文|兵工科技
在近日举办的巴黎航展上，美国极光飞行科学公司一款奇特的无人机引起了大众的无限好奇，这款飞机身上竟然装了24个风扇，回顾以往世界航空史，这一设计堪称前所未有！
竞争“垂直起降试验飞机”项目
2013年，美国国防预先研究计划局正式宣布启动“垂直起降试验飞机”项目，要求飞机可像直升机一样垂直起降、可悬停，也可像传统固定翼飞机那样高速飞行，实现高速飞行技术与垂直起降技术完美结合的双向突破。
美国一共有4家企业提出各自的方案参与竞标，包括波音公司的“幽灵雨燕”、西科斯基飞机公司的“旋翼下洗机翼”和卡雷姆飞机公司的TR36XP“最优转速倾转旋翼机”，以及极光公司的“雷击”。
经过激烈角逐，美国国防部国防高级研究计划局宣布，极光飞行科学公司的“雷击”无人机方案最终赢得“垂直起降试验飞机”项目竞标，按照该合同，极光公司将开展原型机研制和试验工作，预计在2018年完成首飞。
“雷击”无人机方案的特异之处
极光公司“雷击”方案之所以击败其他三家对手，在于设计上的新颖和创新。
首先，是在传统气动布局中罕见的带有涵道式风扇的可整体旋转的盒型翼面机翼。试验显示，盒型翼面机翼抗弯强度好，低速飞行升阻比高，两个翼面的连接处位置可以根据飞机的整体气动布局进行设置，可以是翼端连接，也可以是在中段进行连接。
此外，“雷击”飞机的最大创新点，就是采用了罕见的整体倾转机翼电动涵道风扇驱动设计，这是美国极光飞行科学公司在复合飞行技术和混合动力无人机领域的专长。按照方案设计规划，“雷击”无人机将采用一台由罗罗公司提供的AE1107C涡轴发动机作为动力源，位于机身后端。涡轮轴发动机通过齿轮减速箱驱动3台霍尼韦尔公司的发电机来产生电力，并将电力分配至全机24个涵道式风扇上，其中2个鸭翼上各安装3个，2个主机翼上则各安装9个风扇，形成分布式混合电推进系统，24个涵道式风扇，为无人机提供了足够的动力。
图注：“雷击”是倾转机翼设计，安装一台罗罗AE1107C涡轴发动机，驱动三台霍尼韦尔发电机向24部涵道风扇电动机供电，鸭翼中安装6台电动机，机翼中有18台电动机
涵道风扇螺旋桨的优点在于叶尖处受涵道限制，冲击噪声减小，诱导阻力减少，而效率较高。在同样功率消耗下，涵道风扇较同样直径的孤立螺旋桨，会产生更大的推力，这也迎合了美国国防预先研究计划局提出的高悬停效率要求。同时由于涵道的环括作用，其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好。
由于“雷击”的涵道风扇是与盒式机翼融为一体的，可以随着可倾转的机翼的动作而实现推力换向，因此在结构上更加简洁紧凑，避免了像V-22那样采用倾转螺旋桨吊舱在垂直起降状态产生的下洗气流与水平翼面干扰产生的复杂气流干扰，当然也不存在V-22“鱼鹰”倾旋翼机存在下洗气流冲击固定机翼翼面反弹引起的“涌泉”效应、颤振效应以及涡环效应的影响，相对倾旋翼具有更高的安全可控性。
图注：极光飞行科学公司“雷击”采用倾转机翼设计，安装一台罗罗AE1107C涡轴发动机，驱动三台霍尼韦尔发电机向24部涵道风扇电动机供电，鸭翼中安装6台电动机，机翼中有18台电动机
项目前景
按照美军要求，“雷击”高速垂直起降无人机利用自身具备良好悬停性能和垂直起降的功能，可以担负军事打击任务和作战支援任务，包括运输物资、兵员，加之荷载能力和飞行速度上相比直升机要强很多，利用其高升阻比和大展弦比等优势，也完全适合担负长时间的高空侦察任务。一旦“雷击”试验顺利最终投入生产，其引领不依赖传统机场的垂直起降飞机设计进入新时代的日子也就不会远了。
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