km/h。
图↑ Aurora HSVTOL过渡飞行状态
图↑ F-35B的升力风扇和辅助进气门
Bell Textron
Bell的方案,相当于是加强版本的V-22。起降的时候,采用倾转旋翼,开始过渡飞行时加大喷气发动机推力,达到巡航速度后,倾转旋翼停转并向后折叠收起,最终实现高速巡航。Bell推出了该设想的一系列概念,包括有人和无人。Bell是德事隆的子公司,相比Aurora,其新技术产品产业化经验更充足,最终中标并生产的可能性更大。
海上无人HSVTOL概念:
图↑ 可扩展系列
Bell完成了在高速运行状态下全尺寸的倾转旋翼折叠系统的试验。
图↑ 旋翼停转并向后折叠测试台
Northrop Grumman
Northrop Grumman与Jetoptera公司合作,设计了一种BWB机体。诺斯罗普公司的子公司Scaled Composites帮助Jetoptera公司设计并测试了小型验证机。
飞机采用飞翼式布局,动力为Jetoptera独特的压缩空气引擎,命名为自适应流体推进系统(FPS)。该动力有点类似于无叶风扇,通过高速吹出的气流的引射作用,带动周边气流一起产生更大的推力,一套动力系统完成起降和巡航,从被淘汰的情况来看,目前该设计可能未来5年内无法达到美军的目标。
图↑ Jetoptera的压缩空气推进技术
图↑ N-G飞翼布局HSVTOL概念图
Piasecki
Piasecki的方案,采用之前与Lockheed-Martin合作的ARES项目技术,常规布局+T尾,翼尖有2个大型的倾转涵道,垂尾两侧的推进喷气动力也配备了可向下偏转尾流的矢量装置,这样提高了悬停性能。但是该翼尖大涵道的设计导致了巨大的重量代价,战场使用时目标特性很大,抗战损能力低,而且在起降的时候会产生比直升机严重十倍的飞沙走石情况,对于飞行器本身和士兵不利,目前该项目也已经退出竞争。
图↑ Piasecki翼尖倾转涵道设计
图↑ ARES
AAE
AAE提出了一种串列式倾转机翼设计。倾转旋翼机在悬停时会浪费大量旋翼推力,因为旋翼下洗会冲击机翼的上表面(V-22 为 10%)。倾转机翼的下洗会流过机翼前缘,从而大大减少了这种浪费。(参见:倾转机翼为何再度兴起?)倾转翼飞机的一个主要缺点是当机翼垂直时,它们易受阵风影响,因为它们处于垂直起降状态。这在尝试着陆或起飞时会造成很大危险,尤其是在船舶或航空母舰上。
图↑ AAE的倾转串列翼
Astro
Astro Aerospace推出了Horizon Cavorite X5的改进型 。新的推进动力不再为螺旋桨,而是涡轮发动机,以保证实现更高的速度,并且为其众多电动机提供电力。
图↑ Cavorite X5 滑盖式机翼涵道风扇
CDI
CDI和 AVX合作提出了一种可变直径倾转旋翼 (VDTR) 设计。包括西科斯基在内的组织已经对 VDTR 进行了数十年的研究。叶片向外伸缩以增加旋翼直径,从而实现高效悬停和更好的自转性能。在飞机模式高速度下,叶片会缩回,以获得更像螺旋桨的直径。
在高速下,较小的旋翼直径可降低螺旋桨旋转颤振的可能性,并降低机翼刚度和重量要求。较小的旋翼还可以降低对迎面纵向阵风和滚转/偏航耦合的敏感度。通过减小直径,旋翼还可以在悬停和飞行模式下保持更相似的旋转速度,通常可以提高发动机效率。
图↑ CDI与AVX的可变直径倾转旋翼
Jaunt
Jaunt公司拥有其SRC技术(减速转子混合构型),巡航时主要靠机翼升力,转子转速变慢减阻,巡航升阻比相对于直升机大幅提高。MAV55 使用 VerdeGo Aero 开发的混合动力系统,并配备 GE Aviation 的 Catalyst 发动机,时速可达 270 节(500 公里/小时)。这个速度还达不到美军的要求,重在参与。
图↑ Jaunt MAV-55高速复合自转旋翼机
Transcend Air
倾转机翼,推出V500改型,动力加大,速度提高。
图↑ Transcend Air V500倾转旋翼+尾部升力旋翼(图为Vy421)
Valkyrie
翼身混合构型,机翼根部带有多个涵道风扇,2个推进的涡轮发动机,具有不同功能和量级的系列设计。
图↑ Valkyrie 机翼嵌入式涵道风扇+喷气推进
其他
另外还有两家公司,VerdeGo Aero与Whisper Aero主要是开发对应的动力装置系统,前者为兆瓦级柴油发电系统开发,后者为静音电推进系统开发。