2024年8月5日，Bell公司宣布，美国陆军批准了未来远程攻击机计划（FLRAA）进入里程节点B，这意味着项目开始进入工程与制造开发阶段（EMD）。

Bell公司开发的V-280倾转旋翼飞机是FLRAA计划的中标机型。按照项目计划，未来该机型将替代美军目前的UH-60黑鹰直升机。这也意味着美国军方看好V-280的性能，也认可其倾转旋翼的技术路线。

Bell公司V-280倾转旋翼飞机

首先看下V-280的参数：

• 长度：15.4m

• 宽度：24.9m
• 高度：7m
• 空机重量：8200kg
• 最大起飞重量：14000kg
• 旋翼直径：10.7m
• 发动机：2台AE1107F
• 巡航速度：280节（520km/h，因此得名V-280）
• 使用升限：1800m，35℃，无地效悬停 桨盘载荷：78kg/㎡

这是一架最大起飞重量14吨的飞行器，桨盘载荷78kg/㎡。作为对比，之前的文章介绍过V-22鱼鹰的桨盘载荷为114kg/㎡，Joby S4的桨盘载荷为54.8kg/㎡（多旋翼无人机设计：为什么桨盘载荷如此重要？）。虽然都是倾转旋翼构型，但是V-280和Joby S4的技术路线仍然存在巨大的差异。V-280的旋翼系统从本质上讲是直升机的旋翼系统，采用倾斜盘的方式进行周期变距和总距的调节。同时匹配设计了一套非常先进且复杂的面内高刚性旋翼系统。主轴的扭矩通过等速万向节传递至桨毂，桨叶通过高刚性的弹性橡胶轴承连接至桨毂。

Bell公司公布的V-280旋翼系统专利

在旋翼模式下的飞行姿态调节时，V-280通过控制左右两边旋翼的周期距和总距，产生直接力控制。如下图所示，在地面滑行或空中飞行时，V-280可以通过周期变距分别调整左右两个旋翼的桨盘倾角（而不是调节整个旋翼的倾转角度），通过拉力的矢量控制实现转弯或航向变化。而Joby S4的姿态调整更类似多旋翼飞行器，通过不同旋翼的拉力差和反扭矩实现横航向控制。

V-280可以分别控制两个旋翼的桨盘倾角

V-280在固定翼巡航模式下，旋翼一阶面内频率高于2/rev，属于高刚性旋翼。之所以这么做的原因是：Bell公司认为，对于倾转旋翼飞机而言，固定翼模式下具备较高飞行速度非常重要。而该速度会导致旋翼系统产生气弹不稳定（Aeroelastic Instability），该现象类似于推进螺旋桨的回转颤振（Whirl Flutter）。这一问题会出现在倾转旋翼的固定翼飞行模式下。Bell公司的研究表明，前飞速度所诱导的旋翼气弹不稳定是限制倾转旋翼飞机前飞速度的最主要因素。（该部分内容在Bell公司公开的专利中有详细的介绍，后台回复V-280获取专利原文）

读到这里，我们再回顾一下Joby公司的S4倾转旋翼飞机在2022年2月16日的包线飞行测试中旋翼系统出现故障并导致整机坠毁的事故。后来NTSB给出的事故调查报告中提到，事故的原因可能是飞机在高速前飞时，桨叶出现气弹失稳，然后从桨毂上脱离，进而引发连锁效应。（倾转旋翼飞机的开发难点：过渡飞行）

Joby S4事故时的机载录像

根据目前的资料看，Joby S4的旋翼系统并没有采用复杂的铰接式设计或弹性橡胶轴承设计，而是相对刚性地连接在电机上（这里的刚性连接和刚性旋翼系统是两个概念，需要区分）。这就面临两个问题：第一个是倾转过渡飞行过程中，旋翼的交变惯性载荷会非常大，挥舞方向缺少挥舞自由度会产生非常大的振动，会进一步引起结构疲劳问题。第二个便是在固定翼飞行阶段，如果缺乏详细的动力学设计，非常容易产生旋翼气弹不稳定现象。

Joby S4的变距旋翼

目前，eVTOL飞行器的设计开发在国内外方兴未艾。其中倾转旋翼方案是技术难度最大、气动效率最高的技术路线，这一点毋庸置疑。国内外多家公司也选择了这条路线。但是，旋翼动力学问题仍将是摆在这些公司面前的一道不小的难题。个人认为，谁能解决好这个问题，谁才能在eVTOL领域分得一块蛋糕。而最简单的方法，就是向直升机领域拜师学艺。直升机行业已经经历了100多年的发展，浸润了无数优秀科学家和工程师的心血。单从旋翼系统而言，先后发展了铰接式旋翼、半刚性旋翼、无铰式旋翼、无轴承旋翼等多种形式。每种旋翼形式都是为了解决了特定的问题。eVTOL作为后来者，不可能随便就能替代或者颠覆前者，反而更应该借鉴、使用前者百年来沉淀的优秀方案。 

随着项目推进和问题凸显，倾转+挥舞可能将会是eVTOL发展的必由之路。倾转构型用以提升整机的巡航效率，挥舞（旋翼系统动力学设计）将是整机功能和可靠性的必要保障。

注：文中图片素材来源于网络