V-22倾转旋翼机
V-22倾转旋翼机（英语：Boeing Bell V-22，绰号：鱼鹰，Osprey），是美国一型具备垂直起降（VTOL）和短距起降（STOL）能力的倾转旋翼机。
V-22倾转旋翼机在外形上与固定翼飞机相似，但翼尖的两台可旋转的发动机带动两具旋翼，在固定翼状态下，V-22像是一架在两侧翼尖有两个超大的螺旋桨的飞机；在直升机状态下是一架有两个偏小的旋翼的直升机，这样使其具备直升机的垂直升降能力，但又拥有固定翼螺旋桨飞机高速、航程远及油耗较低的优点，最大飞行速度达509千米，是世界上飞最快的直升机。而美国也正在研究鱼鹰的预警机与加油机型号与垂直起降战斗机配合使用。其是按照美国空、海、陆军及海军陆战队4个军种的作战使用要求而设计的。
V-22倾转旋翼机于20世纪80年代由美国波音公司和贝尔直升机公司（Boeing Bell）联合开始研发，1989年3月19日首飞成功，经历长时间的测试、修改、验证工作后。2006年11月16日进入美国空军服役，2007年在美国海军陆战队服役，同年开赴阿富汗进行实战部署，已有超过200架V-22生产下线。[1]
目录
技术特点
设计特点
V-22倾转旋翼机可满足32种军事任务的需求，并能赋予战场指挥官更多的选择和更大的灵活性。它出动时所需的支援较少，且不需要机场和跑道，加之维修简单，生存力强，因而特别适用于进行特种作战和缉毒行动，可大大提高军队布防、缉毒、救援、拯救人质等行动的速度。倾转旋翼机能完成直升机所能完成的一切任务，由于其速度快、航程远、有效载荷较大等优点，因此它特别适合执行兵员/装备突击运输、战斗搜索和救援、特种作战、后勤支援、医疗后撤、反潜等方面的任务。
除此之外，在民用运输方面，由于常规直升机经济性差、速度较小、振动大，因而作为一种运输工具受到了很大限制。而倾转旋翼机的飞行速度与支线客机相近，可在没有机场的任何地区执行运输任务，特别适用于经济不发达地区的开发和建设，可以局部替代支线客机成为现代化空中运输网的一个重要组成部分，在商业上具有极高的价值，它不仅解决部分空港和跑道拥挤问题及边远地区的运输问题，而且其运输成本要比常规直升机和固定翼飞机低得多 。
气动结构
机型
V-22倾转旋翼机设计基于贝尔负责的实验机XV-15，早于80年代开始研发，于2007年开始在美国海军陆战队服役，取代CH-46 Sea Knight作拯救及作战任务，2009年，美国空军也开始配备。
V-22是在类似固定翼飞机机翼的两翼尖处，各装一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件，当飞机垂直起飞和着陆时，旋翼轴垂直于地面，呈横列直升机飞行状态，并可在空中悬停、前后飞行和侧飞；在倾转旋翼机起飞达到一定速度后，旋翼轴可向前倾转90°角，呈水平状态，旋翼当作拉力螺旋桨使用，此时倾转旋翼机能像固定翼飞机那样以较高的速度作远程飞行。
倾转旋翼
V-22倾转旋翼机是一种性能独特的旋翼飞行器。它既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力，又具有涡轮螺旋桨飞机的高速巡航飞行的能力。倾转旋翼机采用了新的思维方法来设计直升机的旋翼和总体布局，设计思想已突破了传统直升机的范畴，属于新原理旋翼构型，是直升机技术突破性、跨越性的发展、是直升机行业带有革命性的一项高技术，也是直升机技术发展的必然结果，MV-22的问世已使美国海军陆战队重新定义两栖作战的法则。倾转旋翼机是90年代直升机界最瞩目的飞行器，并将成为21世纪美国海军的主要装备。1991年，“鱼鹰”倾转旋翼机曾获得美国国家航空协会颁发的“重大航空进步奖”，同时由于倾转旋翼机重大事故频繁、研制费用高、技术复杂且难度大、研制周期长，也引起人们极大的争议。尽管如此，由于倾转旋翼机集直升机能垂直起降和涡轮螺旋桨飞机能高速飞行的优点于一身，世界各国竞相在这方面加强研究。
倾转旋翼机融合了直升机与固定翼飞机的优点，是一种军民两用的高技术产品，因此，在未来高技术战争和国民经济建设中必将发挥巨大的作用，在军民领域的用途非常广泛。
变向旋翼
V-22倾转旋翼机在机翼两端各有一可变向的旋翼推进装置，各包含劳斯莱斯T406 (AE 1107C-Liberty)涡轮轴发动机及由三片桨叶所组成的旋翼，整个推进装置可以绕机翼轴由朝上与朝前之间转动变向，并能固定在所需方向，因此能产生向上的升力或向前的推力。这转换过程一般在十几秒钟内完成。
当V-22推进装置垂直向上，产生升力，便可像直升机垂直起飞、降落或悬停，其操纵系统可改变旋翼上升力的大小和旋翼升力倾斜的方向，以使飞机保持或改变飞行状态。 在起飞之后，推进装置可转到水平位置产生向前的推力，像固定翼螺旋桨飞机一样依靠机翼产生升力飞行。这时以主翼后缘的两对副翼可保证飞机的横向操纵，铰接在端板垂直尾翼上的方向舵和水平尾翼上的升降舵可以依靠舵机改变飞行方向和飞行高度。
由于旋翼直径大，在地面将推进装置可转到水平位置会使旋翼会碰到地面，所以V-22不能像飞机一样在跑道滑行升降。为此，V-22另一升降模式为短场升降(STOL，Short Take-Off and Landing)，推进装置会转至前向45°，同时产生升力及向前推力，使机身在跑上滑行，主翼产生升加上旋翼的升力使V-22在滑行短距离后能起飞，同样方式也能用于降落。此模式之好处在于较垂直起降节省燃料。在直升机模式下，因为主翼挡住了部份旋翼的气流，相比Tiltwing设计损失了10%的升力，但却有更佳的短场升降性能。
材料
V-22倾转旋翼机机身有超过43%为复合材料制造，包括旋翼。为减少被运载时所需空间，整主翼可以转动90°，变成与机身平行，三叶旋翼也能转动重叠在一地。整个收纳过程只需90秒。两具劳斯莱斯Rolls-Royce T406引擎以转轴及齿轮箱连动，因此即使其中一个失去动力，另一个也能让整架机继飞行。 大部份V-22的任务有超过70%时间以固定翼飞机模式飞行，定翼机飞行模式有比直升机更高的飞行高度，让V-22有更远的航程，更快的飞行速度，也方便了通讯。
座舱
V-22倾转旋翼机乘员3人，其中一名飞行员，一名副驾驶员和一名飞行工程师。它的驾驶座舱类似于航天飞机的玻璃驾驶座舱，安装了一些多功能显示器。这些显示器提供发动机机油压力和温度等信息，还提供液压和燃油状态等读数。驾驶员和副驾驶员同飞行计算机的交互和驾驶杆对飞行中飞机的控制，都通过键盘来实现。
荷载
V-22倾转旋翼机可以输送24名军人或者重9072千克的物资，它们可能利用降落伞空投或者着陆后下机。此外，“鱼鹰”倾转旋翼机还有一套外部拖钩与绞车系统，这套系统使其能够吊载重6803千克的货物。
动力系统
V-22倾转旋翼机每套旋翼系统由一台艾里逊公司（Allison）制造的AE1107C涡轮轴发动机提供动力，这种发动机能生产超过6000马力的动力。每台发动机驱动其自身的旋翼，并将一些动力传递给驱动翻转机构的机翼中部变速箱。在一台发动机出现故障的情况下，剩下的一台发动机通过内部连接驱动轴将动力分配给两套旋翼系统，“鱼鹰”倾转旋翼机还能够运行。根据不同的配置，“鱼鹰”倾转旋翼机最多可容纳多达13779升燃料。如果“鱼鹰”倾转旋翼机失去了一台发动机，两台发动机通过齿轮箱相互耦合，这使一台发动机可以同时驱动两套旋翼系统。因此，在“鱼鹰”倾转旋翼机一台发动机发生故障的情况下，飞行员很有机会关闭这台发动机，驾驶它在最近的机场着陆。
器系统
V-22倾转旋翼机为特种作战用途，装备了面向后方的防御机炮。在伊拉克使用的“鱼鹰”倾转旋翼机，配备了安装在后舷梯上的M240G中型机枪，用于清除敌对的着陆区 [5] 。
作战性能
V-22倾转旋翼机能在大气温度33℃、高度900多米处进行无地效悬停。不过，由于它的螺旋桨直径小于同等重量直升机的旋翼、排气速度较大、桨盘载荷略高于一般直升机，因此垂直起飞和悬停时的效率亦稍逊于直升机。但它的常规飞行性能却是直升机无法匹敌的。该型在直升机状态的最大垂直起飞重量为23980千克，最大前飞速度396千米，小时；在固定翼飞机状态的最大短距起飞重量为27442千克；实用升限约8000米，试飞速度曾达到647千米/小时，垂直起飞的航程为2224千米，短距起飞的最大转场航程接近3900千米。与普通的直升机相较，这无疑是一个巨大的飞跃。
美国空军是使用“鱼鹰”倾转旋翼机的另一军种，其空军型倾转旋翼机于2009年投入使用。自加入美国海军陆战队和美国空军服役以来，“鱼鹰”倾转旋翼机一直运用在伊拉克、阿富汗和利比亚的作战和救援行动中。这种独特的平台已经在一些能够想像出的最恶劣的条件下飞行超过10万个小时，具有实际上被认为是美国海军陆战队所有旋翼机中最佳的安全记录，214架“鱼鹰”倾转旋翼机在作战部署中共计飞行了近20万个小时。
维运成本
V-22倾转旋翼机的安全性一直都不是大问题，但是维修肯定其一项大问题。美国五角大楼2012年关于作战试验与评估的一份报告指出，从2007年6月至2010年5月，美国海军陆战队的“鱼鹰”倾转旋翼机能够执行任务的完好率仅在53%左右。因为这种飞机每架成本超过1亿美元，这有点令人难以接受。然而，随着维修人员机场在机场维护工作区积累更多经验，这种情况有望改善。
美国五角大楼的阿富汗行动记录表明，V-22倾转旋翼机的发动机使用寿命刚刚超过200小时。美国军方预计这一数字约为600小时。“鱼鹰”倾转旋翼机的发动机使用寿命缩短，使其飞行成本增加了一倍以上，达到每小时10万多美元，而其将要取代的“海上骑士”直升机每小时飞行成本为4600美元。[2]
服役动态
5架原型机中有3架分别于1991年、1992年与2000年发生意外。美国在研制军用倾转旋翼机MV-22“鱼鹰”的过程中，几乎事故不断，并且发生了四次坠机重大事故，造成30人死亡。自“鱼鹰”倾转旋翼机加入美国空军服役以来，也就发生过一次造成人员死亡的坠机事故。2010年，美国空军的一架CV-22倾转旋翼机在阿富汗的一场着陆事故中毁坏，造成4人死亡。直到最近，那是过去十年间美国空军这种倾转旋翼机上发生的唯一一次亡人事故。相比之下，自2001年以来，共有6架CH-46“海上骑士”直升机坠毁，造成20人死亡。功能多样的“鱼鹰”倾转旋翼机的反对者们，需要更加客观地评估这种空中平台。
1991年6月11日，由于飞机上3个横滚陀螺中的两个接线有错误，“鱼鹰”的第五架原型机在首次飞行中坠毁。所幸未造成人员伤亡。
1992年7月20日，4号原型机在弗吉尼亚州匡蒂科海航站降落时坠入波多马克河，造成3名陆战队员和4名平民丧生。事故原因是聚集在发动机短舱内的减速器润滑油被吸入进发动机。着火后，燃烧的高温使传动横轴不能正常向两旋翼传输功率，使升力突然下降引起坠机事故。
2000年4月8日，2架MV-22“鱼鹰”在参加服役前的飞行评估时，l架在降落过程中坠毁，造成19名人员伤亡。这次事故的原因是 MV-22下降速度太快而前飞速度太慢，在桨叶内侧产生的上洗流超过了桨叶旋转产生的下洗流，使该飞机进入涡环状态，从而使桨叶失去升力，最后滚转坠地。
2000年12月11日晚，一架载有4名乘员的美国海军陆战队的MV-22坠毁，4名乘员全部遇难，其中包括一名美国海军驾驶MV-22经验最丰富的中尉。这次事故的原因还没有定论。在2000年12月11日的事故后，美国海军陆战队于当日起停飞了所有的MV-22，对该项目进行审查并对所有的MV-22进行检查。原计划2000年12月中旬做出对MV-22的投产决定已无限期推迟。直至2002年4月26日，美国国防部负责采办的副部长奥尔德里奇在国防采办会议上宣布，国防部已批准恢复对MV-22“鱼鹰”倾转旋翼飞机的飞行测试。不难看出，倾转旋翼机克服了常规直升机速度慢的缺点，并兼有常规直升机和固定翼飞机的优点，必将得到越来越广泛的应用。特别是美国海军已把MV-22“鱼鹰”作为21世纪的主要装备之一，不惜重金加速研制。虽然在研制过程中遇到了一些挫折，但2010年后，美国海军的主要运输直升机都将逐步被“鱼鹰”倾转旋翼机替代的趋势不会改变。
2012年4月，一架MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机在摩洛哥坠毁，造成两名海军陆战队队员死亡，对“鱼鹰”倾转旋翼机的安全纪录带来不利影响。在超过30年的发展阶段，“鱼鹰”倾转旋翼机获得了不好的名声。在此期间，已知有30名美国海军陆战队队员在三起事故中丧生。在2000年发生在亚利桑那州的一起事故中，19名美国海军陆战队队员丧生。然而，在过去的十年间，V-22“鱼鹰”倾转旋翼机的事故率一直都是美国海军陆战队整个机群平均事故率的一半左右，在所有旋翼机中事故率最低。各种飞行器的平均事故率随着实际飞行时间变化而变化，考虑到V-22“鱼鹰”倾转旋翼机最近才加入部队服役，因此它真的是一种非常安全的飞行器。[3]
2014年正当多国联军空袭伊拉克及叙利亚IS据点之时，一架美军直升机10月2日在波斯湾起飞执勤后不久坠海，一名海军陆战队队员死亡，是美军空袭IS以来首次有美军士兵在行动中阵亡。这起事故现场的照片直到2015年7月后才对外公开。[4]
总体评价
优点
倾转旋翼机与常规直升机相比，归纳起来有以下几个性能优点：
1.速度快:直升机因受到旋翼前行桨叶激波失速和后行桨叶气流分离的限制，当直升机飞行速度为：360千米/小时（即100米/秒）时，则旋翼前行桨叶处于90°处的桨尖相对气流速度达300米/秒（旋翼旋转时桨尖处的切线速度一般为200米/秒），接近声速340.2米/秒，再增加速度就很容易产生激波失速了，而此时后行桨叶在270°处相对气流的速度为100米/秒，桨根部分会出现气流从桨叶后缘流向前缘的反流区，从而使桨叶产生的升力减少，为使升力保持与前行桨叶相同，需要增加后行桨叶的桨距，但桨距过大会出现气流分离现象。因此常规直升机最大速度超过360千米/小时、巡航速度超过300千米/小时的不多，而 V-22倾转旋翼机的巡航速度为509千米/小时，最大速度可达650千米/小时。
2.噪声小:倾转旋翼机因巡航时一般以固定翼飞机的方式飞行，因此噪声比直升机小得多，并且在150米高度悬停时，其噪声只有80分贝，仅相当于30米外卡车发出的噪声。
3.航程远:如V-22的航程大于1850千米，若再加满两个转场油箱，航程可达3890千米。如果进行空中加油，则具有从美国本土直飞欧洲的能力，而直升机的航程很少超过1000千米。
4.载重量大:美国研制的倾转旋翼机V-22悬停重量已达21800千克。贝尔直升机公司计划研制的下一代四旋翼倾转旋翼机（V-44）可装载80～100名士兵或10～20吨货物。
5.耗油率低:倾转旋翼机在巡航飞行时，因机翼可产生升力，旋翼转速较低，基本上相当于两副螺旋桨，所以耗油率比直升机低。
6.运输成本低:综合考虑倾转旋翼机耗油量少、速度快、航程远、载重大等优点，其运输的成本仅为直升机的1/2。
7.振动小:由于一般倾转旋翼机的旋翼布局在远离机身的机翼尖端，并且旋翼直径较小，因此其座舱的振动水平比一般的直升机低得多。
缺点
虽然倾转旋翼机与一般直升机相比有许多优点，但也有不少缺点，主要在如下几个方面：
技术难度高：倾转旋翼机因既有旋翼又有机翼，并且要实现旋翼从垂直位置向水平位置或水平位置向垂直位置倾转，因此在旋翼倾转过程中气动特性的确定；旋翼/机翼、旋翼/旋翼、旋翼/结构之间的气动干扰问题；结构设计；旋翼在倾转过程中的动力学分析、旋翼/机翼耦合动载荷和稳定性问题；操纵控制技术及操纵系统动力学设计等方面都遇到了许多技术难题。
研制周期长：从40年代起，美国贝尔直升机公司就开始进行倾转旋翼机的研究，已经过50多年的技术发展，其技术仍不是很成熟。“鱼鹰”倾转旋翼机仍存在诸多问题，并没有真正形成战斗力和投放民用市场。倾转旋翼机的技术研究和型号研制的周期都相当长。
研制费用高、单机成本高：由于倾转旋翼机是一项高新技术产品，其技术复杂、难度高，因此要验证各项技术需要很高的费用，造成研制费用和单机成本都高得惊人。像美国的“鱼鹰”倾转旋翼机的研制费用达380亿美元，其海军型MV-22的单价达4400万美元。
旋翼效率低：与直升机旋翼相比，螺旋桨旋翼的扭转角比较大，这对于确保桨叶根部能够在前飞状态下产生较大的拉力是十分有必要的。但在悬停状态时，采用大扭转角设计螺旋桨旋翼，其工作效率会大大降低，这就意味着由发动机输送过来的可用功率有很大一部分都被损耗了。
气动特性复杂：在直升机前飞速度很低且下降速度较大时，它就会陷入到自身的下洗气流当中，此时极易导致涡环状态的发生。在涡环状态下，空气会绕着旋翼桨叶的叶尖呈环形流动，形成了类似于炸面包圈的涡流。涡流内部的空气压力下降，这就导致旋翼会损失一部分升力。
如果此时飞行员试图通过加大油门、增大桨叶工作迎角的方法来弥补因涡流而损失的那部分升力，那么涡环运动将会加速，导致旋翼损失更多的升力，情况就变得更加糟糕。
由于MV-22飞机的重量大，导致由发动机输出的可用于机动飞行的剩余功率减少。另外，MV-22飞机上的两副螺旋桨旋翼采用的是较为独特的横列布置方式，一旦在飞行过程中出现一侧旋翼进入涡环状态，而另一侧则正常工作的情况，就会导致左右两侧的升力失衡，飞机就会向着受到涡环影响的一侧旋翼方向滚转。
可靠性及安全性低：可靠性的高低直接影响着安全性的好坏。迄今为止，两架V-22飞机的坠毁事故都可能是源于发动机舱内液压系统的泄漏。飞机上液压系统，尤其是发动机舱内与飞行控制系统相关部分的可靠性低的问题，对V-22飞机的安全飞行构成了极大威胁。
可靠性和维修性之所以不甚理想，除了与维护人员的技术水平、熟练程度等因素相关之外，更重要的还源自于飞机设计上的欠缺。就在2000年发生两起坠机事故之后，事故调查人员就已经充分地认识到了这一问题的严重性，要求贝尔和波音公司对发动机舱进行重新设计 [5] 。
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