文|军林天下
MV-22“鱼鹰”把军用运输直升机带入了倾转旋翼机时代。近期，美国国家航空航天局研发了2种小型垂直起降（VTOL）无人机，配备混合动力分布式推进器的验证机试飞成功，标志着美军混合动力推进器验证项目又向前迈出了坚实的一步。研发这种武器的动因非常简单，美国军方提议增加垂直起降型无人机的续航时间，集中二者的优势来满足作战需求，美国国家航空航天局兰利研究中心为此研发了GL-10“神速”垂直起降无人机，乔比飞机制造公司则推出了“洛特斯”无人机参与竞争。
GL-10“神速”无人机由兰利研究中心航空系统分部研发，采用倾转机翼加倾转尾翼的气动布局，机翼上安装8个、尾翼上安装2个混合动力推进器，每个推进器由2部微型重燃料发动机、高级发电机和锂电池组构成。GS Engineering生产的两冲程发动机使用浓缩柴油，功率8马力，驱动美国LaunchPoint Technologies公司“海尔贝克”双极磁阵列电动机，提供飞行所需的扭转力矩，盘旋飞行时最大输出功率6千瓦，悬停时输出功率只需1.5千瓦。1960年代加拿大研发的CL-84垂直起降固定翼无人机机身两侧各安装1个推进器，此后外形稍大的全动机翼验证机机翼每侧各安装2个推进器，但是在转换飞行方式时倾转翼上方都会出现相当大面积的失速区域，无形中破坏了飞行的稳定性。
“海尔贝克”是目前最先进的电动机，其磁阵列使用永磁铁，降低了重量和磁损，轴向磁场带动扁平型转子，转子产生的气流能够冷却定子。目前的纯电动无人机续航时间一般只有1小时，混合动力使无人机航时大幅提高到24小时。乔比飞机制造公司的“洛特斯”垂直起降无人机重136千克，采用“三轴多功能旋翼”，垂直起降时电动旋翼和尾翼上的提供垂直推力，转换成水平飞行模式时，尾翼上的螺旋桨向下旋转变成推进器提供向前的推力，机翼上的2个螺旋桨停止转动，作为剪形翼延长翼尖的长度，使“洛特斯”比GL-10的升限更高，续航时间达到24小时。
“洛特斯”的螺旋桨转盘受力较小，叶尖速度只有100米/秒，不仅使桨叶表面的升阻比从传统直升机的小于5提高到19，还能够降低噪音，提高无人机的“隐身”性能。从无人机的战术需求和技术角度综合分析，传统的固定翼无人机虽然航时较长，但是需要庞杂的支援保障设备，倾转翼垂直起降无人机虽然有效载荷和续航时间相对较低，但是不需要发射与回收装置，作战应用相对灵活，更适合美军多样化的军事任务。垂直起降无人机气动布局的优点是，旋翼在垂直起降和水平飞行之间互换时，机翼和尾翼附近的横向和纵向流场比传统的倾转翼设计明显增大，大幅提高了无人机的稳定性和操控性，便于机载传感器和武器系统灵活地执行各种作战任务，性能与早期固定翼无人机相比得到有效提升。
美国国家航空航天局表示，兰利中心和乔比公司的设计都展示了比现有垂直起降无人机更高的飞行效率，续航时间也提高了4倍，未来对电池技术进行升级后续航时间还能进一步增加，为即将试飞的大型混合动力分布式电动推进器垂直起降无人概念机研发奠定了坚实的基础。目前，两种型号无人机的11.4千克缩比验证机已经在试验转换飞行，25千克的验证机正在进行地面测试和盘旋飞行测试，未来的发展前景可谓良好。
