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

　　“蜻蜓”的鴨式布局為旋翼和機翼的關(guān)系提供了一個新思路。機翼可以在平飛中為旋翼卸載，但機翼對旋翼的下洗氣流造成遮擋也是不爭的事實，鴨式布局把機翼和旋翼的位置錯開來，互不遮擋，如果沒有胃口直接上兩用旋翼-機翼，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，在技術(shù)上沒有太了不起的困難，但可以成就一架相當(dāng)先進的直升機，如果沒有胃口直接上這樣布局的載人直升機，至少可以從無人直升機開始。從復(fù)合直升機，到直升-旋翼機，到可鎖定的旋翼-機翼，這是一條從直升機向固定翼飛機過渡的路徑。與此對應(yīng)，當(dāng)然也有一條從固定翼飛機向直升機過渡的路徑。如果能使固定翼飛機的推進裝置改變方向，不就能實現(xiàn)垂直起落了嗎？　　貝爾的 XV-3 是采用傾轉(zhuǎn)動力的固定翼飛機的先驅(qū)之一。XV-3 的處在翼尖的發(fā)動機是固定的，但驅(qū)動旋翼的槳軸可以傾轉(zhuǎn)，所以叫傾轉(zhuǎn)軸（tile shaft）。平飛時，旋翼向螺旋槳飛機一樣驅(qū)動飛機，垂直起落和懸停時，旋翼通過槳軸向上偏轉(zhuǎn) 90 度。為了保持直升機狀態(tài)的飛行控制，XV-3 的旋翼是和直升機一樣的柔性旋翼，具有全套的總距和周期距控制。XV-3 的動力不足，無法在超出地面效應(yīng)的高度懸停，作為直升機的功效有限，但 XV-3 證明了將直升機和固定翼飛機結(jié)合起來的可能性，為貝爾日后爭取到 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)動機不轉(zhuǎn)動，旋翼的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，所以稱 tilt shaft，日后成為 V-22 的重要先驅(qū) / 以直升機狀態(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 競爭落選的 Transcendental 1G，這是由從 Piasecki 分出來的一批人設(shè)計的

XV-3 從直升機狀態(tài)向固定翼飛機狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程

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）XV-21，同樣是 Tilt Shaft
　　貝爾對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 和美國軍方合作，研制了采用半剛性槳葉的 XV-15。XV-15 的發(fā)動機艙和旋翼一起傾轉(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，帶動后行側(cè)槳葉的自然降落和超前。很神妙的設(shè)計，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），估計就是在萬向接頭外包覆一個剛性的整流罩，所有槳葉和整流罩剛性連接。

槳葉和槳轂的經(jīng)典的分立鉸鏈式連接，揮舞鉸、擺振鉸“五毒俱全” / 緊湊一點的重合式鉸鏈連接

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) / 從蹺蹺板進一步發(fā)展而來的萬向接頭式連接，估計貝爾的半剛性旋翼就是在萬向接頭外包覆一個剛性的整流罩
　　貝爾的半剛性旋翼保留了直升機的總距和周期距控制，用于在懸�；蛑鄙龣C飛行狀態(tài)時的飛行控制。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，飛行試驗遠遠超過簡單的懸停、平飛和直升機-固定翼飛機之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等概念證明型的試飛科目，而是進入了演習(xí)場、兩棲登陸艦等接近實戰(zhàn)的條件下的試驗。美國軍方對實驗結(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“魚鷹”項目。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)型運輸機，V-22 故事的細節(jié)請看

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