早读 | 卡曼公司被收购，半个多世纪的“交叉双旋翼”之曲已近终章
「一周热点」
1.29-2.5
在这里
看全球航空
1月19日，美国私募股权资本弧线（Arcline）投资管理公司发布公告称，将以约18亿美元的全现金方式收购卡曼（Kaman）公司。交易达成后，卡曼将成为一家私人控股公司。
如果仅看这笔交易的规模，卡曼公司并不会成为本周早读的新闻主角，但在航空技术领域，卡曼公司无疑“自带光环”，在业界近乎是交叉双旋翼技术的代名词。
所以，在卡曼公司与独树一帜的“交叉双旋翼”技术标签渐行渐远之际，让我们一起回顾这家公司的传奇历史。
卡曼公司与交叉双旋翼渐行渐远的标志性事件，是2023年1月中旬，卡曼公司宣布停止生产K-MAX直升机。
根据卡曼公司的公告，这一决定是出于消除“非增值活动”、改善财务业绩的战略。K-MAX这款单发重型“起重机”市场需求低迷、盈利能力低下，无法为公司提供引人注目的增长机会，停产K-MAX将为公司每年节省约2500万美元的开支。
K-MAX直升机的生产分布在卡曼的多座工厂，如美国佛罗里达州杰克维尔的工厂生产机身，康涅狄格州布卢姆菲尔德的工厂负责生产零部件并完成最终的装配总装。
特别的“交叉双旋翼”
交叉双旋翼技术最早的应用是在二战期间，即德国安东·弗莱特纳（Anton Flettner）开发的Fl 265和在此原型机上改进量产的Fl 282“蜂鸟”直升机。
二战末期，Fl 282“蜂鸟”被苏联和美国收缴。飞机设计师弗莱特纳则被美国列入“回形针”计划。一些非官方的资料介绍称，弗莱特纳赴美后受邀加入卡曼公司成为其首席设计师。但作为当事方，不论是弗莱特纳本人的履历还是卡曼公司公开的技术发展介绍，均未提到这段经历。
弗莱特纳站在一排Fl 282“蜂鸟”直升机前。该机曾作为德国海军的舰载侦察机、火力校射机。
战后采用美军涂装的“蜂鸟”在美国进行飞行测试。
公开信息显示，弗莱特纳在美国的14年，主要为美国陆军、美国空军和美国海军开展研究项目。这张照片中，弗莱特纳（左二）右边的是冯·布劳恩（左一），曾任纳粹德国V2火箭总设计师，后成为美国总统空间科学顾问，主持了登月火箭“土星”5号的研制。
卡曼公司创始人查尔斯·休伦·卡曼（Charles Huron Kaman）于1940年从美国天主教大学毕业，获得航空工程学士学位的他加入了老牌螺旋桨制造商汉密尔顿标准公司（现已并入柯林斯宇航）的螺旋桨性能部门，在那里他结识了“现代直升机之父”伊戈尔·西科斯基。
但显然，二人的直升机技术路线有鲜明差异，卡曼的想法是使用“伺服襟翼”，而不是西科斯基的倾斜器来控制桨距。卡曼认为，直升机不需要尾部螺旋桨，而应使用“交叉双旋翼”。
查尔斯·卡曼的标准宣传照之一。背景中的HTK-1和HOK-1最终演化成为装备美国空军、海军、海军陆战队的HH-43“哈士奇”。
作为吉他爱好者，查尔斯·卡曼还创立了奥威逊（Ovation）吉他公司，使用碳纤维复合材料来制造圆背吉他。
卡曼的“新概念”直升机无法获得汉密尔顿标准公司的认可，随后他决定离职，创建自己的公司——1945年底，卡曼在康涅狄格州西哈特福德的家中车库创立了卡曼公司。
13个月后，采用交叉双旋翼技术的K-125首飞，在此基础上发展了K-190和K-225。在K-225基础上推出的HTK-1、HOK-1和HUK，最终演化成了装备美国空军、海军、海军陆战队的HH-43“哈士奇”（于1954年4月首飞）。
“哈士奇”的最初主要用途是部署在空军基地，作为消防和救援机，但在越南战争中，“哈士奇”被广泛使用，用作空中搜索和救援平台。据统计，它所承担的救援任务量比同期所有其他直升机的救援任务总和还要多。
1968年，越南金兰湾美国空军基地内的“哈士奇”正协助进行消防演习。在类似的消防作业中，该机腹部吊挂着灭火罐，载着消防员第一时间赶到火场。
在卡曼的理念中，交叉双旋翼直升机省去了尾桨装置，省去了尾桨带来的功率损失，在机体中也就不需要设置尾桨传动轴、减速器等。这让直升机的结构更简单、维护和可靠性更高。
从“哈士奇”到K-MAX
HH-43“哈士奇”直升机家族，成为了第一批实用直升机中的代表性机型。
相比于常规的单旋翼+尾桨直升机来说，以HH-43“哈士奇”为代表的交叉双旋翼直升机，突出优势是交叉布置双旋翼所产生的升力对称，且集中在重心周围，由此悬停性能好、稳定性高、下洗气流小，悬停作业中的操作精度高，很适宜执行起重、吊挂等作业。
这也塑造了“哈士奇”的后辈K-MAX直升机的主要用途：在建筑、林业和消防等行业中作为“重载”“起重”直升机来使用。
卡曼公司官网对K-MAX的宣传，凸显该机具备最高效的升力-燃油比，以及出色的高原作业能力，实用升限高、高原减载小。
20世纪90年代诞生的K-MAX直升机，最惊人的性能是虽然其自身空重为5145磅（2334千克），却有着6千磅（2722千克）的吊挂能力，是少数几款有效载荷大于空重的直升机。
在吊挂作业中，K-MAX直升机每小时油耗仅85加仑，有着非常高效的经济性。作为交叉双旋翼直升机，其无尾桨、无传动的特性在K-MAX上的进一步体现是无液压系统。
直升机旋翼升力大小的改变通常通过改变旋翼的桨矩来实现，在K-MAX上桨距操纵是通过旋翼上的“伺服襟翼”系统来实现的。
它是通过气动力来调整桨叶角度，从而改变桨距，这一过程中不需要液压系统来助力。由此，造就了卡曼K-MAX直升机的维护性更好、故障率更低、可靠性更高。加之它的无寿命机体设计、不需要定检，可全天候待命，因此出勤率也很高。
K-MAX直升机桨叶上类似于固定翼飞机上升降舵的“伺服襟翼”系统。
但上述种种长处，并未转化为K-MAX直升机的销量长红。
自1994年首次交付以来，K-MAX仅交付60架，且这一过程还经历了曲折的停产和复产。
卡曼公司最初在1991年至2003年间生产了38架K-MAX，随后因需求疲软而停产；2016年市场复苏，卡曼公司又恢复了K-MAX的生产，但这种复苏并未持续很久。
缺点和优点同样鲜明
时至今日，交叉双旋翼直升机依旧是直升机领域较为小众的技术。之所以没有获得广泛研究和市场增长，肯定有其“先天不足”之处。
首先，交叉双旋翼直升机因为两旋翼并列，其桨毂气动阻力更大，影响了飞行速度。相比常规构型的直升机，K-MAX的飞行速度慢了一大截。
K-MAX在外挂作业条件下的最大巡航速度148.2千米/时，空载条件下的最大飞行速度也只是185.2千米/时；而H215/AS332“超级美洲狮”的最大巡航速度277千米/时，UH-60“黑鹰”为282千米/时。
HH-43“哈士奇”直升机飞行员评价其为，速度很慢、震动也比较大，普通直升机飞行员并不能一上手就能驾驭它。
其次，技术构型决定了交叉双旋翼直升机在操纵方式上与单旋翼+尾桨的直升机有所不同，外在的体现就是“它可能是一款普通直升机飞行员不能随意爬上去就能飞走的直升机”。
K-MAX飞行员需要专门经过一段时期的机型改装训练。而K-MAX的“纯机械”驾驶体验，也不免让初登该机的飞行员一时“手足无措”。
瑞士Rotex直升机公司将K-MAX用于伐木和运输作业，以及一些建设施工中的吊装作业。
Rotex直升机公司的K-MAX飞行员曾这样讲述通过“哈士奇”来学飞交叉双旋翼直升机、初次驾驶K-MAX的经历：
“震惊于这款直升机的摇摇晃晃”“这是一种非常奇怪的感觉，从未在其他机型上体验过”“第一次飞行课结束后，我就筋疲力尽了，很失望。但好在随着我继续训练，我慢慢学会欣赏了这架直升机的品质”“要么你喜欢K-MAX，要么你讨厌它，因为它与其他直升机不一样！”“一些飞行员驾驶这架直升机几个月后就决定退出了。”
昙花一现的重型物资补给市场
优缺点鲜明的K-MAX，为重载、吊挂作业而生的K-MAX，注定了在垂直细分市场下的需求有限、销量不大。
而卡曼公司也一直在竭力开拓K-MAX的衍生型号和应用场景，这其中的重点就是开发K-MAX的无人型。卡曼公司预计，无人型的使用场景包括在森林火灾、自然灾害，化学、生物或放射性环境中，执行危险任务；也可以作为军用型号，在战场上运送重型物资。
早在20世纪50年代，卡曼公司就曾探索无人直升机，“一名从未驾驶过任何类型飞行器的卡曼员工通过该系统使无人直升机起飞，机动并成功着陆。”照片中可以看到，出于飞行器安全的考虑，直升机仍设置了安全员在直升机上的驾驶位。
卡曼公司和洛克希德·马丁公司联手向美国军方推介K-MAX的无人版。
2007年，卡曼公司和洛克希德·马丁公司签署合作协议，推出K-MAX多任务无人直升机。它有自主飞行、遥控和有人驾驶三种模式，并最终于2011年至2014年间被部署在阿富汗战场上。
美国海军陆战队验证测试的2架无人版K-MAX，则被用于执行补给运送任务，并在3年内执行了数千次物资运送任务（大部分任务还是在夜间），运送了超过450万磅（2000多吨）的货物。
在这些验证测试和积累的基础上，卡曼公司随后推出了面向民用市场的K-MAX“泰坦”（Titan）无人型。
这套系统虽然得到了美国联邦航空管理局（FAA)认证，获准可以由用户来在新的和二手的“卡曼”直升机上改装，卡曼公司也于2021年4月宣布了“泰坦”的首飞成功。不过，后续几年里K-MAX“泰坦”的市场之路毫无起色。而与其相伴的“泰坦”将如何融入空域管理等问题时至今日依然悬而未决。
和卡曼的货运无人机一起飞行的K-MAX“泰坦”，向海上钻井平台吊挂运送重型物资。
新的市场主推产品
时隔多年再次回顾，K-MAX无人机之后，无人直升机补给作业一直没有成为美军的主流需求。
结合近年来美国多军兵种推动的“无人货运”计划来看，在眼下使用无人机补给作业（特别是重型物资补给）正在逐步成为常态之际，卡曼的K-MAX“泰坦”也早已不是唯一可选的机型，甚至交叉双旋翼构型之下优异外挂吊装能力也已不是问题的“最优解”了。
虽然近年来航空业界出现了多个采用交叉双旋翼构型的无人直升机，但今日卡曼公司官网上重点展示的货运无人机（KARGO UAV）已不是交叉双旋翼，而是四旋翼构型。
而随着K-MAX的宣布停产，卡曼公司与“交叉双旋翼”的这段传奇似乎已经迎来了终章。
航空技术领域的一些研究文献称，交叉双旋翼技术的未来方向一方面是无人直升机，另一方面是“复合构型”，在其尾部加装推力装置，以弥补飞行速度不高的先天劣势。
交叉双旋翼技术至今未能从小众走向大众，没有成为今天直升机的主流构型，而全球直升机巨头也未对该技术进行跟进……这些现象，说到底牵涉到了“装备哲学的”问题。
也就是说，卡曼公司并没有什么“绝学”，能够攻克其他公司无法攻克的技术难点。更多的原因还是，在市场需求的综合考量下，交叉双旋翼技术的“利”小于“弊”，在多条直升机技术路线的竞争中，它成为了被放弃的那条。
但同时，也作为“少有人走的那条路”，而成就了卡曼公司的这段“一招鲜吃遍天”的技术传奇。
20世纪50年代末，卡曼公司为美国海军开发的SH-2“海精灵”舰载直升机，改进型SH-2G“超级海精灵”装备了美国、澳大利亚、埃及、新西兰、波兰、秘鲁、波兰等国海军。
而卡曼公司的创始人查尔斯·卡曼，似乎早已意识到交叉双旋翼直升机难以做大做强，卡曼这家公司早在既有在直升机业务上“回归主流”、为美国海军开发了常规构型的SH-2“海精灵”/SH-2G“超级海精灵”舰载直升机，也早早走上了多元化发展之路。
现在，卡曼公司业务已经涵盖超精密微型滚珠轴承、弹簧密封件、弹簧和触点等零部件的制造，军民用固定翼飞机直升机的金属和复合材料复杂航空结构的转包生产等领域。
排版：陈奕煊
文案 | 策划 ：郑宇航
编审 | 监制：武晨、王兰
看航空融媒体工作室出品
点击卡片即可获取全文
重返飞艇时代？绿色环保的大型货物运输利器即将到来