|
|
本帖最后由 晨枫 于 2024-10-29 19:46 编辑
8 G4 f9 d$ u" {; {5 V& S; U' M
6 D b4 M$ g6 O$ D' T6 v4 ?还有一些比较特别的设计,不大好归类,统统放到这里。
, h2 i3 C! X& Q1 j( h5 H# T9 r" a, _" K4 I0 z
![]()
2 I9 n6 b2 [- \9 \贝尔X-22采用“四立柱”的涵道风扇0 L3 j7 T3 k! s" M6 D! U2 r( D0 I
' ]0 k+ ^) W- H0 R+ A* I% v& @+ S" u
贝尔在直升机世界里是巨头,从一开始就在垂直起落方面深耕,1966年首飞的X-22曾经是很有潜力的方案。
$ Y+ W, |: j7 C% U" P7 x' E; ^: O! q6 M/ z! P& x8 I2 L) e' F- l7 m
这显然是现代多旋翼无人机的先驱,而且采用涵道风扇。
. j" n+ n& V1 G8 c
9 g/ a" P1 {7 g. z四个涵道风扇显然对应于“四立柱”,由于采用四台分别的发动机,横距和纵距问题都容易解决。当然,代价是交联驱动轴,前后、左右涵道风扇都用同步轴联动,每台发动机都能提供30%的额外功率,所以任一发动机故障的话,其余发动机可以接过,保证安全。当然,这样的同步轴意味着重量、机械复杂性和功率损耗。
( B- E4 S1 f- M8 m' F4 D0 O' N9 d: b3 @: L* x" U
现在多旋翼无人机不再用同步轴,主要是因为无人机没有那么高的安全性要求。不同步只是飞行时有点摇摇晃晃,无大碍。但换成载人的话,这点摇摇晃晃就不只是不舒适的问题,可能飞行员直接被晃晕了,没法安全操纵。最不济,一台电动机故障,无人机失控,摔了自认倒霉,但没有太大的问题。多旋翼如果推广到载人,要么极大增加旋翼-电动机数量,八旋翼起跳,甚至更多,要么也采用机械的同步轴,那分布式电动驱动的优点就抵消了。9 k0 u8 D/ X6 Q [, J" p8 B
2 D+ t* M/ n0 Y# b
对于X-22来说,涵道风扇也是领先时代的。: g% j/ l9 Q( m6 `
' b5 A; d% B" Q; u
与开放旋翼相比,涵道风扇的推进效率更高。旋翼翼尖和机翼翼尖一样,有翼尖涡流损失损失。对于机翼来说,下表面压力高,上表面压力低,这本来是产生升力的关键,但在翼尖处,气往低压流,气流会横着绕过来,向上表面流动,形成涡流。这部分能量既不产生升力,也不产生推力,所以是损失,等效为阻力。旋翼也一样,在翼尖有径向绕过来的涡流损失。说起来,这也是涡流环,但和一般说的速降中形成的涡流环不一样,不要混淆。: T. R! |6 I [& A9 \. L* t
& z& x# P. r) t5 Q! [: G. F
要降低翼尖损失,飞机用翼梢小翼,旋翼就用涵道。翼梢小翼增加重量和阻力,使用与否是个权衡问题。涵道的重量和阻力可是大得多了。一般说来,只有在旋翼直径无法加大而升力或者推力还是不够的时候,才采用涵道。在飞机上,在船上,都是这样。涵道壁还有阻隔噪声的作用,但这是次要的。
5 V3 l, o& l M# p4 i( G$ G7 n: Z& m/ O, { x0 O, c4 T2 z1 Y
在X-22上,降低旋翼直径正是采用涵道风扇的原因,否则就大而无当了。更重要的是,涵道风扇转过来,从升力风扇转变为推进风扇的时候,涵道本身起环形翼的作用,增加升力。0 k; s4 o8 v! U# c3 v8 I5 R+ K
F$ J3 ]0 s) X0 m6 b& b: W不过X-22最后还是因为性能达不到要求,尤其是垂直起飞重量,而速度没有比直升机高多少,下马了。本来这是美国陆军“空中吉普”的候选。* v# N# Z% ]" D- N
3 m' e2 x7 n( r: h1 D: p) Q Z/ y0 x) b
无数垂直起落设计或者构想中采用涵道风扇,最后都是栽在重量和阻力上,还有同步轴。. {- F5 B4 Y. N: r! v! \. K7 u# J& C
0 [7 X0 X3 z0 U* s
另一方面,现在人们对倾转旋翼已经熟悉,实际上还有倾转机翼。发动机和旋翼相对于机翼是固定的,但整个机翼一起倾转。
$ T; |9 z% [) I
7 c% W0 S9 o' o6 x . f g1 D" w y3 O& [5 {
LTV XC-142差点投产了
3 B# o6 G: J( ]5 P7 p+ O0 B t
! }" _9 Y/ G! @" e1 ` ) N1 j) C+ C4 h3 a. V% [6 l
在无人机时代,倾转机翼重新流行起来,因为只需要一套倾转机构& [# I' H( w" G
5 S" p: Q0 z/ \2 M A& w( f0 C0 ^# ] 5 K: S1 H+ D0 @
采用分布式多旋翼的话,尤其适合倾转机翼9 V' K% B7 j8 \ s7 x
Z; \* I1 z) {倾转机翼和倾转旋翼的特点相近,实际上更加适合垂直起落和悬停,因为“下洗阻力”小。但在短距起落状态,接近竖立的机翼像门板一样,阻力极大,而且容易失速。不过在无人机时代,倾转机翼反而比倾转旋翼更加简单:只有一个倾转机构,而不像倾转旋翼,每一个旋翼都需要一个倾转机构。" ~, e9 C( L& o; ^
, n U6 O+ I2 H9 T+ L+ X
对于分布式推进来说,倾转机翼尤其适合。分布式推进将推进力沿翼展均匀分布,使得推进气流不再集中在少数几个推进器(螺旋桨或者喷气口)附近,大大改善整个机翼的升力效率和受力分布。这要是也用倾转旋翼的话,沿着机翼翼展需要很多倾转机构不说,还需要很多开口,影响结构强度和重量。倾转机翼就省事多了,只需要在机翼-机体结合部一套倾转机构就成。
% i; l8 h$ Q q4 _2 m" a7 l, X. A+ X+ |
![]()
# s5 R, j; G" _) x; t. y( Q引射(ejection)利用文丘里管的远离,用少量高压流体的高速流动在喉部产生负压,抽动大量低压流体,极大增加流体总流量,增加推力
/ J$ C D/ Q. `1 L5 S1 `: ~- S
1 i; W4 ~8 Q& w+ Z" G8 s7 q, p![]()
. |2 L0 y5 k T) ?5 B) w! |罗克韦尔XFV-12基于引射原理,用发动喷流拉动环境空气,产生增升
2 Y0 q) y3 M, v2 t* ?- U% L' e% t' G1 L d. R
![]()
+ v! d7 R. J2 a; C! L! G* H* l在原理验证时,效果很鼓舞,但到了实际飞机研制出来、开始试验的时候,发现引射增升根本达不到预期,对环境空气的条件太敏感,再增加引射口也无济于事
: U4 D& a# I( p6 M3 ]" _' s
7 j$ @# c8 |6 G/ z ^ ( a [; v7 m/ q
在陆地上使用的话,尘土、树叶被吸入,更是问题
7 W; z7 \( o2 i# }4 A2 h3 ^! O. N8 r/ G
5 Y& M( Q2 H0 N0 S8 i
这本来要成为朱姆沃尔特的“制海舰”的舰载战斗机,这下黄了, m) J7 H. z4 x) W' `5 k' o
: q' f0 M; u/ @ C7 G# U " u- z5 b/ s1 ^. g
洛克希德XV-4也用引射增升,以差不多的理由下马了
! J# f7 f. d9 _; v) H1 u7 t
9 G: F& K' d; a* B. n但是美国海军还没有放弃制海舰的想法,在80年代战斗机推重比已经超过1的时代,试图用类似直立起飞的办法,用“起竖式舷侧平台”作为发射架,让战斗机靠自己的动力直接升空,降落还是需要拦阻索。但起飞准备时间很长,起飞重量和垂直起飞一样,很受限制。战斗机推重比超过1.0是指在正常起飞重量下。海上出动尤其强调航程和载弹量,需要以最大起飞重量起飞,还是不行。0 c) H" f. L- H2 J
; B$ M. @1 r1 Y7 ]9 f* h ( n$ j* v4 f+ c* Y. h6 `5 U5 l. d1 v
紧接着美国海军推出直立起飞、拦阻索降落的思路
8 s- Y, n& H% O) \
) o0 E U4 z: T另一个思路是“天钩”。) g. ~. j1 j! _+ {7 m) ^) H7 V& H- E
8 d1 C2 b# ?: p
在“鹞”式初步上舰的时候,人们以为可以像直升机一样运作,只要直升机甲板面积够用就行。后来发现,临时用用可以,常年出动不行。甲板摇晃、喷流烧灼都是问题。这也是“阿波罗”和“联盟”号在轨道上对接的时代,于是有设想用起重机将“鹞”式吊到舷侧海面上空,再发动机点火。这就没有喷流烧灼问题;起重机吊臂也可以在空中三轴稳定,相对于飞机的位置反而稳定。飞机产生足够升力后,起重机脱钩,飞机飞走。. p# x5 m( E! R$ J& ^' k1 @; D
9 H# {/ z3 q! }3 S; e6 v
回收时反过来,飞机首先与起重机吊钩对接,然后发动机关机,起重机把飞机吊回甲板。' T4 G, o& A4 S/ g
0 @/ L' u; I3 T
) ~& W0 |6 f- W9 D! R5 |
天钩将“鹞”式的垂直起落吊离甲板,消除对舰船的影响 |# G: s8 b- O! z2 ], j
Q2 ?; t" [# K7 N! |! r# [ ( U+ @1 v* ~4 W0 T
预期4000吨以上的驱逐舰就能改装,实际上7000吨以上更好,极大增加海上航空力量的建设成本和部署灵活性1 d/ ]. d4 \; ~- m/ @) E5 \
2 Q$ N% d$ `- K- s' A: r% n
; P. N6 g& f; A/ x- Y( |
这是真的试验过的1 j% B- ?3 N7 q: P3 G: q
& v0 ?" {2 F0 L( B3 O, H但“天钩”最后放弃了。对接是高难度的,偶尔为之可以,不宜作为日常运作。垂直起飞、着陆和悬停对重量的限制还是绕不过去,还是老老实实走STOVL航母的路。 |
评分
-
查看全部评分
|