近日，卡莱姆飞机公司、诺斯洛普·格鲁曼以及雷神公司（又译作“雷声公司”）签署了合作协议，这三家公司将合作打造美国陆军的未来攻击侦察直升机竞赛原型机（FARA-CP；Future Attack Reconnaissance Aircraft Competitive Prototype）[1]。格鲁曼和雷神公司都是美国军工行业的主要承包商，前者主攻航电系统等、后者主攻武器系统等，在业界都可谓是声名赫赫，相比之下，卡莱姆飞机公司就有点“不起眼了”，那么，这两家军工巨头为什么要为这家小公司撑腰呢？
▲2005年巴黎航展上，雷神公司展出的导弹系统
更有意思的是，卡莱姆飞机公司早在此前美军的联合多任务演示计划（JMR-TD）[2]中就参与过相关的竞标，其推出的原型方案是一种先进倾转旋翼机。不过，在那次竞赛中，卡莱姆的方案不敌贝尔更为成熟的V-280倾转旋翼机方案，在最后阶段黯然落选。尽管如此，美军仍然向卡莱姆公司拨付了少量的经费，支持其继续推进方案设计，直到美国陆军FARA的竞标开始之后，卡莱姆再一次获得原型机竞赛门票，可谓是备受美军青睐。那么，既然有贝尔成熟的倾转旋翼技术珠玉在前，美军又为何会对卡莱姆飞机公司的倾转旋翼机方案另眼相看呢？
▲贝尔V-280倾转旋翼机测试中
*注：
1.美国陆军的未来攻击侦察直升机计划旨在谋求一型高速、机动性出色、隐蔽性好、生存能力强，能够穿透敌方防空系统并胜任城市内部攻击侦察任务的新型飞行器，关于该计划的更多内容，可参阅：《军武评｜敲定，美军选这5公司打造未来侦察直升机概念，胜者投产》
2.在JMR-TD计划的第一阶段，西科斯基-波音联合作品SB>1、贝尔V-280、AVX复合式直升机和Karem的先进倾转旋翼机方案初步入选，不过到最后原型打造方案“四进二”，AVX和卡莱姆方案被淘汰，未能获得制造原型机的机会，但是美军仍然为其拨付了少量的经费，以支撑其方案的继续推进。
诞生于2004年的卡莱姆飞机公司（Karem Aircraft Inc.）在美国巨头林立的航空工业界实在只能算一架“初创企业”，作为一家航空公司，其在业界的名头远不及其创始人亚伯·卡莱姆（Abe Karem）先生在行业界的名声来得大。
卡莱姆曾经是以色列空军的首席设计师，其在“以色列时期”的代表作品就是于1973年“赎罪日战争”（又作：第四次中东战争）[3]期间被用上的第一架无人机，无人机的出现深刻改变了现代战争的方式。由此，卡莱姆被《经济学人》称为“无人机缔造者”。上世纪70年代后期，卡莱姆移民到美国。在美国期间，他在LSI公司领导团队研制了Amber和GNAT 750无人机，最后LSI公司被通用原子公司收购，在这些无人机原型的基础上诞生了大名鼎鼎的MQ-1捕食者无人机。
▲美国空军MQ-1，装备有AGM-114地狱火导弹
此后卡莱姆创立了Frontier Aircraft公司，并在美国国防部先进计划研究局的支持下启动了A-160蜂鸟无人机的研制工作，这是一种变旋翼转速直升机[4]。虽然该型直升机特有的“转速优化技术”非常吸引军方的目光，但是就实际技术现状而言，要实现真正意义上的全包线变转速还是相当有困难的，最后Frontier Aircraft公司被波音收购，A160无人机也变成了波音的型号，2012年底，由于A160振动问题等技术难题始终没能彻底解决，考虑到经费预算限制，美军最后决定取消该项目。
▲地面测试中的A160蜂鸟无人机
2004年，以卡莱姆名字命名的卡莱姆飞机公司正式成立；2008年，卡莱姆凭借其在转速优化旋翼方面的极高造诣，开始着手打造转速优化倾转旋翼机（OSTR；Optimum Speed Tilt-Rotor）设计方案，并凭借该方案和美国国防巨头洛克希德·马丁组团参与了美国国防部的联合重型升力项目（JHL；Joint Heavy Lift）；2013年，同样是凭借OSTR方案，卡莱姆再度通过了美国陆军的联合多任务演示计划第一阶段的竞赛，得以与贝尔、西科斯基同台竞技，最后抱憾离场；2019年，卡莱姆公司卷土重来，带着更新、更成熟的OSTR方案，再次加入到美国陆军的FARA计划中，同样是获得了入场券，并获得了美国陆军7.38亿美元的合同用于打造竞赛原型机，可惜的是，这一次贝尔公司并未打算用倾转旋翼机的方案来竞标FARA计划[5]。
▲卡莱姆用于不同项目配置的OSTR方案模型示意图
*注：
3.赎罪日战争（希伯来语：מלחמת יום הכיפורים；又称第四次中东战争、斋月战争、十月战争）发生于1973年10月6日至10月26日，起源于埃及与叙利亚分别攻击六年前被以色列占领的西奈半岛和戈兰高地。战争的头一至两日埃叙联盟占了上风，但此后战况逆转。至第二周，叙军退出戈兰高地。在西奈，以军在两军之间攻击，越过原来的停火线苏伊士运河。直到联合国停火令生效为止，已经歼灭了一队埃及军队。
▲第四次中东战争时进攻戈兰高地的叙利亚军T-62
4.变旋翼转速直升机，专业名称“转速优化旋翼飞行器”，这类直升机与常规直升机最大的差异就是其旋翼转速不是恒定不变的，而是会随着前飞速度、飞行状态、燃油消耗导致的全机重量变化而变化，来实现在全飞行包线内，直升机都处于最优旋翼转速下，以此提升续航时间和扩大航程。
5.令人大跌眼镜的是，贝尔决定基于成熟的商用直升机改装来竞标FARA计划，尽管这一思路听起来有些“离奇”，但是贝尔手里确实也捏着几张不错的牌，可参阅：《军武评｜拿常规直升机与西科斯基争美军新项目，贝尔底气在哪里？》
尽管至今都没有造出过任何一架原型机，但是自从JMR-TD项目之后，卡莱姆公司的倾转旋翼机给美国陆军留下了深刻的印象，他们曾多次表示他们对这种转速优化倾转旋翼技术非常感兴趣，并认为这种新的倾转旋翼方案在未来大有可为——言下之意除了赞许之外，也可以看出美军对这种不够成熟的技术还是有些“忌惮”的[6]。
无论如何，从2017年开始，美军还是对转速优化倾转旋翼投入了足够的关注和经费，他们曾公开表示卡莱姆公司应当考虑建造一座用于测试新型倾转旋翼技术的测试台，并打造对应的旋翼系统（包括桨叶、桨毂和电子系统），以便为最终的全尺寸旋翼/机翼系统地面测试做好准备。卡拉姆早前也表示他们已经准备好舰载一副11米直径的旋翼和相关的所有部件，不过自始至终都没有透露过相关计划的具体时间表，只是说“随时能够跟进美国陆军的计划表”。
▲OSTR的旋翼测试台概念图
# 变转速技术：一切为了飞行效能
对于倾转旋翼而言，旋翼转速的设计一向都是核心要点和难点。这是因为倾转旋翼在垂直起降和悬停的时候充当的是直升机旋翼的功能更，而在高速前飞的时候，则是充当固定翼飞机空气螺旋桨的功能。后者的转速一般都会低于前者，这样燃油消耗得以减少，飞行器续航性能得以提升。就拿贝尔的V-22鱼鹰倾转旋翼机为例，其在前飞的时候——也就是固定翼飞机模式——旋翼转速将会降低到直升机模式的82%[7]。
▲贝尔的V-22鱼鹰倾转旋翼机
而卡莱姆的转速优化旋翼，将采用更轻质但刚度更高的复合材料（比以往所有的倾转旋翼机旋翼刚度都要更高），因此该机能够在前飞的时候把转速降低到更低的水平：低于直升机模式的一半。除此之外，卡莱姆倾转旋翼机还有一项关键特性：一套独特的“双速传动系统”，通过这种传动系统，卡莱姆倾转旋翼机能够保证旋翼无论在哪种转速状态下，发动机都保持在最优的出轴转速范围内，从而大幅提高了燃油效率。
▲参与JMR竞标的卡莱姆ATR-36就以上述转速优化倾转旋翼技术闻名
# 不仅仅只是变转速
卡莱姆倾转旋翼机之所以零美国陆军印象深刻当然不只是因为它出色的变旋翼转速系统。他还有独特的桨叶外形设计、一体化的集成桨毂布局以及直升机旋翼尖端控制技术：独立桨叶控制。对于常规旋翼而言，包括贝尔的倾转旋翼机，其旋翼控制系统都是通过自动倾斜器来控制的，该套系统能够实现总距操纵和周期变距操纵，对于直升机而言是“标配”，但是这种控制方式也有明显的缺点：所有的旋翼都要同时进行某种桨距改变。而独立桨叶控制技术则通过一套全新的桨叶控制系统，能够“单独控制某一片桨叶”，这样一来，每一片桨叶都能工作在最恰当的桨距角下面，而不需要再受限于其他桨叶的工作状态。
▲独立桨叶控制技术是一种直升机旋翼控制的尖端技术，图为NASA在风洞中测试其旋翼独立桨叶控制技术
通过这些技术革新，卡莱姆倾转旋翼机的旋翼和桨毂系统之间结构的以简化，零部件数量也大幅减少，对于减轻部件重量和提升可维护性大有裨益。
除此之外，大量高新复合材料的使用不仅减轻了卡莱姆倾转旋翼机的重量，还使得该机的气动外形能够更符合空气动力学原理，在增升、减阻方面都有不俗的表现。
▲卡莱姆的专利技术——转速优化倾转旋翼采用了特殊的桨叶外形
在传统系统设计方面，卡莱姆倾转旋翼机和贝尔的V-22和V-280一样，同样采用了两侧短舱发动机之间相互耦合连接的方式，这样能够确保单发失效之后，一台发动机能够驱动两副旋翼系统。与贝尔不同的是，卡莱姆在传动系统中巧妙加入了一个离合装置，使得在必要的时候，双发动机能够“独立分裂”出来，各自驱动各自的旋翼，来提高飞行效率。
▲TR-36XP是卡莱姆针对美国国防先进计划研究局“VTOL X-Plane”项目提出的方案，其重量
*注：
6.可以考虑一下最后黯然下马的夏延复合式直升机和科曼奇直升机，虽然他们的下马都是多种原因综合促成的，但是技术成熟度不够显然也是其中重要的一点。
7.从现有的资料来看，贝尔倾转旋翼机的变速方式是发动机变转速，这种变速虽然相对容易实现，但是却难以保证多种转速全都在发动机的“最优转速”范围区间内，所以燃油效率会比较低。
亚伯·卡莱姆作为世界级无人机先驱，创造了许多经典型号，尤其是其在MQ-1捕食者研制中所获得的成就，使他在业界享有很高的声誉；而其“转速优化倾转旋翼机”凭借差异化的创新方案，在贝尔经典倾转旋翼机之外另辟蹊径，也是打了一手“出奇制胜”的好牌。
▲卡莱姆公司还打算将其转速优化倾转旋翼机应用到大型民用客机上，与空客、波音一争长短
两者的综合，促使美军对其青眼相加，行业巨头为其撑腰站台，后续在美国陆军的“未来垂直升力计划”（FVL；Future Vertical Lift——FARA计划事实上只是其一个分支）中卡莱姆这款独特的倾转旋翼机会有如何亮眼表现，咱们拭目以待。
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