伸缩式单推进旋翼,喷气动力,西科斯基在20世纪40年代提出的高速直升机概念-必威体育app官网_必威体育app|首页

作者:丁尹 出品:旋翼飞翔器

引言

到上世纪40时代末,关于直升机的飞翔原理和概念得到了充沛的验证和认可,数量可观、品种繁复的以旋翼为首要升力面和操作面的直升机都进入了生产线。不少规划师们现已开端把注意力聚集到“怎么扩展直升机的速度包线”这个点上

关于惯例直升机而言,因为“周期性旋转导致的来流不对称”问题导致其飞翔速度有着无法跨越的“理论约束”,因而它们的速度一般被以为不或许超越180节(约333千米/伸缩式单推动旋翼,喷气动力,西科斯基在20世纪40时代提出的高速直升机概念-必威体育app官网_必威体育app|主页 时)。为此,其时许多直升机制作厂都开端积极探究选用共同构型的高速型旋翼飞翔器来测验打破直升机固有的理论约束。

图——西科斯基给出的燃油功率-速度评价曲线

西科斯基公司,作为有用直升机的缔造者和领头羊,天然不会在直升机陈林菠相关范畴落后于人,他们也提出了一种名为“Stowed Rotor”(收放式旋翼)的概念,这种概念最大的特色便是其旋翼只需单片桨叶,并且这单叶旋翼还可以收缩到机身内部,以便使该飞翔器“变形”为具有高速飞翔才干的固定翼飞机,而为了保证单片桨叶可以安稳旋转,工程师在该片桨叶的“对面”规划了一块恰当的“配重块”。

图——单片桨叶旋翼体系规划示意图

收放式旋翼飞翔器的前期展开

在那个航空职业粗豪展开的时代,固定翼飞机因为过度寻求速度导致其起飞和下降所需的跑道越来越长,饱尝诟病;而作为其时独具笔直起降才干的航空器——直升机——又因为巡航速度太低、航程太短而致使其使用规模适当有限。为此,工业界提出了多种所谓“可变形飞机”(或许叫做“转化式飞机”,Convertiplane)的概念,这些概念企图将直升机和飞机的特色交融到老梁故事汇全集一同,终究构成一种一同具有笔直起降才干和高速飞翔才干的复合式飞翔器。

图——转化式飞机中最闻名的大约便是倾转旋翼机了,图为贝尔前期倾转旋翼机XV-3

从上世纪40时代末开端,西科斯基公司就着手探究“收放式旋翼”的相关技能,在项目发动初期,研讨人员考虑的仍是将惯例的多片桨叶式旋翼收缩到机身内部,可是这个难度明显十分大,究竟绝大部分直升机的旋翼都会超人工鸡蛋过机头,要将其收放到机体不现实。在多轮剧烈评论之后,一个斗胆的想猪肚汤法在研讨团队中被提了出来:已然惯例旋翼行不通,为什么不测验一下只需一片桨叶的旋翼呢?

说干就干,西科斯基的工程师都是实打实的举动派,他们敲定单片桨叶调配配重块的旋翼计划之后,在1948年的8月份,把造好的新旋翼体系装到了“世界上榜首型有用直升机”西科斯基R-4进步gatebox行了飞翔测验。在测验之前,工程师们还在设想着种种或许呈现的问题——振荡过大、侧翻、脱桨诸如此类;可是伸缩式单推动旋翼,喷气动力,西科斯基在20世纪40时代提出的高速直升机概念-必威体育app官网_必威体育app|主页 ,整个飞翔测验出人意料的成服装店姓名功,除了的确存在“可接受规模内”的振荡问题之外,其他一切正常,“单桨旋翼测验”圆满成功。这一a3尺度次的成功给了研发团队极大的鼓动,鼓励他们继续推动“收放式旋翼”飞翔器的研发作业。

图——装置单桨旋翼的R-4正在进行飞翔测验

从1949年开端,西科斯基的研发团队正式开端规划收放式旋翼飞翔器的详细计划,该型飞翔器具有一副共同的旋翼体系,旋翼体系要可以为其供给满足的升力来支撑它笔直起飞,可是到了前飞阶段,该飞翔器的旋翼体系有必要要可以空中停转,然后收缩到机体内部,然后“转化为”一品种似于惯例固定翼飞机的飞翔器,直到下降阶段,再将旋翼从机体中释放出来,终究完结笔直下降。在那个时代,提出这种适当超前的“概念规划”是适当具有前瞻推奶性的,而西科斯基的工程师从这时分也现已认识到:关于未来的飞翔器而言,将笔直起降才干和高速飞翔才干结合到一同是存immence在或许的!

图——收放式旋翼飞翔器的规划三视图

惋惜的是,其时航空界的研讨首要仍是通过“制作——实验——纠错——再制作”这样的试错性方法来打造飞翔器的,这种方法关于要打造一型“未来式飞翔器”的西科斯基团队而言,明显是不适宜的,他们有必要对相关的技能和剖析手法(比如说结构受力剖析、旋翼气动载荷和振荡剖析等等)进行探究,才干在此基础上展开收放式旋翼飞翔器的研讨。为此,从1951年到1958年,西科斯基的研讨宁海团队一头扎进“技能的海洋里”,张狂探究打造一型“可变形飞机”所需求的种种技能知识和手法。这种研讨相同十分需求许多经费的支撑,美国空军便是其时西科斯基的“金主”,他们在“收放式旋翼”的概念上与西科斯基公司签署了两份研发合同,以此来支撑西科斯基女儿情歌词的研发团队继续推动相应的研讨作业。

美军的支撑,项意图发展与间断

事实上,早在50时代初,美国空军和陆军就展开了一项联合规划比赛,该比赛的意图便是从多家“转化式飞机”计划的参赛者中选出一家的计划来给予经费支撑,将其从概念规划阶段推动到原型阶段,其间包含初步规划、风洞测验和模型制作。美军其时是期望这种新式飞翔器可以用于侦查和特务使命,并且期望探究该技能是否可以使用到大型飞翔器上。通过多轮竞标,西科斯基公司的“收放式旋翼飞翔器”计划当选了,并被美军定型为XV-2,同期当选的还有麦道公司的XV-1复合式直升机和贝尔公司的XV-3倾转旋翼机。

图——麦道公司的XV-1原型机,可谓是复合式直升机的开山祖师

为了规划出布局最优的飞翔器,西科斯基的研讨团队测验了多种旋翼和推动体系。在50时代初,燃气轮机的技能姑且不成熟,受限于这一窘境,研发团队伸缩式单推动旋翼,喷气动力,西科斯基在20世纪40时代提出的高速直升机概念-必威体育app官网_必威体育app|主页 迟迟未能找到功能适宜的动力体系。研发团队也测验过喷气驱动式旋翼体系,可是因为其桨盘载荷过小而难以完结,终究也抛弃了。不过虽然西科斯基的团队许多初期规划都被抛弃,可是该机特有的单桨旋翼体系却一向保留了下来,这首要是因为关于一副要收缩到机体内部的旋翼体系而言,单片桨叶的规划确的确实是最便利的。

图——西科斯基内部代号S-57的转化式飞机概念图

通过1951年到1953的困难探究伸缩式单推动旋翼,喷气动力,西科斯基在20世纪40时代提出的高速直升机概念-必威体育app官网_必威体育app|主页 和试错之后,XV-2总算定型了,终究的规划计划本质上是一架喷气式飞机,可是附带了一套单片桨叶带额定配重的,通过高压喷气发动机驱动的旋翼体系。这样的规划可以保证旋翼可以在高速飞翔中间断滚动,并收缩到机身内部,这样一来,该机就真实意义上一同具有直升机和飞机两种飞翔器的特色了。一同为了避免旋翼在低转速的时分过度挥舞,工程师规划了一套锁死组织,可以保证其旋翼体系的挥舞铰在旋翼转速较低(低于规范速度的1/4)的情况下主动锁死,然后躲避挥舞过大的问题。可是这样一来,不死法医在挥舞铰锁死的情况下,旋翼旋转发生的力将会刚硬地传递到机身上,致使机身存在俯仰和滚转运动的趋势,这关于要空中停转和启转的飞翔器而言是适当危险的。为此西科斯基的工程师又针对性提出了一种办法:为完结空中停转,在封闭旋翼动力之后只调整旋翼的桨距,使其进入“零升力”状况,这样旋翼的型阻力就能使其逐步间断滚动,而零升力的桨叶自身不存在挥舞运动,也就不至于发生力矩传递到机身。反过来,关于零升力状况的旋翼,只需发动动力体系,让其转速超越挥舞铰锁死的临界速度,随后调整旋翼桨距就能让其从头发生升力。

图——XV-2的规划细节图

1953年的时分,西科斯基的团队完结了全尺度旋翼的制作作业,并开端进行野外测验,已验证喷气驱动的喷嘴、管道是否装置正确,一同也要对全体的气动功能和结构完整性和强度进行验证。验证完结之后,该旋翼体系被运往美国空军的赖特菲尔德基地进行风洞实验,在风洞实验中,试humping验团队对照旋翼尺度给其配了机身,以此来验证旋翼和机身之间的彼此搅扰,并且对了工程师所规划的挥舞铰锁死体系进行了全方位的测验。

图——1953黄鳝的做法年,风洞中测验的XV-2模型

实验结果表明,XV伸缩式单推动旋翼,喷气动力,西科斯基在20世纪40时代提出的高速直升机概念-必威体育app官网_必威体育app|主页 -2的计划从理论上来说是可行的,可是听话药实践工业水平却无法支撑这一超前的概念,而实伸缩式单推动旋翼,喷气动力,西科斯基在20世纪40时代提出的高速直升机概念-必威体育app官网_必威体育app|主页 际制作和操作的复杂度以及或许会研发失利的危险也让美军望而生畏,然后使他们将更多的重心转向可行性更高的XV-1和XV-3,直至终究,XV-2宣告间断。

图——虽然XV-2终究失利了,可是西科斯基的工程师仍在陈述中表章丘示“收放式旋翼”是一种通过验证的切实可行的计划


​虽然西科斯基公司的这一规划十分优异,可是因为其时的工业制作技能和动力传动体系的实践功能没能赶得上规划的水平,并且该机的操作控制体系对其时的飞翔器而言也是“难度超支”了,加上美军经费的收紧,这一出色概念就鸡肉的做法此间断mb,甚至都没能走到原型机打造的境地,终究只留下了一台模型、几张图纸和几篇陈述罢了。收放式单桨旋翼,喷气动力,西科斯基40时代高速直升机概念揭秘收污慢放式单桨旋翼,喷气动力,西科斯基40时代高速直伸缩式单推动旋翼,喷气动力,西科斯基在20世纪40时代提出的高速直升机概念-必威体育app官网_必威体育app|主页 升机概念揭秘

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