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據國外媒體報道,直升機有著(zhù)無(wú)可替代的特殊用途,無(wú)論在戰時(shí)還是平時(shí)都扮演著(zhù)無(wú)可替代的角色。在未來(lái),其速度將會(huì )更快,也會(huì )實(shí)現自動(dòng)駕駛。
“與直升機不同的是,普通飛機更傾向于飛行,”美國資深新聞?dòng)浾吖铩だ聿闋枺℉arry Reasoner)在看到越南戰爭期間美軍的直升機行動(dòng)后挖苦道。他描述道:“直升機并不想飛行。它由各種相互對立的力量和控制力量維持在空中。如果在微妙的平衡中有任何干擾,直升飛機就會(huì )立即停止飛行,造成災難性的后果?!?
盡管直升機的機械復雜性和駕駛技巧類(lèi)似于雜技人員騎獨輪車(chē),但直升機的特別用途也能夠讓人忍受這一切。它能做飛機所做不到的事情。自美國首次在越南大規模部署UH-1“休伊”(Huey)直升機以來(lái),起垂直起降和低空盤(pán)旋能力使其成為美軍不可或缺的武器。在越南,無(wú)處不在的UH-1“休伊”(Huey)直升機甚至使得這場(chǎng)戰爭被稱(chēng)為“直升機戰爭”。直升機在和平時(shí)期所扮演的角色同樣重要,從救援被困人員到用作空中救護車(chē),從撲滅野火到運送人員往返沒(méi)有跑道的地方,我們都可以看到直升機的身影。
不過(guò)隨著(zhù)時(shí)間的發(fā)展,直升機也有了一個(gè)新的競爭對手。一些無(wú)人機也能夠通過(guò)電動(dòng)馬達驅動(dòng)的旋翼實(shí)現垂直起飛和降落,從機械角度講其控制和操縱也更加直觀(guān)。此外,無(wú)人機也更安靜、更便宜、更容易飛行。這主要是因為它們基本上都是無(wú)人駕駛的,可以由地面上的人進(jìn)行遠程控制,也不需要飛行員執照。毫無(wú)疑問(wèn),無(wú)人機已經(jīng)開(kāi)始從直升機那里搶走了不少工作,比如從事偵察等軍事任務(wù),以及攝像、測量和運送貨物等民用任務(wù)。而能夠運載乘客的無(wú)人機也處在研發(fā)之中。這樣以來(lái),直升機還有未來(lái)可言嗎?
毋庸置疑,制造直升飛機的公司認為他們的機器還有很長(cháng)的壽命。目前,電池驅動(dòng)還無(wú)法讓電動(dòng)旋翼無(wú)人機進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的飛行或攜帶重物。而且許多直升機任務(wù)仍然可能需要機上的機組人員,你大可以想想直升機機組人員操縱絞盤(pán)機來(lái)進(jìn)行??站仍?。大多數無(wú)人機可以在空中盤(pán)旋,但無(wú)法在高強度的風(fēng)暴和暴風(fēng)雪中飛行,相比之下直升機有時(shí)不得不扎進(jìn)去。但這一切并不意味著(zhù)未來(lái)的直升機仍將以同樣的方式飛行,或者永遠都會(huì )有飛行員在機上進(jìn)行操控控制。
關(guān)于未來(lái)直升機的一些新想法正在醞釀之中。其中包括由西科斯基公司(Sikorsky)開(kāi)發(fā)的“X2”技術(shù)。西科斯基公司是康涅狄格州的一家公司,由伊戈·爾西科斯基(Igor Sikorsky)創(chuàng )建,西科斯基于1939年制造了第一架實(shí)用直升機,并開(kāi)發(fā)出一款“傾轉旋翼”設計的直升機V-280 Valor(見(jiàn)題圖)。該設計由總部位于得克薩斯州的“休伊”直升機生產(chǎn)商貝爾公司(Bell)提供支持。兩家公司的目標都是克服直升機一個(gè)固有的缺點(diǎn):有限的最高速度。
提高速度
直升機的速度受到其飛行方式的限制。飛機是通過(guò)流過(guò)機翼的空氣獲得升力。而直升機的葉片有相似的形狀,工作起來(lái)像一個(gè)旋轉翼。問(wèn)題是,直升機在前行飛行過(guò)程中,流過(guò)主旋翼槳盤(pán)的相對氣流在前行側和后行側是不同的前行槳葉側的相對氣流速度較大。而后行槳葉側的相對氣流速度較小。這種升力的不對稱(chēng)隨著(zhù)前行速度的增加而增加。直升機設計者主要通過(guò)調整槳葉旋轉時(shí)的角度來(lái)進(jìn)行補償,從而使整個(gè)槳盤(pán)獲得相同量的升力。一旦直升機的速度超過(guò)280公里每小時(shí)(174英里每小時(shí)),后行槳葉的葉片角度就會(huì )導致“失速”,根本不會(huì )產(chǎn)生升力。到那時(shí),直升機可能會(huì )產(chǎn)生低頻振動(dòng),并可能發(fā)生翻轉。
傾轉旋翼通過(guò)安裝在機翼上的一對反向旋轉轉子克服了這個(gè)問(wèn)題。這種布置有效地將直升機轉換為飛機。這種飛機在升空后,使旋翼向前傾斜實(shí)現更快速度的飛行,然后將旋翼向上翻轉,使直升機實(shí)現垂直降落并垂直起飛。貝爾設計的V-280傾轉旋翼可以以每小時(shí)520公里的速度飛行(根據飛行員的說(shuō)法是每小時(shí)280海里,因此其得名V-280)。這款飛機在搭載四名機組人員和14名全副武裝人員的情況下,續航里程也達到了近1500公里。
此外,貝爾與波音公司還生產(chǎn)過(guò)一款更老更大的傾轉旋翼飛機V-22魚(yú)鷹。其也比普通直升機更快,而且可以飛得更遠。它被美國海軍陸戰隊所使用。然而,V-22在飛行中需要同時(shí)傾斜其轉子和發(fā)動(dòng)機。而V-250簡(jiǎn)化了這種設計,通過(guò)使發(fā)動(dòng)機保持在原位并僅傾斜驅動(dòng)軸和轉子來(lái)減少必須旋轉的重量。
貝爾軍事業(yè)務(wù)主管文斯·托賓(Vince Tobin)說(shuō),新的設計可以擴大規模,制造出更大的飛機。貝爾也考慮在未來(lái)的某個(gè)時(shí)候研究電動(dòng)飛行系統。
無(wú)需飛行員
V-280在設計上將是“可選配飛行員”。一些乘客可能更喜歡駕駛艙里有一個(gè)人,但這在很大程度上取決于任務(wù)本身。托賓曾是美國陸軍直升機飛行員,他說(shuō),“在戰爭中,乘客不會(huì )在乎飛機是有人駕駛還是無(wú)人駕駛?!彼a充稱(chēng),在民用領(lǐng)域,傾轉旋翼以其速度和續航里程開(kāi)辟了各種各樣的旅行機會(huì )。其可以從屋頂到直升機場(chǎng)在內的很多地方起降,可以節省傳統機場(chǎng)占用的土地。
而西科斯基的X2直升機系統則使用了兩個(gè)安裝在直升機頂部的旋翼,一個(gè)在另一個(gè)之上,但轉向相反。這種所謂的同軸結構長(cháng)期以來(lái)一直被一些俄羅斯直升機使用,因為它不再需要尾槳,這讓直升機更易于通過(guò)狹隘環(huán)境。在傳統直升機上,尾部旋翼主要用于抵消“扭矩”,也就是由直升機主旋翼旋轉過(guò)程中產(chǎn)生的扭轉力。而同軸轉子結構設計則可以自行抵消扭矩。
與之前的同軸直升機不同的是,西科斯基在尾部安裝了一個(gè)螺旋槳,以推動(dòng)直升機以更快的速度前進(jìn)。另一個(gè)不同之處在于,每個(gè)轉子上的四個(gè)葉片比通常情況下要硬得多,這樣轉子與轉子就能夠靠得更近,而不會(huì )發(fā)生葉片碰撞。其結果是,在高速飛行中克服了葉片失速問(wèn)題,因為總是有一個(gè)葉片朝向向前移動(dòng)的方向,從而提供了平衡的升力。
這樣的設計使直升機速度更快,也更加靈活。西科斯基創(chuàng )新公司(Sikorsky Innovations)負責人克里斯·范·布伊滕(Chris Van Buiten)說(shuō),這款發(fā)動(dòng)機也更安靜,因為后螺旋槳可以用于提供大部分前進(jìn)推力,不必讓主旋翼的轉子旋轉得更快。該公司有兩種使用該技術(shù)的機型。其中一架S-97突襲機(見(jiàn)下圖)能夠搭載六名乘客,時(shí)速超過(guò)400公里。波音公司正在開(kāi)發(fā)一種更大的機型SB> 1 Defiant,其將于今年晚些時(shí)候開(kāi)始試飛。它可以搭載12名全副武裝人員。兩者的民用機型都在計劃之中。
所有這些新型直升機都將通過(guò)計算機飛行控制系統進(jìn)行飛行,這使得直升機控制變得更容易。例如,西科斯基正在開(kāi)發(fā)一種系統,只需按下一個(gè)按鈕就可以實(shí)現起飛和懸停。這種自動(dòng)化水平使直升機的自動(dòng)駕駛成為可能。范·布伊滕表示,這可能用于無(wú)人駕駛任務(wù),也可能作為單飛行員使用的后備系統。如果飛行員喪失了行動(dòng)能力,這種自動(dòng)駕駛系統能夠控制直升機返回基地。大約10年前,當西科斯基開(kāi)始試驗自動(dòng)飛行系統時(shí),測試直升機的整個(gè)機艙里都裝滿(mǎn)了電腦?,F在需要的工具只有烤面包機大小。不管最終能否搭載人員,但無(wú)疑無(wú)人機和直升機的區別已經(jīng)開(kāi)始縮小。