主题:【原创】像鸟儿一样腾飞(一) -- 晨枫
如果我突然看到,肯定以为是不明飞行物。再花晨枫好文。
先花一个。
1、刚性旋翼的桨距是可变的吗?
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?
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?
好像苏联人也搞过类似的东西。
其实我也不大懂,不懂装懂,想蒙混过关呢。试着蒙一下:
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。
是这个意思,你的说法比我的清楚得多。
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?
估计他们肯定不会忘了这一茬,法国人也搞过,就是这个Sud Oust SO 1310
横着看,战后相当长一段时期内,苏联、法国乃至中国,大家手头都挺紧,不独英国手头紧:)
有件事印象是这样的:当年法国在谋取“欧洲战斗机”主导权未果的情况下,毫不犹豫地退出该计划,自己单枪匹马地研制“阵风”战斗机,法国总统密特朗曾为此说过一句很经典的话:“法国不会为了欧洲团结而牺牲本国的航空工业!”(大意)——国家利益可从来不是一句空话。
作为美国直升机工业的龙头老大,西科斯基在80年代和国防部和NASA合作,研制了所谓X形翼研究机,其基本思路是在直升机和固定翼飞机之间架一座桥,机顶的X形机翼可以在直升机状态下旋转,产生升力;前飞达到一定速度后,X形翼锁住固定,作为机翼使用,飞机转入固定翼状态。X形翼在气动上虽然少见,但并非不可思议,这就是一对后掠翼加一对前掠翼。直升机状态下,反扭力问题有尾桨解决,比较难的是采用刚性的单旋翼,如何解决非对称升力的问题。西科斯基采用独特的“环流控制技术”(Circulation Control Technology),将发动机压缩机后引出高压气流,通过宽大的桨叶内的管路,像吹气襟翼一样,向桨叶后缘开缝襟翼吹气。吹气襟翼在下垂的襟翼表面喷吹高压空气,加速机翼上表面的气流流动,使机翼达到超过实际空速下能够产生的升力,50-60年代第一代超音速战斗机的低速性能就是靠吹气襟翼“救命”的。环流控制桨叶根据桨叶在圆周运动中的不同位置,控制开缝宽度和吹气强度,控制升力的增减,以补偿非对称升力。
西科斯基的X翼研究机将宽弦“桨叶”和机翼合二为一,在直升机状态作旋翼旋转,在固定翼状态固定,作为X形机翼,在直升机和固定翼之间架桥
用普通直升机旋翼先行试验的西科斯基“旋翼系统研究机”(Rotor System Research Aircraft,简称RSRA)
按固定翼飞机试飞的RSRA,可以看到,RSRA用机翼就可以产生足够的升力,并不需要X形翼的额外升力
90年代时,波音接过接力棒,将X形翼的概念推向新的高度,用麦道直升机和NASA的合作结果,研制了“蜻蜓”(Dragonfly)研究机。“蜻蜓”有鸭式前翼和宽大的水平尾翼,机顶上有一字形的旋翼-机翼。在直升机状态下,旋翼-机翼在喷气翼尖的作用下旋转,产生升力。一字形的旋翼-机翼相当于双叶旋翼,可以用跷跷板铰链完成挥舞和领先-滞后动作,所以“蜻蜓”对非对称升力的补偿还是常规的。“蜻蜓”的动力装置是一台涡扇发动机,从压缩机引出高压气流,通过管路输送到旋翼-机翼的翼尖,驱动喷气翼尖。由于喷气翼尖不产生反扭力,“蜻蜓”没有尾桨。达到一定的平飞速度后,鸭翼和平尾产生足够的升力,旋翼-机翼锁住,作为固定的机翼,飞机转入固定翼状态。“蜻蜓”正在试飞,美国军方对它寄予厚望,甚至有想法把它放大到载人攻击直升机。
波音的“蜻蜓”Dragonfly研究机
“蜻蜓”在悬停中
这张三视图清楚地显示了旋翼-机翼的两重性
“蜻蜓”垂直起飞到平飞的过程
“蜻蜓”的鸭翼-旋翼(canard rotor wing)概念对海军很有吸引力,海军有将其开发成舰载无人机的打算
载人的“蜻蜓”长满牙齿,蛮凶的
X形翼到“蜻蜓”有一个共同的特点:采用宽弦刚性桨毂可锁定的两用旋翼-机翼(所谓stopped rotor)。粗短宽厚的刚性旋转机翼从根本上解决了很多细长的柔性旋翼桨叶难以解决的问题,但是和常规直升机相比,这些飞机的悬停和非常规机动性能还是受到一点损失的,正可谓有得必有失。最主要的技术困难还是来自于升力产生机制转换期间的飞行控制问题,处理不好,就容易失事。事实上,所有在升力产生机制中转换的所谓convertiplane都有这个机制转换期间的控制问题,机制转换动辄几十秒,快的也要10秒,就是不敢动作太猛,怕失控,同时也有速度和高度的限制,不是随时随地想转换就可以转换的。在战斗中,这个转换时间和高度、速度的要求给战术动作带来很大的困扰,升力机制的转换只好在进入战斗前完成,使convertiplane在实用中的吸引力受到不小的损失。
“蜻蜓”的鸭式布局为旋翼和机翼的关系提供了一个新思路。机翼可以在平飞中为旋翼卸载,但机翼对旋翼的下洗气流造成遮挡也是不争的事实,鸭式布局把机翼和旋翼的位置错开来,互不遮挡,如果没有胃口直接上两用旋翼-机翼,将“蜻蜓”的鸭式布局、Piasecki的涵道螺旋桨和S-69的ABC桨叶结合起来,在技术上没有太了不起的困难,但可以成就一架相当先进的直升机,如果没有胃口直接上这样布局的载人直升机,至少可以从无人直升机开始。
作为国策,今后再也不独力研制新的战斗机了,实在耗费不起。也正因为耗资太大,又没有在外销上打开市场,贴补国内,“阵风”到现在还是低速生产,只有海军没有办法,F-8战斗机老得不像话了,租借的F-18总不得劲,只好赶紧上海军型“阵风”,法国空军到现在还在拖呢。不是不想要“阵风”,实在是要不起。
瑞典也是一样,发誓再也不独力研制战斗机了。一般认为,下一架欧洲战斗机不可能再是一国独立研制的了。除了美国,只有中国还在独立研制战斗机。俄罗斯有能力,但没钱。印度不提也罢。
法国人早就在动中国人的脑筋了,A380上马之初,就邀请中国加入。中国还好没有加入。中国要是没有自己的技术,加入只有掏钱看戏的份。
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。
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。
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近来一向可好?