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直升機(jī)原理詳解

時(shí)間：2011-04-05 10:12來(lái)源：藍(lán)天飛行翻譯 作者：航空 點(diǎn)擊：次

　　“蜻蜓”的鴨式布局為旋翼和機(jī)翼的關(guān)系提供了一個(gè)新思路。機(jī)翼可以在平飛中為旋翼卸載，但機(jī)翼對(duì)旋翼的下洗氣流造成遮擋也是不爭(zhēng)的事實(shí)，鴨式布局把機(jī)翼和旋翼的位置錯(cuò)開(kāi)來(lái)，互不遮擋，如果沒(méi)有胃口直接上兩用旋翼-機(jī)翼，將“蜻蜓”的鴨式布局、Piasecki 的涵道螺旋槳和 S-69 的 ABC 槳葉結(jié)合起來(lái)，在技術(shù)上沒(méi)有太了不起的困難，但可以成就一架相當(dāng)先進(jìn)的直升機(jī)，如果沒(méi)有胃口直接上這樣布局的載人直升機(jī)，至少可以從無(wú)人直升機(jī)開(kāi)始。從復(fù)合直升機(jī)，到直升-旋翼機(jī)，到可鎖定的旋翼-機(jī)翼，這是一條從直升機(jī)向固定翼飛機(jī)過(guò)渡的路徑。與此對(duì)應(yīng)，當(dāng)然也有一條從固定翼飛機(jī)向直升機(jī)過(guò)渡的路徑。如果能使固定翼飛機(jī)的推進(jìn)裝置改變方向，不就能實(shí)現(xiàn)垂直起落了嗎？　　貝爾的 XV-3 是采用傾轉(zhuǎn)動(dòng)力的固定翼飛機(jī)的先驅(qū)之一。XV-3 的處在翼尖的發(fā)動(dòng)機(jī)是固定的，但驅(qū)動(dòng)旋翼的槳軸可以?xún)A轉(zhuǎn)，所以叫傾轉(zhuǎn)軸（tile shaft）。平飛時(shí)，旋翼向螺旋槳飛機(jī)一樣驅(qū)動(dòng)飛機(jī)，垂直起落和懸停時(shí)，旋翼通過(guò)槳軸向上偏轉(zhuǎn) 90 度。為了保持直升機(jī)狀態(tài)的飛行控制，XV-3 的旋翼是和直升機(jī)一樣的柔性旋翼，具有全套的總距和周期距控制。XV-3 的動(dòng)力不足，無(wú)法在超出地面效應(yīng)的高度懸停，作為直升機(jī)的功效有限，但 XV-3 證明了將直升機(jī)和固定翼飛機(jī)結(jié)合起來(lái)的可能性，為貝爾日后爭(zhēng)取到 XV-15 乃至 V-22 的合同至關(guān)重要。

以固定翼狀態(tài)飛行的貝爾的 XV-3，發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，旋翼的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以稱(chēng) tilt shaft，日后成為 V-22 的重要先驅(qū) / 以直升機(jī)狀態(tài)飛行的 XV-3

XV-3 在懸停狀態(tài)，由于功率不足，XV-3 不能在超出地面效應(yīng)以上的高度懸停 / 與貝爾 XV-3 競(jìng)爭(zhēng)落選的 Transcendental 1G，這是由從 Piasecki 分出來(lái)的一批人設(shè)計(jì)的

XV-3 從直升機(jī)狀態(tài)向固定翼飛機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程

和貝爾 XV-3 的技術(shù)相似，Transcendental 1G 也是采用傾轉(zhuǎn)軸 / Vertol（以 CH-46、CH-47 出名，后為波音收購(gòu)）XV-21，同樣是 Tilt Shaft
　　貝爾對(duì)柔性槳葉的局限清楚得很，在 70 年代，以 XV-3 的研究結(jié)果為基礎(chǔ)，和 NASA 和美國(guó)軍方合作，研制了采用半剛性槳葉的 XV-15。XV-15 的發(fā)動(dòng)機(jī)艙和旋翼一起傾轉(zhuǎn)，所以成傾轉(zhuǎn)旋翼（tilt rotor）。半剛性槳葉可算是貝爾的看家本領(lǐng)了，當(dāng)年紅透直升機(jī)世界半邊天的 UH-1，就是采用半剛性的雙葉旋翼，槳葉和槳轂剛性連接，但槳轂和槳軸通過(guò)蹺蹺板軸承柔性連接，利用前行側(cè)槳葉的自然升起和滯后，帶動(dòng)后行側(cè)槳葉的自然降落和超前。很神妙的設(shè)計(jì)，可惜只能用于雙葉旋翼。貝爾將蹺蹺板的原理推廣到三葉（理論上也可以更多片槳葉），估計(jì)就是在萬(wàn)向接頭外包覆一個(gè)剛性的整流罩，所有槳葉和整流罩剛性連接。

槳葉和槳轂的經(jīng)典的分立鉸鏈?zhǔn)竭B接，揮舞鉸、擺振鉸“五毒俱全” / 緊湊一點(diǎn)的重合式鉸鏈連接

雙葉槳葉特有的蹺蹺板式連接，省卻了揮舞鉸和擺振鉸，貝爾的經(jīng)典之作 UH-1 和 AH-1 就是用這種結(jié)構(gòu) / 從蹺蹺板進(jìn)一步發(fā)展而來(lái)的萬(wàn)向接頭式連接，估計(jì)貝爾的半剛性旋翼就是在萬(wàn)向接頭外包覆一個(gè)剛性的整流罩
　　貝爾的半剛性旋翼保留了直升機(jī)的總距和周期距控制，用于在懸�；蛑鄙龣C(jī)飛行狀態(tài)時(shí)的飛行控制。貝爾還采用了寬弦、大彎度的槳葉，是槳葉最大限度地在前飛時(shí)接近常規(guī)螺旋槳的特性。XV-15 引起了軍方極大的興趣，飛行試驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)簡(jiǎn)單的懸停、平飛和直升機(jī)-固定翼飛機(jī)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等概念證明型的試飛科目，而是進(jìn)入了演習(xí)場(chǎng)、兩棲登陸艦等接近實(shí)戰(zhàn)的條件下的試驗(yàn)。美國(guó)軍方對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)滿意，這直接導(dǎo)致最終的四大軍種聯(lián)合研制的 V-22“魚(yú)鷹”項(xiàng)目。V-22 是歷史上第一架也是僅有的一架可以垂直/短距起落的量產(chǎn)型運(yùn)輸機(jī)，V-22 故事的細(xì)節(jié)請(qǐng)看

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