垂直起落之路上的匪夷所思（二）

晨枫

旋翼是直升机的奥秘所在，也是麻烦所在。

0 r5 ]* d% d3 q( y9 q. g5 ?旋翼的每一圈旋转都要经历前行段和后行段，垂直起落和悬停时问题不大，但前飞时升力和阻力周期性变化，必须用柔性桨叶，否则震动和疲劳受不了。


2 A5 J3 o& N/ P& R& ]- k" ^直升机桨叶都带有一定程度的柔性，停放时能看到明显的下垂

一旦飞起来，这点柔性不碍事，不光吸收震动、避免疲劳，还在离心力的作用下自我“硬化”。
; q' z' |  P/ O, X1 Q/ t. a/ w
倾转旋翼解决了前飞和悬停的问题，但并不理想。前飞时桨盘阻力太大，悬停时桨盘反而太小、盘载过高。另一个问题是桨叶的柔性。作为直升机的旋翼桨叶，需要带有柔性；作为推进螺旋桨的桨叶，应该刚性。现在是用半刚性解决的，但与其说是博采众长，不如说是博采众短，是没有办法的办法。

因此，一个思路是让旋翼成为旋翼，但是在不用的时候收藏起来，这是可收藏旋翼（stowed rotor）的思路。


& q$ W/ S7 _9 p) A洛克希德CL945只是看起来有点奇怪的螺旋桨运输机，多了一个尾桨


" o% Y  Q& D. N尾桨当然不是画蛇添足，而是旋翼有地方收藏，尾桨就没有地方收藏了。好在尾桨桨盘小，阻力不大，不碍事
1 \" c3 a( _4 u! \+ i0 w" T
8 J& Z# N7 z& g; u! H) {& h
2 z6 ]- h  G" v8 o' _8 ^旋翼支柱在使用的时候向上伸出，旋翼展开
2 [& s2 L: z4 m% G# z8 I6 U* Z
& M9 \2 h% Y% O1 G6 J$ {; `
平飞状态时完全收入整流舱盖下
' X9 J! P  X, T" U6 b
9 v6 v- H$ f5 U
洛克希德还有喷气版，尾桨收藏在H形双垂尾之间，使用时支楞起来，见地面的那一架
9 \  h7 V' ]  b& Y" {4 o) P

这是收藏了一半的状态

8 Y# ~- g+ d$ l6 \可收藏旋翼的技术困难简直“罄竹难书”，难怪只停留在纸面上，连实物研究机都没有。但不纠结于完全收藏，只要在气动上流线就行，天地就宽广多了。

$ E' S3 C, D8 T/ ]* H, J* y: s贝尔早就开始研究倾转旋翼的问题，XV-3在1955年就首飞了。
/ @/ p9 @( P3 j



: g0 ]" C/ A3 V0 X; H6 S$ w6 ?XV-3是倾转转轴，V-22改为倾转发动机，V-280再回到倾转转轴，真是太阳底下并无新事
, u# }5 r: I, S  k; l' ^7 g/ r1 x
0 j$ J' r0 f& U$ C# E' R贝尔在研究倾转旋翼的时候，早就认识到平飞状态桨盘过大的问题，最早的解决方案是后向折叠。倾转旋翼从平飞转入悬停是从前向后倾转还是从后向前倾转本无所谓，但是改为从后向前倾转后，不用的时候向后折叠，就大大减小阻力，但不减少死重。在死重和阻力之间，阻力是更大的问题。

" x2 b) o( v. l# b4 G8 c( U9 _
旋翼展开时，是直升机状态，与普通倾转旋翼无异

8 m! b! N. x; v' d% H9 s- N' p& e# d' s; `
6 M# _: {+ Z+ u( h在平飞状态旋翼向后折叠，减小阻力。当然，推进需要单独的推进发动机
1 g' q( P/ ]! m; i- ^) f

, g# }3 A" j% H5 V进一步发展，旋翼桨叶可折叠到发动机短舱侧面，阻力和重量差不多，但刚性和平衡更好

( d- B. M% |" {" w7 z4 \7 n' d' p
0 U1 B% V8 |; W  |! j在DARPA的HSVTOL（High Speed Vertical Take Off Landing）计划里，贝尔方案就是折叠旋翼，有大小两型有人机和一型无人机

$ Y# @- X+ P( c8 O4 }
这里看折叠细节更加清楚


# {+ O, Q: O5 S* G4 ?+ w! g& s6 d: p旋翼展开到直升机状态，就和一般的倾转旋翼无异

折叠旋翼曾经只是设想，现在DAPRA赞助下，可望得到进一步发展。恶魔就在细节之中，不到实践一段时间，到底有多优秀、多大问题，还不好下定论。不过旋转机翼的自旋到固定翼过渡问题没有了。折叠旋翼在转入倾转前飞状态后，逐渐减小出力，由推进发动机接过，反正完全靠机翼产生升力，升力方面的不连续性问题不再存在，剩下的就是顺桨、锁定、倾倒桨叶和收藏了，这些不难做到。

折叠旋翼（folded rotor）还可以有其他变型，比如说旋转机翼与折叠旋翼之间的混合构型。


8 Y* m$ |$ ?& M! k5 m$ P: b+ c
, y2 B7 E3 P" J4 ?

! f/ T1 L- _: R6 Y  @6 i2 T. p
在这里，倾转旋翼停转后，成为机翼的一部分，但实际上是折叠旋翼思路的变形