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『 作者:航模网 | 文章来源:中国航模网 | 点击数: | 更新时间:2007-7-22 』
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飞行原理 说明书 直升机原理 直升机飞行原理

  50-60 年代时,采用单独的推力发动机的复合直升机方案如雨后春笋,有不少达到试飞阶段,其中 Piasecki 的 16H 是其中的佼佼者。Piasecki 16H 采用一个尾置的涵道螺旋桨提供推力,涵道螺旋桨后有控制舵面,利用后洗气流提供偏航和俯仰控制。主旋翼依然保留周期距控制,用于悬停或非常规机动时提供控制。Piasecki 的方案在 60 年代没有引起足够的兴趣,但是在 90 年代,重新引起美国军方的兴趣。Piasecki 将 16H 的概念用在 UH-60 上,试制了所谓“速度鹰”(Speed Hawk),不仅提高了速度,还将航程提高了 3 倍,使“速度鹰”的航程和 F-18 战斗机相当,用作海军的搜索救援直升机十分有利。同样的概念还用在 AH-64“阿帕奇”攻击直升机上,速度提高 25%。环形尾的问题主要有两个:环形尾套件增加重量,“速度鹰”比基型的 UH-60 要重 800 公斤。另一个问题是即以对旋翼下洗气流的遮挡减低旋翼效率,旋翼功率要增加,否则悬停性能要受到损失。

Piasecki 16H 采用尾置涵道螺旋桨(也称“环形尾”,ringtail)作为平飞的推进器,短翼提供平飞升力,将旋翼“解放”出来,大大提高平飞速度,也大大降低机械振动和疲劳

“速度鹰” (Speed Hawk),这是 Piasecki 用 UH-60 的机体和主要机械系统作基础,研制的“推力转向涵道推进”(Variable Thrust Duct Propeller)研究机

  

VTDP 前飞时的状态,略微向前进方向的左侧偏转,反扭力作用部分由气动舵面完成 / VTDP 在悬停时的状态,可伸缩的“斗篷”向左偏转 90 度,加强反扭力作用

  

Piachecki 也推出了“速度眼镜蛇”和“速度阿帕奇”方案

30 年代末,大学刚毕业的 Friedrich von Doblhoff 异想天开,建议在旋翼翼尖上安装法国工程师 Rene Leduk 早年发明的冲压式喷气发动机,驱动旋翼,现在称之为喷气翼尖(tip jet)。发动机驱动旋翼旋转是造成反扭力的原因,即使新奇的方案如“夏延”,依然逃脱不了采用尾桨平衡反扭力的布局。喷气翼尖在桨叶内通过管路向翼尖输送高压压缩空气,压缩空气从翼尖向后喷出,就可以推动桨叶转动。喷气翼尖的极端是直接在旋翼翼尖安装微型喷气发动机,喷气驱动旋翼旋转。由于桨轴不是驱动轴,旋翼转动没有反扭力,所以不需要尾桨。桨叶内输导压缩空气的能力有限,结构也复杂,但发动机可以放在机体内。翼尖喷气发动机的方案在技术上更有诱惑力,燃料在离心力的作用下,可以容易地向翼尖输送,燃烧用的空气也主要由管路输送过来的压缩空气提供,因为在翼尖的发动机进气受圆周运动的影响太大。发动机必须轻小,一般采用结构简单的脉动喷气发动机(pulse jet)或冲压喷气发动机(ram jet)。喷气翼尖的问题是噪声不仅巨大,而且尖厉,有规则,特别烦人。不过最大噪声实际上延续时间不长,只有起飞和着陆的一、两分钟时间,不过这没有能够使环保组织的反对声轻下去。Doblhoff 在战时的研究工作取得了有限的成果,战争结束时,Doblhoff 用卡车拉着样机和资料,和工作人员一起从苏军正在逼近的奥地利往西撤退,最后在德奥边境向美军投降。战后,Doblhoff 和他的样机一起到了美国,Doblhoff 到美国麦克唐纳工作,主持了麦克唐纳 XV-1 的设计,这是美国第一架喷气翼尖的直升机。但与此同时,Doblhoff 的主要结构设计师和试飞员 August Stepan 去了英国,日后成为 Fairey Rotodyne 的主要设计人之一。然而,喷气翼尖、推进发动机和固定的机翼相结合,有效地将直升机、旋翼机和固定翼飞机的优点结合起来。

Hiller 应该说是喷气翼尖的另一个先驱,在 50 年就推出了 HOE-1 研究直升机

麦克唐纳在从德国“俘虏”过来的喷气翼尖鼻祖 Feiedrich von Doblhoff 的主持下,在 50 年代研制了 XV-1 研究直升机,除采用喷气翼尖外,还在机身尾部单独采用推进螺旋桨提供推力,尾撑顶端的小型螺旋桨用于方向控制

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