直升機原理詳解
時間：2011-04-05 10:12來源：藍天飛行翻譯 作者：航空 點擊：次
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采用噴氣翼尖最著名的還是 Fairey Rotodyne，本來是很有潛力成為中短途城市航運的主力的 Fairey Rotodyne 在飛行中的雄姿 / Rotodyne 在一開始接到很多航空公司的意向訂貨，但英國的“國航”BAE 最終沒有下訂單，別的意向訂貨也在一夜之間蒸發(fā)了，堪稱是“協和”式的前奏 Fairey 被 Westland 收購后，由于英國政府資金不足，英國空軍和英國“國航”的訂單不到位，在成功的試飛后下馬了，設計資料、工具、樣機全部銷毀，今天只能在畫上自慰了 美國的 Groen Brother 公司是旋翼機的最新熱衷者，Groen Brothers 向美國軍方建議，用 C-130 一級的機身，配以帶噴氣翼尖的旋翼系統(tǒng)，實現垂直起落 Groen 還想誘惑海軍，用作航母上的運輸機 / Groen Brothers 也在向森林滅火部門推銷這個方案 限制直升機速度的一個重要因素是旋翼槳葉的揮舞，槳葉的慣性在不斷地揮舞中增加了機械振動，鉸鏈的磨損（或彈性元件的疲勞）使直升機的可靠性總是不如固定翼飛機。常規(guī)直升機的柔性槳葉雖然是非常規(guī)機動成為可能，但柔性的槳葉也限制了直升機的機動性，難于像固定翼飛機一樣做迅猛的滾翻、拉起、俯沖、盤旋動作，過于激烈的機動動作可能使槳葉和機體碰撞，嚴重危害飛行安全。剛性槳葉的限制要小得多，采用剛性槳葉的直升機或許有這樣、那樣的問題，但都具有比常規(guī)直升機遠為出色的機動性。為此，剛性槳葉一直是直升機研究的一個目標。洛克希德“夏延”的下馬給剛性槳葉的發(fā)展蒙上陰影，但剛性槳葉的研究并沒有就此偃旗息鼓，近來又柳暗花明的跡象。 為了大幅度提高直升機性能，美國從 70 年代開始，進行了一系列直升機研究機項目。西科斯基的“前行槳葉概念”（Advancing Blade Concept，簡稱 ABC）在較早就獲得成功。如前所述，剛性旋翼的一個大問題是由于前飛的相對速度疊加在旋翼旋轉速度引起的非對稱升力，但對于剛性的共軸反轉雙槳來說，兩邊的非對稱升力疊加起來，就對稱了，剛性的槳葉和槳軸吸收所有的扭力，這就是 ABC 可以免去揮舞鉸的基本思路。由于剛性槳葉沒有揮舞，上下旋翼可以離得很近，而沒有碰撞的危險。差動式地加減上下旋翼的槳距以形成扭力差不僅形成水平方向上的轉向，還由于剛性旋翼非對稱升力造成橫滾，進一步加速轉彎過程，所以 ABC 具有異乎尋常的機動性，大大超過常規(guī)直升機。ABC 直升機有專用的推進發(fā)動機，高速平飛時，用氣動舵面實現飛行控制。采用 ABC 的 S-69（軍用代號 XH-59A）參加了 LHX 競爭，但技術終究不夠成熟，在懸停中低頭或抬頭也比較困難，落選于同出于西科斯基的常規(guī)旋翼加涵道尾槳的方案，后者最終成為 RAH-66“科曼奇”，現在也下馬了。 西科斯基 XH-59A“前行槳葉”概念研究機，用共軸反轉的剛性旋翼，既抵消扭力，又抵消非對稱升力 流線型的 S-69 蠻俊俏的 前行槳葉在無人機的大潮中得到復蘇，西科斯基的 Mariner/Cypher II 將前行槳葉和涵道風扇結合起來，動力從“碗邊”通過傳動軸傳遞，可以分別傳遞給上下旋翼，而不必用套筒軸驅動，大大簡化機械設計和制造。理論上涵道可以改變氣流方向，解決后行槳葉失速（retreating blade stall）問題，提高直升機速度。但涵道本身增加重量，更是增加迎風阻力，如果像 Mariner 那樣開在中機身，還妨礙機內載荷和設備的布置。西科斯基在 Mariner 上使用前行槳葉，與其說是為了速度，不如說是為了減小旋翼直徑。涵道的采用和和后行槳葉失速沒有太大關系，主要是無人機整體布置上的方便，涵道結構本身容納發(fā)動機和機載設備，加上涵道有良好的側向隔音作用，特別有利于巷戰(zhàn)或特種作戰(zhàn)使用。 |
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