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2024/02/26 

武備巡禮

【武備巡禮】MV-22魚鷹運輸機 集直升機、小型運輸機特點於一身
MV-22魚鷹運輸機為融合直升機和小型運輸機特點於一身,又兼顧兩種飛行器的特性:垂直起降和速度,是目前世界上最獨一無二的中型運輸機。(圖:施孝瑋)
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文:施孝瑋

 美國研發並用來汰換CH-46海武士直升機的奇特構型MV-22魚鷹(Osprey)運輸機,是美國發展近40年的革命性全新運輸載具,其結合直升機和輕型運輸機特性,最特殊的莫過於能以直升機模式起降及傳統構型飛機模式飛行。MV-22魚鷹機配置可旋轉發動機艙,僅需約12秒即從垂直90度調整至向前0度。MV-22概念先進,由貝爾與波音公司聯合研發,歷經多次失敗才成功開發。MV-22魚鷹成功量產,歸功於電腦輔助控制及線傳飛控技術,發動機並不直接傳動旋翼,而是透過連結兩個動力艙的傳動軸與差速器,才能讓機翼兩側發動機艙轉向與旋翼轉動精準同步,且能隨時偵測環境氣流變化進行微調。

性能特殊 研發超過30年

 MV-22魚鷹運輸機為融合直升機和小型運輸機特點於一身,又兼顧2種飛行器的特性:垂直起降和速度,是目前世界上最獨一無二的運輸機。直升機雖可垂直起降,但速度慢進出戰區費時,易遭敵人攻擊、固定翼運輸機載重量大,但需平整或簡易跑道,場地不易取得,因此美國研發MV-22超過30年,並在2014年全數汰換服役陸戰隊半世紀的CH-46海騎士運輸直升機。MV-22貨艙並不寬,但高度足夠,美國海軍也正以MV-22汰換C-2A灰狗艦載運輸機,因為MV-22可以裝入F-35B/C的F-135發動機。 座位靠貨艙兩側,背靠貨艙壁,面對面配置,座椅本身為摺疊式連結於機身結構上,若機身撞擊地面降落時,結構可以吸收衝擊力,降低人員傷亡。

  MV-22兩翼翼尖各有1具可旋轉的發動機艙,艙內各裝有1具渦輪軸發動機,2個短艙各裝有1具由3片可摺疊槳葉,一具採順時針、另一具採逆時針方向旋轉的旋翼。為維持飛機的發動機艙扭力平衡,2個動力艙裝置連動軸和差速器,讓兩個反向旋轉的旋翼,旋轉角度完全對稱。旋翼半徑大於旋翼軸到地面的距離,所以MV-22不能像一般固定翼飛機一樣,在跑道滾行升降,此外MV-22的發動機艙可由與地面平行的0度,調整至超過垂直角的97.5度,讓MV-22在地面滑行時可以前進與後退。起飛可採用垂直起飛或是短場起飛(STOL)兩種模式,在垂直起飛時發動機艙為90度,飛機最大重量為23827公斤。而在短場起飛時,發動機艙與地面夾角為75度時,最大起飛重量為25821公斤,滾行距離90公尺,與地面夾角為60度時,最大起飛重量27406公斤,滾行距離為180公尺。MV-22起飛轉換為運輸機構型後,極速可達時速509公里,海平面最大巡航速度也可達時速463公里。而MV-22的機身運輸量為中型直升機的運輸量,可以容納32人、24名全副武裝士兵或5名醫護人員和9具擔架,或是1具F135發動機。

 幾經測試 克服飛行操控問題

 由於 MV-22起降方式特殊,是使其容易進入不安全狀況的主要原因,故在起降階段比一般旋翼直升機危險,降落時最怕遇到是氣流渦環效應(Vortex Ring)和旋翼葉片失速,起降方式有普通飛行模式和直升機模式,而這2種模式必須在12秒內切換。在降落過程,若是旋翼下方的下洗氣流,因為降落地點地面附近的地形,造成渦流形成,並重新捲入旋翼的上方,而飛機的下沉率正好和重新捲入旋翼的氣流達到某一特定耦合的情況,可能會造成升力突然消失,引發重落地。為在普通飛行模式時能有更快的速度,旋翼葉片的螺距約47度,在戰鬥中需要高速垂直降落時,如此設計可能會帶來亂流。在先導量產型的失事調查報告指出:當高速降落時,其旋翼葉片可能遭自機產生的下洗氣流包圍,這將可能使飛機失去向上的升力,進而直接墜落地面。如果一側的旋翼葉片陷入氣流渦環狀態,導致飛機兩個旋翼中一個進入渦環效應,該側升力低於另一側,飛機立刻開始翻滾,並且很快就會機頭朝下墜毀。

 經研發人員不斷努力,最終找出解決之道,當MV-22一旦遇到氣流渦環狀態時,就立刻調轉機頭,或將飛機前傾16度左右,飛行員可不受亂流影響,繼續完成任務;如果飛機持續在限速條件下飛行,也能處於不會遭到渦環效應襲擊的狀態,但還是需要在足夠高度和速度下才能操作,如果低於安全高度與速度進入渦環效應,飛機還是極為危險。 MV-22在克服研發階段的各種飛控問題後,於2005年10月進入量產,並於2007年服役形成初始戰力。

 配備先進 火力可壓制地面敵軍

 MV-22的機身配備包括旋翼,超過43%為複合材料製造,為減少在兩棲攻擊艦上所占用空間,MV-22主翼可以轉動90度,調整為與機身同方向,並收納於機身上方。旋翼的3片式槳葉也能轉動重疊收納,收納過程只需90秒。2具勞斯萊斯T406渦輪軸發動機,以連動軸連結2個發動機艙的變速箱,即使其中一個失去動力,另一個也能讓整架飛機維持飛行。目前 MV-22及其各種改進型均可配備空中加油系統、機組員3人。搭配空中加油系統的 MV-22航程能大幅延長,增加戰術彈性。

 MV-22安裝AN/APQ-174地形追沿多功能雷達,駕駛艙的儀表板採用5具全彩多功能顯示器,其中第5具顯示器專門用於顯示地形與地圖。裝置戰術資料鏈,讓機組員與指揮部和空中早期雷達預警管制機保持即時聯繫。為提高夜戰能力,陸戰隊使用的MV-22還為飛行員安裝夜視鏡,在空軍和海軍使用的MV-22改進型安裝AN/AAQ-16前視紅外線。此外,還裝備超高頻和極高頻語音通話保密通信裝置、敵我識別器、AN/AAR-47地對空與空對空飛彈告警系統。

 另外為強化對地面敵軍的壓制,MV-22可在機尾貨艙門加裝對地武器系統,可裝置7.62公厘機槍、12.7公厘機槍、6管7.62公厘M134火神機槍等火力支援裝置,提高戰場運用彈性。其中對前方和下方火力不足的缺失,美軍在下機身內選配伸縮式遙控7.62公厘火神機槍武器站,讓前方與下方的火力可以發揚,大幅改善對地面火力壓制能力。

 MV-22在服役後,優劣評價不一,但在多次任務中,均能圓滿完成。而美軍亦依據 MV-22的飛行經驗,展開「未來直升機計畫」,近期由貝爾公司的V-280「勇敢式」(Valor)傾斜旋翼機勝出,作為打造新機的概念機型。V-280和MV-22傾斜旋翼機概念類似,但性能更優於MV-22,V-280能否以其優勢獲得到美軍青睞,仍有待後續測評,而 MV-22兼具垂直起降和高速平飛特性,創飛行設計先河,未來此類設計,勢必將擴及民用領域,為軍民飛航帶來更大便利。

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