V-22“魚鷹”採用了和XV-15一樣的氣動佈局,只是外形尺寸大了許多,更像是一架戰術運輸機。該機的設計不僅新奇,而且十分巧妙。
V-22“魚鷹”——直升機與固定翼的混血兒
和大多戰術運輸機一樣,“魚鷹”設計有一副高高置於機身頂部的上單翼。如此,在不影響機艙淨高度的同時,有利於人員在其周圍活動,也有利於空勤人員在飛行時觀察周邊形勢,併為可以傾轉的發動機短艙提供足夠的離地高度。更重要的是,上單翼佈局便於機翼旋轉以減小艦上的存放空間。機翼與機身連線部位透過整流罩修形,以降低飛行阻力。該機在兩個翼尖上各安裝有一個特別醒目的發動機短艙,裡面安裝有一臺T406-AD-400(由美國艾利遜公司研製,在該公司併入英國羅羅公司後改稱AE1107C)渦軸發動機。V-22之所以能夠成功,在很大程度上與功率強勁的該型發動機有關。
“魚鷹”三視線圖
說起T406-AD-400/AE1107C,許多讀者或許並不瞭解,但提及E-2/C-2、C-130、P-3所用的T56渦槳發動機,有些讀者可能會有些興奮。因為早在我國“遼寧”號航空母艦改造期間,許多人一直在研究我國到底會採用什麼樣的預警機,以及該機會採用什麼樣的發動機。在這個過程中,已經有許多朋友發現,E-2/C-2艦載飛機的成功,在很大程度上取決於大功率的T56渦槳發動機。下面,我們再看看T406/AE1107究竟與T56有什麼關係。
T406發動機的設計源於艾利遜公司和美國政府聯合投資的設計研究專案,以及T56渦槳發動機的工作經驗。T406繼承了許多T56-A-427發動機的特性,採用了Model501-M62/T701渦軸發動機自由渦輪的構型,具有功重比大、易於維修、功率增長潛力大和風險小的特點。整個發動機由4個單元體組成:燃氣發生器、2級自由渦輪、測扭計和附件齒輪箱。正是因為這樣,T406/AE1107發動機與美國海軍、海軍陸戰隊許多飛機上裝備的發動機具有很大的通用性。此外,該發動機還具有較高的經濟性、良好的功率保持特性,在高溫、高原條件下具有較大功率。每臺T406/AE1107發動機海平面最大功率為4586千瓦,最大起飛功率為3458千瓦,最大連續功率為3253千瓦(1219米高度,至25°),最大連續狀態耗油率0.259千克/千瓦時,功重比11.23;渦輪進口溫度1209度;寬671毫米,高864毫米,長1958毫米,幹質量441.2千克。
羅•羅公司AE1107C渦軸發動機
“魚鷹”所具有的技戰術優勢,或者說其之所以能夠集固定翼渦槳飛機和直升機的優勢於一身,是與其發動機可以旋轉有關。兩臺發動機在垂直狀態與水平狀態之間的轉換過程中,與發動機相關的螺旋槳、發動機附件和發動機短艙也隨之旋轉,最大傾轉角可達97.5度。在旋轉過程中,“魚鷹”完成從直升機模式到固定翼飛機模式的轉變,或者相反。發動機短艙連同發動機、耦合器、減速裝置、紅外輻射抑制器,以及保證發動機傾轉的關鍵承力部件——支撐傾轉短艙的支承軸等重約2268千克。如此龐大的發動機短艙依靠支承軸與機翼上的轉換軸相連。在發動機短艙前面是兩副反向旋轉的3槳葉螺旋槳,正常轉速為412轉/分,槳尖速度為250米/秒。儘管V-22的螺旋槳在垂直起降時具有旋翼的功能,卻不同於直升機的旋翼。直升機的旋翼是半剛性的,而V-22的特大號螺旋槳和一般的渦槳飛機的螺旋槳一樣是剛性的,直接和槳轂相連,沒有揮舞鉸、擺振鉸、變距鉸等直升機旋翼系統常見結構。槳葉由石墨/玻璃纖維製成,為扭轉度約45%的高扭度尖削槳葉,遠高於直升機的12%~14%,有利於提高前飛和懸停效率。在懸停時形成的旋翼槳盤載荷略高於直升機的,有利於續航和減少地面效應。
“魚鷹”左翼尖發動機和螺旋槳特寫
長距離飛行時V-22就像是螺旋槳固定翼飛機
與一般的戰術運輸機相比,V-22的翼展不大,弦長(寬度)相等,且略有前掠。稍微前掠的主要目的是為了使槳葉與機翼之間有一個較大的間隙,在有陣風和以固定翼飛機方式機動飛行而使槳葉彎曲時,可以避免螺旋槳碰觸機翼。同時,減小螺旋槳在發動機短艙轉動過程中對機翼產生不利干擾。機翼主要由複合材料製成,採用高強度高剛性抗扭翼盒,由模壓成型的石墨/環氧樹脂翼肋、膠接的桁條以及模壓成型的單塊式上下蒙皮壁板構成。三段式可拆卸前緣由鋁合金和Nomex蜂窩夾芯組成,每側後緣由兩段式單縫石墨襟副翼和鈦合金接頭組成,由液壓作動筒和電傳操縱訊號裝置控制。“魚鷹”在懸停時,機翼上襟副翼和副翼下垂以減少機翼負升力。由於V-22的平飛速度恰好是容易形成機翼結冰的速度,故在其機翼前緣設有氣囊式除冰裝置。
和其他艦載機一樣,MV-22B同樣需要具備減小艦上停放面積的能力。該機減小停放面積的手段與其他艦載飛機和直升機不同,比較特別。當“魚鷹”降落到母艦上時,發動機短艙垂直,然後螺旋槳剎車。15秒內,槳葉完成定位。45秒內,葉片摺疊完畢。75秒內,發動機短艙轉至水平位置,機翼轉動到60度位置。90秒後,整個收藏動作完成並鎖定。具體來說,螺旋槳剎車後,一片槳葉朝內並與機翼前緣平行,剩下兩片槳葉按順序自動朝內摺疊靠著第一片槳葉,然後發動機艙轉到水平位置。接著,整副機翼在翼身結合部整流罩內2.31米直徑的不鏽鋼圓盤上順時針轉動90度,使發動機短艙轉到位於機身上部平行於機身的位置。旋翼和機翼摺疊、收納後,MV-22B在甲板上所佔空間與CH-53E直升機基本相同。
在“塔拉瓦”級兩棲攻擊艦“拿騷”(LHA4)號艦艏停放的4架“魚鷹”,其中兩架準備起飛
“魚鷹”機翼、發動機、螺旋槳摺疊、收納完畢後的狀態
“魚鷹”飛機的水平尾翼被安置在明顯上翹的尾部。機身尾段之所以上翹得比較厲害,是與設定機尾大貨艙門、要求快速裝卸貨物、為裝卸貨物提供淨空間和便於空投分不開的;也是為了延長後機身,便於安排飛機結構。為了降低整機高度,且有利於放置旋轉後的機翼與發動機短艙,設計人員刻意為該機設計了雙個面積不大的垂直尾翼。
在V-22不大的機身上,人們依稀可以看到CH-47“支奴幹”直升機的一些身影:機身截面基本呈矩形,機身兩側設定有大型的平行於機身腹部的整流罩;矩形截面機艙可以保證裝載貨物、裝備的空間最大化。機身兩側的大型整流罩,既可以收納主起落架,又可安置油箱和環境控制系統,還可以提供安全應急漂浮能力;不僅可以不佔用機艙空間,還可以增加主輪距,有利於在大型軍艦上起降。每個可收放支柱式起落架都有兩個機輪,正常接地速度為3.66米/秒,最大為4.48米/秒,並可容許7.32米/秒的墜地速度。
MV-22B“魚鷹”的駕駛艙
MV-22B“魚鷹”的尾艙內部特寫
“魚鷹”尾艙門處的一名機槍手正操作一挺M240重機槍,處於高度的戒備當中
MV-22B的駕駛艙內可乘坐駕駛員(右側)、副駕駛員和機長。駕駛員座椅為抗墜毀裝甲座椅,可承受7.62毫米口徑穿甲彈的射擊,以及朝前30g和垂直14.5g的負加速度。座椅用碳化硼/聚乙烯疊層製成。駕駛艙除了有大的風擋和主側窗外,在頭部上方和膝蓋四周部位都裝有透明玻璃,頭部上方還有一個後視鏡。座艙為複合材料地板,可容納25名全副武裝計程車兵和1名機槍手(位於機尾艙門處),座椅為面朝內抗墜毀摺疊座椅;或12副擔架及醫護人員;或帶吸能繫留裝置的等量貨物。貨物裝卸系統包括一個承載907千克的貨物絞車和滑輪,以及可拆卸的滾動導軌。座艙登機梯門設在機身右前方,上部朝上朝內開,下部朝下朝外開。前艙門上面可安裝一臺起吊能力為272千克的救援絞車。全寬的後裝載跳板門在後機身下面,由液壓作動筒操縱,便於人員與貨物進出機艙。應急逃生口共有4個,一個在後機身頂部,一個在機艙右面後部,另兩個在機身左側。
受油探管伸出的MV-22B
MV-22B可空中加油,受油探管可以收放在右機身內部。機頭正下方為AAQ-27前視紅外轉塔,機頭兩側分別安置有AN/AAR-47導彈告警光學感測器、AN/ARP-39A雷達告警接收機。在機身兩側的大型整流罩尾端,安裝有AN/AAR-47導彈告警光學感測器、AN/ARP-39A雷達告警接收機,以及AN/ALE-47箔條/曳光彈投放裝置。