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直升机原理详解

时间:2011-04-05 10:12来源:蓝天飞行翻译 作者:航空 点击:


 
采用喷气翼尖最著名的还是 Fairey Rotodyne,本来是很有潜力成为中短途城市航运的主力的

Fairey Rotodyne 在飞行中的雄姿 / Rotodyne 在一开始接到很多航空公司的意向订货,但英国的“国航”BAE 最终没有下订单,别的意向订货也在一夜之间蒸发了,堪称是“协和”式的前奏
 
Fairey 被 Westland 收购后,由于英国政府资金不足,英国空军和英国“国航”的订单不到位,在成功的试飞后下马了,设计资料、工具、样机全部销毁,今天只能在画上自慰了
 
美国的 Groen Brother 公司是旋翼机的最新热衷者,Groen Brothers 向美国军方建议,用 C-130 一级的机身,配以带喷气翼尖的旋翼系统,实现垂直起落

Groen 还想诱惑海军,用作航母上的运输机 / Groen Brothers 也在向森林灭火部门推销这个方案
限制直升机速度的一个重要因素是旋翼桨叶的挥舞,桨叶的惯性在不断地挥舞中增加了机械振动,铰链的磨损(或弹性元件的疲劳)使直升机的可靠性总是不如固定翼飞机。常规直升机的柔性桨叶虽然是非常规机动成为可能,但柔性的桨叶也限制了直升机的机动性,难于像固定翼飞机一样做迅猛的滚翻、拉起、俯冲、盘旋动作,过于激烈的机动动作可能使桨叶和机体碰撞,严重危害飞行安全。刚性桨叶的限制要小得多,采用刚性桨叶的直升机或许有这样、那样的问题,但都具有比常规直升机远为出色的机动性。为此,刚性桨叶一直是直升机研究的一个目标。洛克希德“夏延”的下马给刚性桨叶的发展蒙上阴影,但刚性桨叶的研究并没有就此偃旗息鼓,近来又柳暗花明的迹象。  为了大幅度提高直升机性能,美国从 70 年代开始,进行了一系列直升机研究机项目。西科斯基的“前行桨叶概念”(Advancing Blade Concept,简称 ABC)在较早就获得成功。如前所述,刚性旋翼的一个大问题是由于前飞的相对速度叠加在旋翼旋转速度引起的非对称升力,但对于刚性的共轴反转双桨来说,两边的非对称升力叠加起来,就对称了,刚性的桨叶和桨轴吸收所有的扭力,这就是 ABC 可以免去挥舞铰的基本思路。由于刚性桨叶没有挥舞,上下旋翼可以离得很近,而没有碰撞的危险。差动式地加减上下旋翼的桨距以形成扭力差不仅形成水平方向上的转向,还由于刚性旋翼非对称升力造成横滚,进一步加速转弯过程,所以 ABC 具有异乎寻常的机动性,大大超过常规直升机。ABC 直升机有专用的推进发动机,高速平飞时,用气动舵面实现飞行控制。采用 ABC 的 S-69(军用代号 XH-59A)参加了 LHX 竞争,但技术终究不够成熟,在悬停中低头或抬头也比较困难,落选于同出于西科斯基的常规旋翼加涵道尾桨的方案,后者最终成为 RAH-66“科曼奇”,现在也下马了。
 
西科斯基 XH-59A“前行桨叶”概念研究机,用共轴反转的刚性旋翼,既抵消扭力,又抵消非对称升力
 
流线型的 S-69 蛮俊俏的
  前行桨叶在无人机的大潮中得到复苏,西科斯基的 Mariner/Cypher II 将前行桨叶和涵道风扇结合起来,动力从“碗边”通过传动轴传递,可以分别传递给上下旋翼,而不必用套筒轴驱动,大大简化机械设计和制造。理论上涵道可以改变气流方向,解决后行桨叶失速(retreating blade stall)问题,提高直升机速度。但涵道本身增加重量,更是增加迎风阻力,如果像 Mariner 那样开在中机身,还妨碍机内载荷和设备的布置。西科斯基在 Mariner 上使用前行桨叶,与其说是为了速度,不如说是为了减小旋翼直径。涵道的采用和和后行桨叶失速没有太大关系,主要是无人机整体布置上的方便,涵道结构本身容纳发动机和机载设备,加上涵道有良好的侧向隔音作用,特别有利于巷战或特种作战使用。
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