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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貝爾當然不會把傾轉(zhuǎn)旋翼的概念只用在載人飛機上，在如火如荼的無人機領(lǐng)域，貝爾也推出了采用傾轉(zhuǎn)旋翼的“鷹眼”（Eagle Eye） / “鷹眼”預計要和海軍或海岸警衛(wèi)隊的艦船配合行動，所以有很高的上艦要求 盡管 V-22 在研制過程中遇到嚴重的問題，美國軍方對用具有垂直/短距起落能力的運輸機作為戰(zhàn)術(shù)空運主力的概念依然不肯放棄，在 V-22 尚未大規(guī)模服役時，已經(jīng)開始對更大型垂直/短距起落運輸機的研制，貝爾的方案自然是 V-22 的延伸：采用四旋翼的傾轉(zhuǎn)旋翼方案，即所謂 quad tilt rotor。值得注意的是，傾轉(zhuǎn)旋翼的發(fā)動機通常都是成雙布置的。除非在機頂重心處安裝一根很高的桅桿，傾轉(zhuǎn)旋翼基本不可能是單旋翼的。 貝爾提出的四旋翼傾轉(zhuǎn)旋翼（Quad Tilt Rotor，簡稱 QTR）方案，用于擔當美軍戰(zhàn)場空運的主力 / 媒體為新飛機的名字都想好了：V-44，盡管軍方并沒有這樣的命名 四旋翼盡管順理成章，但平飛時前后旋翼之間相互之間的氣動干擾可能會很嚴重，尤其是機動飛行的時候，后發(fā)動機也要避開前發(fā)動機的尾流 / QTR 可以用于在城市中心機降“重型部隊”（相對空降兵來說） QTR 的結(jié)構(gòu)想象圖，傳動軸不僅要左右同步，前后也要同步，復雜性和重量肯定要增加 QTR 是和 Groen Brothers 的 Gyrolifter 競爭，當然也不會忘了海軍型 / 四旋翼傾轉(zhuǎn)旋翼運輸機的另一個方案 NASA 還在研究更大型的 QTR，用于民航 螺旋槳可以看成小直徑、寬弦、大彎度的剛性旋翼，除了槳距以外，沒有揮舞鉸、擺振鉸之類的，只是螺旋槳一般比剛性旋翼的直徑小一點就是了。不過直徑小，對減小前飛阻力具有不可置疑的好處。只要能夠滿足垂直起落要求，用螺旋槳代替旋翼是傾轉(zhuǎn)旋翼的一個自然的延伸，Curtis-Wright 就是這方面的先驅(qū)。Curtiss-Wright 是航空先驅(qū) Glenn Curtiss 和 Wright 兄弟的公司合并的結(jié)果，50 年代時已經(jīng)落后于噴氣時代，但在螺旋槳領(lǐng)域還是一方好漢。傾轉(zhuǎn)的螺旋槳稱為 tilt prop。螺旋槳需要較高的轉(zhuǎn)速才能產(chǎn)生足夠的推力，這對小直徑剛性的槳葉不成問題。不過 Curtiss-Wright 的研究機沒有發(fā)展到 V-22 的階段，估計快速下降時，會有更嚴重的“渦流環(huán)”問題。但是 Curtiss-Wright 的螺旋槳還有玄機在里面。普通螺旋槳是針對迎面氣流的，如果把螺旋槳略微向上傾斜一點，下行的槳葉相對迎面氣流的迎角增加，上行槳葉的迎角減小，這樣下行槳葉產(chǎn)生向下的劃動大于上行槳葉產(chǎn)生向上的劃動，產(chǎn)生所謂“軸向升力”（radial lift），可以減小機翼面積，有螺旋槳產(chǎn)生部分升力。這里要注意的是，螺旋槳抬起來一點，傾瀉的推理矢量本身就產(chǎn)生一點向下的升力分量，但軸向升力比這點升力分量要大很多。為了最大限度地實現(xiàn)軸向升力，螺旋槳的槳葉應(yīng)該是寬弦、大彎度的。Curtiss-Wright 先研制 X-100 研究機，特意設(shè)計了出奇地小的機翼，以證明軸向升力的概念。不過要是現(xiàn)垂直起落，還是要老老實實把發(fā)動機豎起來，推力朝下。在向軍方游說假如下面還要提到的三軍聯(lián)合直升機計劃后，空軍同意投資，這以后Curtiss-Wright 在已經(jīng)部分完成的 M-200 試驗機基礎(chǔ)上，大規(guī)模展開四發(fā)動機的 X-19 的研制，采用四個角落的四臺發(fā)動機的差動升力控制橫滾和俯仰姿態(tài)，螺旋槳的差動扭力控制偏航。試飛中，控制反應(yīng)不夠靈敏，控制力矩不足，但機械可靠性是最大的問題，主齒輪箱的壽命只有 50 小時，發(fā)動機的傾轉(zhuǎn)機構(gòu)只有 15 小時的壽命。在 50 個起落的試飛中，留空時間一共只有 4 小時，計劃在 4 個月后放棄了。 Curtiss Wright X-100 是 X-19 的先驅(qū)，只有兩臺發(fā)動機，采用導至機尾的發(fā)動機廢氣噴管提供姿態(tài)控制，效果不好 |
