時間:2018-07-31 17:59來源:中國直升機 作者:中國直升機網
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![]() 圖——歐洲直升機公司的X3高速型復合直升機(High-speed hybrid helicopter)兼具了固定翼和旋翼飛行器的特點
西科斯基的X2和歐洲直升機公司的X3打破了直升機的傳統觀點——直升機注定只能飛得很慢——事實上,在合理的油耗情況下,上述兩種直升機(或者應該叫做旋翼飛行器更妥當)相比于傳統直升機,都實現了50%的速度提升,也就是說,對于這兩種直升機而言,這種提速并非是極限速度的提升,而是常規巡航速度的提升,這是非常有價值的。
無論是軍方還是航空行業,對X3這款巡航速度能達到每小時400公里的直升機都表現出了極大的興趣——畢竟如今的直升機巡航速度都最多也就達到每小時280公里,甚至比不上現金的高鐵——尤其是對那些需要直升機進行遠距離飛行(大范圍投放、作戰)的客戶來說,這類直升機的價值就更大了。
X3 又叫做 X立方(X-cubed),它是歐洲直升機公司的一架技術驗證機,主要目的是用來驗證高速、長航程的復合直升機技術(H3 Concept)。H3 計劃研制一系列不同噸位的直升機型號以滿足市場的不同需求——主要是輕型和中型直升機,重量在5~14噸之間,這類直升機將比如今的直升機更能勝任諸如大范圍的搜救工作、遠洋石油及天然氣開發、商務航空以及各類軍事命令等航空任務。
![]() 圖——NH90 直升機
X3 驗證機使用了一架AS365N3 機身,5片 EC155 槳葉旋翼,來自NH90的RTM322 引擎以及EC175 主減速器(這臺主減經過改造可以驅動裝在在兩側短機翼上的可變距螺旋槳)。
復合式直升機技術可以幫助歐洲直升機公司“為客戶提供50%的巡航速度和航程提升,而成本的增加則相當有限”。該項技術發展的同時始終堅持的目標就是復合式直升機的全生命周期成本相比于常規直升機只會增加20%~25%。由于復合式直升機的高速性能,其執行任務的效率將會大大提升,因而相比于采購、飛行和維護所產生增加的費用,采用H3 計劃的客戶勢必會在高效的任務執行能力中獲得好處,這些好處若是折算成費用的話,必將抵消費用的增加,甚至比傳統直升機還要更經濟——尤其是對于那些需求盡可能短的執行時間的任務而言。
X3 的基本原理就是,其兩側的雙螺旋槳作為前進推力,兩副短機翼則會在高速飛行的時候提供可觀的升力,以使得旋翼的拉力足以卸載。從氣動分析可以知道,機翼的升力會隨著速度增大而增大,目前來說,高速飛行情況下,機翼可以承擔總升力的40%~50%,未來,這個比例還會進一步提供。也正是因為旋翼的拉力卸載使得旋翼的轉速得以降低,從而延緩旋翼前行側的氣流壓縮性問題,直升機因而能夠飛得更快。
關于這個內容可以查看我此前發的關于直升機前飛的文章,這里稍作解釋。對于常規直升機而言,隨著前飛速度的增大,前行側旋翼槳葉的相對氣流速度將會越來越大,而后行側槳葉的相對氣流速度將會越來越小。這是因為前行側槳葉迎著前飛來流旋轉,后行側槳葉則順著前飛來流旋轉,因而相對于槳葉來說,其總得氣流方向在前行側體現為前飛來流速度和旋轉來流速度之和,后行側則為前飛來流速度和旋轉來流速度之差。因而隨著前飛速度增大,前行側槳葉尖端速度很快就會接近音速,而后行側槳葉很容易就會進入失速狀態。隨著前行側和后行側不對稱性的增大,氣動阻力和振動水平都會顯著提升。要想提升直升機速度,首先必須要解決這兩個問題。
西科斯基的X2通過剛性共軸雙旋翼(又叫前行槳葉概念旋翼 Advancing Blade Concept Rotor;ABC Rotor),通過共軸反轉的雙旋翼氣動布局(兩副槳葉的前行側和后行側位置恰好相反),使得每一副旋翼的前行側都能物盡其用,而后行側因而得以卸載。歐洲直升機公司則通過假裝推力螺旋槳和短機翼來使得旋翼無需提供前飛拉力和全部升力,從而其拉力得以卸載,旋翼轉速能夠降低。對于X3而言,其高速前飛轉速將會降低到原轉速的85%左右(這被稱為降速旋翼技術 Slowed Rotor Technology, 我此前寫過詳細介紹該技術的文章,歡迎查閱)。通過降速旋翼技術,復合式直升機的極限飛行速度得到了顯著的提升。
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