X翼飞行器的设计特点
图——复合材料制成的X翼飞行器旋翼桨叶/机翼要比西科斯基曾经制作过的桨叶都要大得多
在X翼飞行器的主旋翼（当然也可以说是“机翼”）的设计和制造中，最大的挑战来自于其结构强度方面的问题。我在上一篇文中已经说明过：由于X翼飞行器的主旋翼存在高速飞行的“停转”状态，它将转变为“固定翼”，因此它无法像常规直升机的旋翼一样通过高速旋转所产生的离心力的拉扯来为桨叶提供足够的“离心”刚度。
更关键的是，在高速前飞过程中，旋翼转变成的机翼呈“X”型分布，这意味着将会有两片机翼是４５°前掠式的，这就对机翼的刚度提出了更高的要求。如果用常规的合金材料，若要实现满足其结构强度的刚度值，势必会非常重，因此西科斯基最终决定采用全复合材料完成桨叶的加工制造。
图——Ｘ翼飞行器的桨叶和西科斯基S－７６的桨叶对比（前者处于下方）
图——X翼飞行器的柔性梁旋翼系统设计
图——X翼飞行器的旋翼柔性梁在制造中
西科斯基在X翼飞行器的旋翼桨叶生产制造和机床加工方面所碰到的挑战可谓是旋翼飞行器领域前所未有的——要将非常非常厚的复合材料部件进行固化可是一件非常不容易的事情，当时现存的固化工艺都无法完成这一工作。西科斯基马不停蹄地开发了一种独特的新的固化工艺，他们完成了新的材料的表征，并确定了容许间隙大小和建立了质量控制程序。
旋翼系统研究飞行器（RSRA）的最大特点就是能够在紧急情况下切断主旋翼与机身之间的联系，并以固定翼飞机的模式返航。在X翼飞行器的测试中，为谨慎起见，测试人员要求保留了这一特点。为X翼的超厚旋翼柔性梁开发紧急切断系统成为了西科斯基在该项目中的另一项重点工程，也是研究团队的另一项伟大成就。
X翼桨叶的翼型是双钝头（Double-Ended）翼型，无论是几何前缘还是后缘都是椭圆形设计（常规翼型一般为钝头前缘/尖锐后缘），这样一来，无论气流从哪个方向吹向桨叶都能为其提供升力。桨叶的环量控制是通过从位于其后缘处的槽口向外吹气来实现的，按照科恩达效应，吹出槽口的气体将会黏附在翼型表面流动到一定位置再分离，通过控制气流大小就能控制分离点的位置，这样一来就能实现升力的控制，也就是起到了“虚拟襟翼”的作用。
在直升机模式下，环量控制技术可以提供“周期变距”，除此之外，环量控制技术由于不涉及类似自动倾斜器的机械传动操纵，故而能够实现高阶谐波变距控制（Higher Harmonic Pitch），这一技术在旋翼停转和启转过程中发挥着关键性作用。尽管通过环量控制技术实现了无机械式周期变距操纵，但是X翼仍然保留了与常规直升机类似的机械式总距操纵系统。
图——桨叶微段截面图，图中气流正从后缘出的槽口中吹出（Slot即为槽口，Compressed Air为压缩空气）
下图展示了桨叶的前缘和后缘都必须开槽的原因。在直升机模型下，所有的压缩空气都是从后缘的槽口吹出的。在固定翼模式下，有两片桨叶实际上是“逆风”飞行，也就是说，其几何后缘朝着来流方向了，所以须得从几何前缘的槽口向外吹气。在模式转换过渡的过程中，旋翼周围的气动环境更是极度复杂，为实现恰当的环量控制，前缘和后缘甚至需要同时向外吹气。
图——前后缘吹气的必要性示意图（作为直升机模式，中为过渡模式，右为固定翼模式）
西科斯基采用了两级轴流压缩机为环量控制系统提供压缩空气，该压缩机由飞行器的主减速器驱动。这台特制的压缩机由佛罗里达州的普拉特&惠特尼公司生产。它能将压缩空气运输到位于旋翼下方与旋翼轴同心的增压室中。因此可以将整个系统看作一个“气动式自动倾斜器”，其“固定盘”将会从压缩机中收集压缩气体并控制流量，而“旋转盘”则会将雅俗空气传输到桨叶中去。
图——环量控制阀系统由48个阀门组成，其中24个控制吹向桨叶前缘的气流，24个控制吹向桨叶后缘的气流。从右侧的图中与操作人员的对比可以大概判断出增压室的尺寸
西科斯基还必须得为X翼飞行器配备一台高能离合器及高效率的气动刹车系统来确保其能够顺利完成空中停转和启转的操纵。其中高能离合器是由艾莉森公司研制的，其研制工作进展顺利，最后的成果品质优异，并成为了后续离合器设计的基准。现今大名鼎鼎的联合攻击战斗机F-35 的升力风扇管理系统中的高能离合器就是基于此开发的。
图——图中展示的是X翼飞行器的主旋翼整流罩，从整流罩的尺寸也能感受出这副旋翼的尺寸是多么巨大
西科斯基设计了一种全权、四余度的数字电传操纵管理系统来实现桨叶的环量控制，该控制达到了四次谐波的水平，响应速度极快。这是通过对增压室的气动控制阀、机械总距操纵系统和压缩机的同时控制来实现的。在转换过渡阶段，该系统还要控制离合器、气动刹车系统以及定位指标系统（Positioning Index System）。
用于如此高频的飞行控制的革命性计算机是由美国联合技术公司的汉密尔顿标准部门研制的。在当时，这可谓是除了航天飞机的系统之外，同类系统中最复杂的了。
在原型机的研制中，研发团队计划打造一种“可变性的发动机”，该发动机既能为旋翼系统和压缩机提供轴向动力，也能为高速飞行提供推力，还能够通过合理的操纵在两者之间微调。下图展示了这种发动机的概念。在该设计中，可变的进气导片能够操纵改变发动机输出轴功率或是推力。
图——“可变性发动机”概念的截面示意图
在西科斯基忙着制造X翼飞行器的时候，NASA（美国国家航空宇航局）和DARPA（美国国防部先进研究计划局）资助通用电气发展了GE CEST TF34可变形发动机。1984年到1986年之间，该发动机被顺利研制成功，并在NASA的路易斯中心进行了充分的测试。它是由TF-34-400B发动机改进的，在进气口叶片开启时最大能够提供3600公斤的推力，在进气口叶片完全关闭时则最大能提供4650轴马力和750公斤推力。
图——通用电气TF-34可变形发动机在NASA路易斯中心进行测试
RSRA X-Wing的总体布局
图——旋翼系统研究飞行器架装X型主旋翼之后的三视图
其技术指标如下所示：
- 设计总重——10886公斤
- 旋翼直径——15.54米
- 桨叶片数——4
- 桨叶弦长——1.03米
- 桨盘载荷——58.59千克/平方米
验证演示飞行器的概念设计
随着X翼飞行器的部件逐步完成，西科斯基设计团队开始着手进行验证演示机的概念设计（也就是不再加装在S-72旋翼系统研究飞行器上了）。除了前文所述的采用可变形发动机同时实现驱转旋翼、压缩机和提供推力之外，西科斯基还设计了另一种配备传统涡轴发动机的概念版本，该版本中机身两侧加装短翼，短翼翼尖加装推进螺旋桨，常规涡轴发动机同时驱动主旋翼和推进螺旋桨来实现多种模式的飞行。
图——配备推进螺旋桨的概念设计图
图——配备推进螺旋桨的总体布局三维图
生产型飞行器的概念设计
西科斯基同时也为X翼飞行器生产型号进行了多种概念设计，其中比较出名的一种是为美国海军设计的版本（西科斯基和美国海军及海军陆战队关系一向很铁），该设计能够在海军的DD963级别的驱逐舰的甲板上起降。在美国海军的设想中，X翼飞行器将能够执行那些需要高速机动并且也需要低速徘徊飞行和悬停的任务，比如说超视距瞄准、侦察和紧急搜救。
该型概念机的主旋翼直径为15.24米，配备两台通用电气GE-CTSF-34高旁通风扇发动机。起飞重量约13608公斤。反扭矩的平衡由尾部的一个矢量喷嘴引导发动机推力来提供。其设计概念如下图所示。
图——X翼飞行器的海军版本概念图
图——X翼飞行器的海军版本的总体布局三视图
X-Wing项目是美国在探索未来旋翼飞行器之途中鲜有的成功克服了所有技术挑战的项目，其他诸如夏延、科曼奇等或多或少都碰上了种种技术难题，但是三者相似之处是，最终都碰上了财政问题。其实，新概念到底好、还是不好，理论分析、计算或能略窥门径，但是终究还是要通过实打实的制造、测试才能认清的，即便最后失败了，整个过程中积累的经验技术不也非常宝贵吗？与诸君共勉。
图——X翼的徽标“The Shape of Wings to Come”（此句饱含西科斯基公司的雄心壮志，在下才疏，不知如何翻译才能得其气魄，愿闻诸君赐教）
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