五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】像鸟儿一样腾飞(一) -- 晨枫

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        • 家园 咳咳

          其实我也不大懂,不懂装懂,想蒙混过关呢。试着蒙一下:

          1、刚性旋翼的桨距是可变的吗?[/imga]

          刚性旋翼的桨距是可变的,就像螺旋桨一样。说它刚性,其实也就是桨叶的“翼根”和桨毂刚性联接。

          [quote]2、刚性旋翼上方的摆锤的旋转平面是如何控制的?桨轴是弹性的还是通过万向轴和机身相连的?改变桨轴方向时,旋翼产生的科里奥利力有什么影响吗?

          摆锤的具体控制没有看到详图,因为摆锤相比桨叶要轻小得多,在桨叶之间伸上去一根小棍子,像控制swash plate那样“摇动”摆锤的机构,应该是可以办到了。桨轴是刚性的,要传递那么大的功率,弹性桨轴是不可想象的,万向节好像也不是,实在要用万向节,应该用在桨毂的连接处才对。

          3、"理论上涵道可以改变气流方向,解决后行桨叶失速(retreating blade stall)问题,提高直升机速度"意思是说:“涵道和飞行方向垂直的时候,基本上带着里面的空气一起走,所以前后行的桨叶相对于空气的速度都差不多”吗?

          是这个意思,你的说法比我的清楚得多。

          • 咳咳
            家园 多谢多谢

            花之!

            我问的第二个问题主要是看到七里面那张图,觉得旋翼的转动惯量应该至少不比摆锤小,所以有点糊涂,不知道怎么/为什么通过控制摆锤来改变轴的方向。

            • 家园 不谢不谢

              其实我也有同样的问题,不过看不到有关的文章,只好猜。估计摆锤的质量和桨叶相差不多,甚至可能更重。毕竟桨叶是玻璃钢(“夏延”的旋翼是玻璃钢的吗?后来的肯定都是)的,而摆锤是实心金属的。摆锤需要一定的质量,这可以增加惯性,起稳定作用,使旋翼运转比较平顺。

      • 家园 cypher好酷

        如果我突然看到,肯定以为是不明飞行物。再花晨枫好文。

    • 家园 【原创】像鸟儿一样腾飞(八)

      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。与此同时,但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。

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      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

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      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54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

      最著名的采用喷气翼尖的旋翼-直升机要数英国Fairey的Rotodyne。60年代城际交通迅速发展,短途航空旅行的诱惑力日增,但固定翼飞机需要远离城市的机场的问题,始终限制了短途航空旅行的发展,很多垂直-短距起落飞机的方案应运而生。城际中短途空运不要求悬停或非常规机动性能,垂直/短距起落能力更为重要,所以旋翼-直升机具有相当的吸引力。Fairey Rotodyne用喷气翼尖实现垂直起落,用旋翼的周期距控制俯仰和横滚,翼下双发差动推力控制在直升机状态下的方向,在平飞阶段,气动舵面辅助飞行控制。机翼在平飞阶段产生一半以上的升力,旋翼德桨距减到最低,靠空气动力自旋,以减小阻力。Fairey Rotodyne在试飞期间,创造了伦敦市中心到巴黎市中心的速度记录。旋翼-直升机的无滑跑倾斜起飞和准垂直降落,不仅极大地降低了对机场跑道和净空的要求,也由于起落空间不重叠,实际上增加了同等机场空间内起落架次的容量。由于噪声、资金和60年代初英国航空工业的全面重组,Fairey被Westland收购,Westland把重点转移到以引进的西科斯基技术为基础的常规直升机的研制上,Fairey Rotodyne下马了,所有资料和工具被销毁,样机被肢解,至今还有不少人惋惜。进入21世纪,喷气翼尖又有死灰复燃的迹象。美国Groen Brothers提出用喷气翼尖驱动旋翼,研制C-130一级的大型旋翼-直升机,作为战场空运的主力,满足从CH-47到C-130之间的战术空运需要。Groen Bothers方案最大的诱惑在于,这个改装思路可以用于任何现成的上单翼运输机,比如C-130。旋翼的支点在上单翼和机身的结合部,可以最大限度地减小对飞机重心和气动特性的影响,理论上可以以比重型直升机或倾转旋翼飞机低得多的代价,开发具有垂直起落能力的大型飞机。如果不强调悬停和非常规机动的话,旋翼-直升机的魅力确实是很大的。

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      采用喷气翼尖最著名的还是Fairey Rotodyne,本来是很有潜力成为中短途城市航运的主力的

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      Fairey Rotodyne在飞行中的雄姿

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      Rotodyne在一开始接到很多航空公司的意向订货,但英国的“国航”BAE最终没有下订单,别的意向订货也在一夜之间蒸发了,堪称是“协和”式的前奏

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      Fairey被Westland收购后,由于英国政府资金不足,英国空军和英国“国航”的订单不到位,在成功的试飞后下马了,设计资料、工具、样机全部销毁,今天只能在画上自慰了

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      美国的Groen Brother公司是旋翼机的最新热衷者,Groen Brothers向美国军方建议,用C-130一级的机身,配以带喷气翼尖的旋翼系统,实现垂直起落。

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      Groen还想诱惑海军,用作航母上的运输机

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      Groen Brothers也在向森林灭火部门推销这个方案

      • 家园 记得九十年代末的一期航空知识上介绍过翼尖喷气

        好像苏联人也搞过类似的东西。

      • 家园 为什么要销毁所有资料呢?

        实在想不通,留做技术储备也好啊。

      • 家园 看上去挺实用的,可惜

        怎么连资料也要销毁?存档参考不行吗?

        • 家园 是挺可惜的

          60年代初是英国航空工业最悲惨的年代,已经试飞再下马的有Rotodyne直升-旋翼客机、TSR.2侦察-攻击机、P.1154超音速垂直/短距起落战斗机、Brabazon客机(个头和波音747相当)等,而且英国人不知道犯了什么病,下马的项目统统“斩尽杀绝”,资料、样机、工装,一样不留,加拿大的Avro Arror也是一样。现在连博物馆里都找不到踪迹了。

          • 家园 好象跟工党政府上台推行降低税收、压缩国防经费有关。

            西方党派政治有时也挺害人,而且危害深远。

            • 家园 当然有关系

              不过大面上主要是因为英国国力衰竭,再也无力支撑众多高风险的项目,另一方面对美国的技术分享寄望过高,对丧失自主开发能力的危害估计不足。在这之前,工党也当政过很多次,包括大英帝国全盛时期,还不是大舰照造,大钱照花?

              • 家园 下马就下马了 为啥非得把资料都给销毁了呢
              • 家园 从JSF看,美国的竞标机制也走到尽头了。

                美国有钱也有人,在研制开发战斗机时一直采用竞标机制,经过激烈的竞争,一般先选出最出色两种设计方案,由两家厂商分别造出两种原型机,最后从中选出综合性能最佳的一种,因而保证了最终采用的飞机性能是优中选优的,这套机制保证了美国研制的飞机技术起点高、综合性能好,这是其他国家难以仿效的。美国采购的飞机数量非常大,在同等技术水平条件下,也保证了单机成本较低。进入八十年代以来,上面所说的种种优势在美国身上表现得越来越明显,可以说美国已把其它国家远远甩到了后面。以JSF(现在叫F-35了)为代表的美国战斗机为例,我觉得,世界上还没有一种战斗机达到F-35的技术与商业优势(F-22太贵,再加上严格的出口限制,几乎没商业优势可言),相比而言,欧洲战斗机与“阵风”几乎不是一个量级的对手。

                从长远看,后果可能更加严重:美国作为当今世界上唯一的超级大国,无论政治、经济还是科学技术都是处于领先地位,各国战斗机的研制、生产与销售在美国的致命打击下前景不妙。据说洛克希德-马丁公司的战斗机广告特气人:“达尔文是正确的”(不知真假,有请大侠、高人指教)美国通过投入庞大的军费开支来提高军事能力和谋求战略优势,并且采取合纵连横的方法,不断把别的国家纳入自己的政治、军事、经济联盟,以此来排挤对手,保持和巩固其地位,JSF的研制、开发就是很好的例子。

                JSF计划实在毒辣,毒辣在于拉了许多国家参与,众多国家参与不仅分担了美国研制费用,而且这些国家都将成为联合战斗机的主顾,同时,对其它国家军用飞机出口乃至航空工业造成沉重的打击。我估计JSF可能成为未来最有销路的战斗机。

                但任何事物都存在两重性,讽刺的是JSF也给美国人自己出了个极大的难题,竞标优胜者洛-马公司必将利用自己的优势在今后的研制、采购项目中处于强势地位而形成垄断,市场法则的终极结果又使它走向了它的反面。垄断企业会不会滥用自己的优势,主宰或左右政府的计划或采购,为自己的利益扼杀创新、垄断价格?我觉得很有可能。

                比之以前美国飞机制造业辉煌一时、群雄并起的局面,现在有资格参加美国战斗机竞标的公司基本就两家了,美国的挑选余地并不大,这也美国的宿命:)

                如果不强制性的压洛-马公司去让波音分杯羹、分包制造F-35,眼瞅着波音公司的战斗机生产线也维持不了几年了。

                人心散了,队伍不好带,若是队伍散了,恐怕就是事情不好办了。

                战斗机的事儿以后没准就看中国了:至少一个成飞,一个沈飞,好歹自家还有个伴儿:)

                玩笑,玩笑。

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