旋翼机中的魔术师——倾转旋翼机的前世今生(美国篇)

发布时间:2023-10-15 作者:超级管理员 来源:B站 天乘Engineer 浏览量(554) 点赞(124)
摘要:20世纪以来,在人类对飞行器的研究中,一直存在一个显而易见的矛盾点:固定翼螺旋桨飞机不能垂直起降,旋翼飞机又飞不快,但贪婪的设计者说我全都要,这可怎么办呢?用孩童的朴素思维,一定会给出这样的答案:设计一种能旋转角度的螺旋桨不就完了嘛? 于是我们便拥有了这种充满科幻色彩的飞行器:

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20世纪以来,在人类对飞行器的研究中,一直存在一个显而易见的矛盾点:固定翼螺旋桨飞机不能垂直起降,旋翼飞机又飞不快,但贪婪的设计者说我全都要,这可怎么办呢?用孩童的朴素思维,一定会给出这样的答案:设计一种能旋转角度的螺旋桨不就完了嘛?


       于是我们便拥有了这种充满科幻色彩的飞行器:倾转旋翼飞机(Tiltrotor)。


       实现这个脑洞的尝试最早是由美国人开展的,1954年,美国Transcendental Aircraft Corporation公司研制的Transcendental Model 1-G 成功试飞,成为人类历史上第一架成功升天的倾转旋翼飞机。但帅不过三秒,该机在次年的一次起飞中坠毁。在那次事故中,倾转过程几乎就要完成,但总距操纵杆的摩擦制动器滑落,导致飞行器突然进入大俯冲,难以改出而坠毁。

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充满蒸汽朋克感的Transcendental Model 1-G

       初次尝试的失败并没有浇灭工程师对倾转旋翼机的研发热情,Transcendental Aircraft Corporation公司的设计人员跳槽到大名鼎鼎的贝尔直升机德事隆公司之后,这家直升机制造大手企业从此扛起了研制倾转旋翼飞机的大旗,直至今日,世界上最成熟、应用范围最广的倾转旋翼飞机依然出自贝尔公司之手,其中就包括我们最为熟知的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机。


       1989年首飞的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机源自美国政府1981年提出的“多军种先进垂直起降飞机”计划,该项目中,波音直升机公司和贝尔公司强强联合,使得倾转旋翼技术的成熟度达到了前所未有的高度,最终孵化出了这款世界上首次投入军事用途的倾转旋翼运输机。


       V-22的独门秘籍是一套特殊的传动系统,它能够将动力传递给机翼中部的变速箱。当一台发动机受到损伤后,余下的一台发动机能够将动力通过中部变速箱分配给两套旋翼系统,这使得飞机坠毁的风险大大降低。虽然相比于传统固定翼飞机依旧偏高的故障率一度被某些民间报道所诟病(霓虹岛民骂骂咧咧),但从多年来产生了大量应用实例的事实可以看出美国军方对该款飞机的高度认可,基于此我们也不得不承认目前美国在倾转旋翼机领域的技术积累确实不容小觑。

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美国贝尔直升机公司的倾转旋翼机家族

      时间不等人,进入21世纪,贝尔公司又联合洛克希德马丁公司开发了最新的V-280第三代倾转旋翼机,改进后的倾转旋翼机相比V-22在低速灵活性、高速大过载机动性能、燃油效率等方面都有全面的提升。2022年,贝尔公司赢得了美国陆军40年来最大直升机采购竞标:贝尔V-280“英勇”倾转旋翼机中标“未来远程突击飞机”(FLRAA)项目,下一代直升机合同价值据悉高达13亿美元,该机型预计将于2030年前后取代现役的约2000架“黑鹰”和1200架“阿帕奇”直升机。


       花开两朵,各表一枝,在智能化与无人化技术的加持下,倾转旋翼构型在无人机领域同样有了长足的发展,其中不乏一些新兴初创企业也参与到了产品化的竞争当中。美国科罗拉多州的一家初创公司Ptero Dynamics展示了一款最新的Transwing VTOL折翼垂升无人机。这款机型可通过折叠旋转机翼在垂起和平飞之间快速转换。由于起降时机翼处于高度折叠状态,因此集大节省了甲板占用面积,非常适合在船舶等狭小的空间条件下起降。


       据悉该款无人机已被美国海军订购,用于船际/船岸补给运输无人机项目;今年又被美国空军订购,开始进行第五代原型机的研发,并开始向民用市场拓展。可以推测针对该用途所涉及的两大关键技术:海上起降技术以及折叠翼技术,目前美国已经具备了较高的成熟度,相关倾转旋翼无人机装备的列装将极大提升美军海上小批量物资补给的效率。

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Transwing VTOL折翼垂升无人机

       同样是今年,贝尔公司公布了一款全新的倾转旋翼无人机V-247 Vigilant。Vigilant具备其他旋翼无人机无可匹敌的高技术指标,最大速度达到555km/h,有效巡航速度达到330km/h的同时,最高飞行高度达到了7600米,并且可携带900公斤负载,最大飞行时间为17个小时,最长飞行距离为2575公里。

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贝尔V-247 Vigilant倾转旋翼无人机

       在实物演示中,一架样机将270公斤的载荷送至800公里外的目的地,徘徊几个小时候后回到原点。Vigilant的设计不仅仅是作为侦察机,还可以搭载包括地狱火导弹在内的打击载荷;同时,它还可以携带Mk50鱼雷对海上目标实施打击;另外一个值得关注的点是美军的C-17运输机可同时容纳两架V-247 Vigilant,这就极大增强了其全球化快速部署的能力。贝尔公司表示V-247 Vigilant的设计能够满足海军陆战队的需要,并在2023年初投入生产。在计划顺利的情况下,未来十年,这款无人机将投入到海军陆战队的战场,成为集物资运输、察打一体、快速部署于一身的全能型空中单位。

结语

       高速远程机动和灵活部署二者兼得,美国在倾转旋翼机技术上的优势可以说直接服务了其持续巩固全球霸权地位的军事需求。对于这些在西太平洋地区兴风作浪的倾转旋翼飞机,多年以来,中国军工人全都看在眼里。近几年在珠海航展上披露的国产倾转旋翼无人机已经如雨后春笋般出现在我们眼前,其中不乏某些技术成熟、性能优异的好苗子。摸着鹰酱过河的神秘东方大国,是时候开始发力了。 作者:天乘Engineer https://www.bilibili.com/read/cv24213008/?spm_id_from=333.999.0.0 出处:bilibili

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