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時(shí)間:2010-10-21 11:52來(lái)源:藍(lán)天飛行翻譯 作者:admin
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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
旋翼飛行原理
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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
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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。bbs
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
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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,用于在懸停或直升機(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(mǎn)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“魚(yú)鷹”雜談。6Z+x,o&b o*b7z
貝爾 XV-15 在懸停中 / XV-15 在平飛中
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XV-15 在起飛
為了盡可能減小迎風(fēng)阻力,傾轉(zhuǎn)旋翼的旋翼直徑應(yīng)該在不影響直升機(jī)狀態(tài)下的性能的前提下盡可能減
小。但較小的旋翼不可能不影響直升機(jī)狀態(tài)的性能,最突出的就是所謂“渦流環(huán)”現(xiàn)象。直升機(jī)在快速下
降過(guò)程中,要使旋翼進(jìn)入自己的下洗氣流,或下洗氣流造成的渦流,旋翼和周?chē)諝庵g的相對(duì)氣流方向
和相對(duì)速度出現(xiàn)本質(zhì)變化,可能出現(xiàn)“打滑”而失去升力,這時(shí)候越是增加旋翼功率,打滑越嚴(yán)重,這就
是所謂的“渦流環(huán)”現(xiàn)象。常規(guī)直升機(jī)也會(huì)出現(xiàn)“渦流環(huán)”現(xiàn)象,但小直徑的旋翼更容易進(jìn)入這一狀態(tài)。
V-22 在試飛中幾次引人注目的墜機(jī),大多出自這個(gè)原因。在懸停或直升機(jī)狀態(tài)時(shí),傾轉(zhuǎn)旋翼在理論上可以
通過(guò)控制左右發(fā)動(dòng)機(jī)的推力來(lái)控制橫滾,用旋翼的前后轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制俯仰,偏航比較難辦,可以用旋翼下洗
氣流作用在機(jī)翼的襟翼上,輔以一定的橫滾作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。但事實(shí)上,增減發(fā)動(dòng)機(jī)推力的靈敏度不夠,反映
不夠快,控制量也不夠精細(xì)。用機(jī)電控制傾轉(zhuǎn)旋翼來(lái)實(shí)現(xiàn)俯仰控制,靈敏度問(wèn)題更大,無(wú)法適應(yīng)惡劣天氣
時(shí)的飛行要求。實(shí)用化的傾轉(zhuǎn)旋翼的 V-22(及其前身 XV-15)都是采用直升機(jī)槳葉,即保留了全套直升機(jī)
的總距和周期距控制,而不是只可以調(diào)節(jié)槳距的螺旋槳,所以直升機(jī)狀態(tài)的 V-22 的操控和直升機(jī)無(wú)異。
在以螺旋槳-旋翼為基礎(chǔ)的垂直/短距起落飛機(jī)中,傾轉(zhuǎn)旋翼是最成熟的方案。美國(guó)的 V-22 在飽經(jīng)千難萬(wàn)
險(xiǎn)之后,終于開(kāi)始量產(chǎn)。$\#s
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直升機(jī)狀態(tài)前飛中的 V-22 在空投傘兵
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V-22 的半剛性旋翼清晰可見(jiàn) / V-22 的寬弦、大彎度、無(wú)鉸、無(wú)軸承槳葉清晰可見(jiàn)
起飛、著陸時(shí),襟翼放下,最大限度地減小對(duì)下洗氣流的遮擋 / 為了適合上艦的需要,V-22 的旋翼可
以折疊,機(jī)翼還可以橫轉(zhuǎn)90 度,和機(jī)體平行,以節(jié)約占地空間
V-22 著艦試驗(yàn),一側(cè)旋翼在甲板上空、一側(cè)旋翼在舷外時(shí),兩側(cè)升力不均勻,容易造成事故。一架接一架
緊接著快速降落時(shí),前面飛機(jī)造成的空氣渦流容易使后面的飛機(jī)進(jìn)入危險(xiǎn)的“渦流環(huán)”狀態(tài)(vortex
ring),造成旋翼吃不上勁,導(dǎo)致墜機(jī) / 這是在兩棲登陸建“塞班”號(hào)機(jī)艙內(nèi)的情景
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V-22 的性能被說(shuō)得如此出眾,人們不禁疑惑,為什么總統(tǒng)的“海軍陸戰(zhàn)隊(duì)一號(hào)”要選新機(jī)時(shí),沒(méi)有選
V-22?
貝爾在 V-22 的成功之后,向兩條戰(zhàn)線出擊,一是將傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)用于無(wú)人機(jī),以最大限度地利用其
垂直起落和速度、航程上的優(yōu)勢(shì),二是將傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)推向民航市場(chǎng)。早先雄心勃勃的中短程支線客機(jī)看
來(lái)一時(shí)還難以實(shí)現(xiàn),但小型公務(wù)機(jī)已經(jīng)開(kāi)始了,貝爾和意大利的 Agusta 合作,正在研制 BA-609,其垂直
起落的能力和速度、航程將對(duì)大公司、政府機(jī)構(gòu)的要員從城市中心到城市中心的空中旅行有很大的誘惑力。
歐洲從 80-90 年代開(kāi)始,也展開(kāi)了傾轉(zhuǎn)旋翼的研究。法、德合作的 Eurotilt 和英、意合作的 Eurofar 最
 
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