D'Ascanio 的直升機是第一個現(xiàn)代意義上的直升機,能完成前飛,具有基本的飛行控制能力
30 年代德國的 FW61直升機,被納粹用作宣傳納粹“優(yōu)越性”的工具 / 德國 FL282 應該是第一架量產(chǎn)型直升機,在二戰(zhàn)期間產(chǎn)量達到近 1,000 架,用于德國海軍,不過沒有對戰(zhàn)斗造成什么影響
這是 FL282 的近容
39-40 年 Sikorsky 的 VS300 直升機是現(xiàn)代直升機的“老母雞”,奠定了現(xiàn)代直升機最常用的尾槳布局 / 盡管貝爾飛機公司在 37 年才開張,45 年的貝爾 47 是第一種量產(chǎn)的實用型直升機,在朝鮮戰(zhàn)場就廣泛用于傷員救護、偵察、炮兵指引等,從長津湖突圍的美國海軍陸戰(zhàn)隊 1 師如果不是貝爾 47 幫助在峽谷上架輕便橋,就沒有今天吹牛的本錢了
UH-1 使越南戰(zhàn)爭成為第一場直升機戰(zhàn)爭,直升機成為美軍士兵進入和撤離戰(zhàn)斗最常見的運輸工具 / UH-60 是現(xiàn)在美軍的主力戰(zhàn)術運輸直升機,中國在 89 年前進口過一小批,在西藏高原使用的效果十分好
直升機能夠垂直飛起來的基本道理簡單,但飛行控制就不簡單了。旋翼可以產(chǎn)生升力,但誰來產(chǎn)生前進的推力呢?單獨安裝另外的推進發(fā)動機當然可以,但這樣增加重量和總體復雜性,能不能使旋翼同時擔當升力和推進作用呢?升力-推進問題解決后,還有轉向、俯仰、滾轉控制問題。旋翼旋轉產(chǎn)生升力的同時,對機身產(chǎn)生反扭力(初中物理:有作用力就一定有反作用力),所以直升機還有一個特有的反扭力控制問題。
直升機主旋翼反扭力的示意圖
沒有一定的反扭力措施,直升機就要打轉轉 / 尾槳是抵消反扭力的最常見的方法
直升機抵消反扭力的方案有很多,最常規(guī)的是采用尾槳。主旋翼順時針轉,對機身就產(chǎn)生逆時針方向的反扭力,尾槳就必須或推或拉,產(chǎn)生順時針方向的推力,以抵消主旋翼的反扭力。
抵消反扭力的主旋翼-尾槳布局,也稱常規(guī)布局,因為這最常見 / 典型的貝爾 407 的尾槳
主旋翼當然也可以順時針旋轉,順時針還是逆時針,兩者之間沒有優(yōu)劣之分。有意思的是,美、英、德、意、日直升機的主旋翼都是逆時針旋轉,法、俄、中、印、波蘭直升機都是順時針旋轉,英、德、意、日的直升機工業(yè)都是從美國引進許可證開始的,和美國采用相同的習慣可以理解,中、印、波蘭是從前蘇聯(lián)和法國引進許可證開始的,和法、俄的習慣相同也可以理解,但美國和俄羅斯為什么從一開始選定不同的方向,法國為什么不和選美國一樣的方向,而和俄羅斯一致,可能只是一個歷史的玩笑。
各國直升機主旋翼旋轉方向的比較
尾槳給直升機的設計帶來了很多麻煩。尾槳要是太大了,會打到地上,所以尾槳尺寸受到限制,要提供足夠的反扭力,就需要提高轉速,這樣,尾槳翼尖速度就大,尾槳的噪聲就很大。極端情況下,尾槳翼尖速度甚至可以超過音速,形成音爆。尾槳需要安裝在尾撐上,尾撐越長,尾槳的力矩越大,反扭力效果越好,但尾撐的重量也越大。為了把動力傳遞到尾槳,尾撐內需要安裝一根長長的傳動軸,這又增加了重量和機械復雜性。尾槳是直升機飛行安全的最大挑戰(zhàn),主旋翼失去動力,直升機還可以自旋著陸;但尾槳一旦失去動力,那直升機就要打轉轉,失去控制。在戰(zhàn)斗中,直升機因為尾槳受損而墜毀的概率遠遠高于因為其他部位被擊中的情況。即使不算戰(zhàn)損情況,平時使用中,尾槳對地面人員的危險很大,一不小心,附近的人員和器材就會被打到。在居民區(qū)或林間空地懸;蚱鹇鋾r,尾槳很容易掛上建筑物、電線、樹枝、飛舞物品。
尾槳可以是推式,也可以是拉式,一般認為以推式的效率為高。雖然不管推式還是拉式,氣流總是要流經(jīng)尾撐,但在尾槳加速氣流前,低速氣流流經(jīng)尾撐的動能損失較小。尾槳的旋轉方向可以順著主旋翼,也就是說,對于逆時針旋轉的主旋翼,尾槳向前轉(或者說,從右面向直升機看,尾槳順時針旋轉),這樣尾槳對主旋翼的氣動干擾小,主旋翼的升力可以充分發(fā)揮。尾槳也可以逆著主旋翼的方向旋轉,也就是說,對于逆時針旋轉的主旋翼,尾槳向后轉(或者說,從右面向直升機看,尾槳逆時針旋轉),這樣尾槳和主旋翼之間形成一個互相干擾,主旋翼的升力受到損失,但尾槳的作用加強,所以可以縮小尺寸,或降低功率。兩者沒有絕對的優(yōu)劣,設計得當時,一般選擇順著轉,只有設計不當、尾槳控制作用不夠時,才選擇逆著轉,像
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