為了讓直升機飛得更快,都有那些招?

相比固定翼飛機 , 直升機有多種明顯優勢 。 但直升機有一個大缺陷:飛行速度慢 。 直升機撐死飛到每小時320公里(每小時200英里) , 比二戰時期的螺旋槳飛機的巡航速度還要慢一些 。

在弗羅里達州的一個飛機測試場 , 一架外形奇特的直升機在此升空飛行 , 該直升機有可能彌補這個缺陷 。 這架西科爾斯基S-97 Raider有兩個主要特征:一個是其有兩個主旋翼 , 像極了玩具店銷售的無線控制直升機;另一個特征是S-97 Raider沒有尾槳 , 在尾槳的位置安裝了一個朝后的推進螺旋槳 。

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先分析一下S-97 Raider的主旋翼——
【為了讓直升機飛得更快,都有那些招?】此類共軸式雙旋翼結構早在多年前就已經被運用到一些直升機上了 。 俄羅斯卡莫夫公司就制造了能承受重載荷的共軸式雙旋翼直升機 。 共軸式雙旋翼機械結構復雜 , 兩個旋翼的葉片有相互碰撞的危險 , 這些都讓共軸式雙旋翼直升機不受歡迎 。 S-97 Raider直升機運用了多種現代工程方法 , 并采用硬度更高的碳纖維復合槳葉 , 減少了葉片彎曲和碰撞的幾率 , 能最大限度地防止前文描述問題的發生 。
共軸式雙旋翼有多個優點——
共軸式雙旋翼有著固有穩定性 , 這也是那些共軸式雙旋翼直升機玩具能被兒童操控的原因 。 一個標準單旋翼直升機的旋翼能產生旋轉力量 , 也被稱為扭矩;如果沒有尾槳來抵消旋翼產生的扭矩 , 直升機機身將朝著旋翼旋轉相反方向旋轉 。 S-97 Raider直升機的兩個主旋翼的旋轉方向相反 , 能相互抵消彼此的扭矩 。
共軸式雙旋翼還能讓直升機飛得更快——
與固定翼飛機情況一樣 , 直升機旋翼提供的升力與其流過翼面的氣流量成正比 。 在前飛狀態時 , 相對周圍空氣 , 先進共軸式雙旋翼能旋轉速度比后飛時旋轉得更快 。 在單旋翼直升機進行橫滾飛行時 , 直升機旋翼會產生不平衡升力 。 為了處理這個難題 , 直升機能傾斜自己的旋翼 , 這樣就能改變旋翼旋轉時產生的升力至一個固定的數值 。 由于S-97 Raider直升機的共軸式雙旋翼配置了先進的葉片 , 在任何飛行速度下 , 均能在直升機機身兩側產生平衡升力 。
實際上 , 是在絕大部分飛行速度下能在機身兩側產生平衡升力 。 直升機還得依靠旋翼提供向前飛行的推力 。 直升機飛得越快 , 旋翼葉片頂部的轉速也隨之加快 。 最終 , 旋翼葉片頂部的速度將超過音速 , 由此會導致激波 , 讓直升機無法飛行 。 S-97 Raider直升機的共軸式雙旋翼解決了這一問題 , 共軸式雙旋翼能在旋轉速度不高的條件下 , 為直升機提供足夠的前進推力 。 西科斯基公司認為S-97 Raider直升機的巡航速度能達到每小時440公里 。
第二架S-97 Raider直升機原型機將于今年年底起飛 。 西科斯基公司希望美國軍方能采購一些S-97 Raider 。 但S-97 Raider將面臨來自V-280 Valor傾轉旋翼機的競爭 。 V-280 Valor傾轉旋翼機由貝爾公司和洛克希德馬丁公司聯合研制 , 是V-22魚鷹(Osprey)傾轉旋翼機的小型化版本 。 V-22魚鷹傾轉旋翼機已經被美國軍方使用 。 V-280 Valor和V-22魚鷹都屬于傾轉旋翼機 , 都具有將固定翼兩端的旋翼旋轉90度的功能;當起飛時 , 旋翼朝上 , 起飛方式與普通直升機一樣 , 在空中飛行時 , 旋翼朝前 , 與固定翼飛機上飛行方式一樣 。 考慮到垂直起降飛機飛行里程的要求 , S-97 Raider和V-280 Valor這兩種直升機技術都能會得到用戶的青睞 。
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