比卡莫夫更快，比西科斯基更划算，AVX：美军新项目我们不会缺席

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谈到共轴直升机，读者朋友们可能首先想到的是卡莫夫赖以成名的经典共轴双旋翼直升机，其中就包括大名鼎鼎的卡-52系列武装直升机；关注军用直升机发展现状的朋友还可能会想到西科斯基近几年名声大噪的S-97掠夺者、SB>1挑衅者等基于该公司X2前行桨叶概念技术的共轴刚性双旋翼复合式直升机。

▲卡莫夫的共轴双旋翼直升机代表了传统共轴直升机的最高水平

但是恐怕没有人会想到AVX这家“名不见经传”的小公司，以及他们在美国陆军未来垂直升力（Future Vertical Lift）计划中“屡败屡战”的共轴复合式直升机（Coaxial Compound Helicopter）。事实上，尽管在美国陆军未来垂直升力计划的先行项目——联合多任务（JMR；Joint Multi-Role）技术演示计划——中惜败给西科斯基，但是AVX公司从未停止在共轴复合式直升机方面的研制工作，当然这背后也离不开美国陆军的持续支持：尽管JMR计划中AVX公司落选了，但是美国陆军在项目评估中认为AVX的作品仍有“发展潜力”，因此一直在维持着“最低限度”的研究经费支持，以确保AVX的方案研究不会因缺钱而中断，并寄望该方案能在未来某个具体的项目需求中“发光发热”。

▲西科斯基的S-97的成熟度已经相当高了

那么能够吸引美国陆军目光的AVX方案现阶段做到什么程度了？这一方案相比卡莫夫的传统共轴直升机有什么创新之处？相比西科斯基先进的前行桨叶概念旋翼又有什么竞争优势？且听下文分解。

AVX的现阶段成果

AVX目前的主要计划就是对此前参与JMR竞标的CCH方案进行空气动力学和结构动力学优化以及进行缩比模型的试验测试工作，从美国直升机学会发布的相关资料可以看到，目前AVX的完成的主要工作有：

①在美国德州农工大学的低速风洞中进行的1/10缩比模型的吹风测试；

②和Continuum Dynamics公司、先进旋翼技术公司进行的CCH性能和操稳性研究；

③在NASA的埃姆斯研究中心的大型风洞中进行的1/2缩比模型吹风试验。

具体来说，在气动布局优化设计方面，AVX已经采用多种方式建立了CCH的空气动力学和结构动力学模型，其中包括使用CHARM软件建立的气动干扰模型，这种模型快速、高效，置信度也能满足工程设计需求，能够模拟旋翼、涵道螺旋桨、鸭翼和机身之间的干扰，并对其气动特性进行分析并以此为基础进行优化设计，能够设计的参数包括主旋翼的翼型、扭转分布以及涵道螺旋桨和鸭翼的气动布局。

在结构动力学设计方面，AVX公司主要采用了旋翼飞行器综合分析系统（RCAS；Rotorcraft Comprehensive Analysis System）来探索CCH直升机旋翼系统的动力学特性，并主要分析了上下旋翼轴间距对整体动力学特性的影响。

当然，所有的理论分析和研究都是需要试验验证的，目前CCH还没有任何原型机，但是AVX公司已经按照早期的方案打早了一些缩比机身模型，并积极进行了风洞试验，就目前已有的资料而言，现有的风洞试验中，CCH方案都只有机身、鸭翼和涵道参与了吹风测试，主旋翼、涵道中间的螺旋桨尚未搭配机身进行试验。不过AVX公司在涵道螺旋桨设计方面颇有一些技术积累，相应的螺旋桨试验他们肯定也做不少了。

源于卡莫夫技术，但更进一步

如果不考虑附加的前置鸭翼、平尾、安装在平尾两端的涵道螺旋桨，你会发现AVX的概念技术方案看起来就像某种紧凑布局型的卡莫夫共轴直升机方案。事实上，AVX的方案确实与卡莫夫的共轴有着共同的理论技术源头，两者的旋翼都是铰接式旋翼，也就是说旋翼桨叶是通过铰链连接到桨毂上的，桨叶绕水平铰和垂直铰的运动就被称为挥舞运动和摆振运动。

▲桨叶挥舞铰（Flap Hinge）和摆振铰（Lead and Lag Hinge）示意图

在操纵系统方面，两者的旋翼系统都是典型的共轴旋翼外置式操纵系统，上下旋翼各有一套总距和周期变距操纵系统，并通过机械联动（或者依照控制率进行电传操纵控制）实现上下旋翼之间的总距差动和周期变距差动，以此来实现航向运动、俯仰运动和滚转运动。

▲操纵系统对比，左侧为外置式操纵系统，右侧为内置式操纵系统

不过从本质上来说CCH的设计理念和卡莫夫系列共轴有着本质的区别，卡莫夫共轴的设计意图更多是去掉尾桨系统来缩小直升机的尺寸以提高其机动性和灵活性，而CCH的设计意图更多是面向高速飞行。所以该机设计了前置升力面：两侧鸭翼，并加装了辅助推进装置：两副涵道螺旋桨推进装置。在大速度前飞的情况下，全机所有的前飞拉力将完全由涵道推进螺旋桨提供，因此旋翼系统仅需要提供前飞升力，而在高速飞行时候，前置鸭翼和后侧平尾将产生可观的升力，按照已有复合式直升机的数据来说，旋翼最后需要提供的升力比例仅占悬停总升力的40%及以下，因此旋翼系统的拉力得以卸载，其转速得以降低，从而规避了高速飞行状态下常规旋翼固有的振动过大问题，对应这一状态，AVX公司为CCH设计了一套旋翼降转速技术，这也是卡莫夫经典共轴所不具备的特性之一。

都是高速，但是比西科斯基公司更好用？

好用不好用有时候是个主观的感受，但是AVX却希望从易用性和性价比这些“实实在在”的方面来说明其方案相比西科斯基声名显赫的共轴刚性旋翼技术的优势所在。从宏观上来说，AVX的方案和西科斯基的共轴刚性旋翼方案有着类似的构型：共轴型式的主旋翼系统加辅助推进装置。不同的AVX采用了传统的共轴旋翼技术，并加装了辅助升力鸭翼系统；而西科斯基公司则采用了共轴刚性旋翼技术，从而不需要辅助升力装置就能实现高速飞行。

▲西科斯基的凭借前行桨叶概念技术在共轴直升机中开辟了一片新领域

AVX公司宣称通过评估认为其旋翼系统是否加装整流罩并不会对整体阻力水平带来较大的影响，所以该机的旋翼系统不需要加装复杂的整流罩装置；此外，由于该机的旋翼系统为常规铰接式旋翼系统，因而整体的重量远小于共轴刚性旋翼系统，从而能够实现更好的空重比。除此之外，美军的维护人员对于传统的铰接式旋翼桨毂方式比较熟悉，因此在维护培训费用和维护备件费用方面都会更低。而西科斯基的共轴刚性旋翼内操纵系统比较复杂，对维护人员的培训要求较高，而且零备件更换费用也会更昂贵。

不过尽管AVX把“故事”说的很美好，其中仍然有一些值得考究的地方，比如说，AVX所宣称的加不加桨毂整流罩对全机阻力特性影响不大这一说法可信度并不能算很高，按照现有的试验研究，曾有相关文献指出，对于外操纵型式的共轴旋翼桨毂系统，加装外形恰当的整流罩能够将总阻力降低51%左右，这已经是显著降低了，而不是影响不大了。此外，常规铰接式旋翼确实比刚性旋翼重量更低，但是要知道，CCH方案还加装了额外的鸭翼系统、两副涵道螺旋桨系统（西科斯基只有一副开放式螺旋桨系统，并没有涵道），所以说总体重量未必就一定比西科斯基的方案更轻吧？这一点后续还是值得继续关注的。

总的来说，虽然在JMR中落选了，但是在美国陆军的轻型攻击侦察直升机（FARA）计划中，AVX联合美国国防巨头L3技术公司推出改进版本的共轴复合式直升机CCH再次入选FARA第一阶段的竞赛计划，将与西科斯基的共轴刚性双旋翼直升机再次同台PK，同为共轴，谁将更胜一筹晋级FARA第二阶段？咱们拭目以待。