设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 1288|回复: 1
打印 上一主题 下一主题

[武器展望] 垂直起落之路上的匪夷所思(五)

[复制链接]

该用户从未签到

跳转到指定楼层
楼主
 楼主| 发表于 2024-10-30 05:11:06 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2024-10-29 19:46 编辑   {& K# L" R$ t, M# r
2 @! C' U  g+ w4 G$ M4 U' ~$ D+ V
还有一些比较特别的设计,不大好归类,统统放到这里。' q3 ?# l% a9 `$ n

  ~$ Z& I/ g% R" E4 n5 I: m1 e4 k
" O! X0 w9 c. a. _2 G# O贝尔X-22采用“四立柱”的涵道风扇
4 Q3 C  _) b  u* I) J( G
$ Y5 X6 @& V) M: c2 e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。$ U: ~$ f1 ^+ i2 k5 I
: E0 x% \2 b2 z+ p( E7 g
这显然是现代多旋翼无人机的先驱,而且采用涵道风扇。
# Z- h& ]& D+ d! E3 Z; F+ v3 J' m3 a2 o4 s, x
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。
" k) U9 U. q$ m; M. O. ?/ k6 K! a  C8 L! V: X* z
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。
& s8 P% d- x+ y% Q! a$ ?, `$ B% Q4 G6 T4 W$ h5 U. X
对于X-22来说,涵道风扇也是领先时代的。
0 d. P2 M5 |! j8 o& a: [' y  K8 j. @: L6 l' D
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。
" m# r. I, _3 D! R) n' e: J  c4 i' ~$ f+ i
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。
, l: z* E4 y6 s! |2 |
+ h/ n0 m) ?4 D; k# g& }* l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。& K/ u  S2 z$ v- _& ^9 M
) H% w1 C6 s$ O; n
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。9 C+ R; u0 o" C; F

6 E' q: Y+ a" x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。
* Z9 n1 A  `6 K2 ?1 N; q5 B: m  c/ j9 G0 w2 r7 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。
7 f. @3 m$ K( |+ _" {  ?% D7 b: b, q* n$ y1 E; K

# ]+ G9 D- _4 e5 D% Y  L" ]LTV XC-142差点投产了; U- D& T9 M) G9 u$ P
. y8 ?: J9 f1 ?! F8 J/ W

7 b7 s  T" c" z& [" x6 {1 @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
# E. ?- ?( L3 ]
8 ~7 W: n% n9 a2 H; I" ?6 y* L( n" ?; j( Q. J
采用分布式多旋翼的话,尤其适合倾转机翼
) B; N- O, {4 S- L6 \% j& L/ K2 R
. Z& p1 g6 _- ^' }; g! a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。
5 A5 p" z8 c. b: S5 F$ c  K4 b
: B4 [4 D2 h1 i6 O6 e$ G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。
; d  j! r3 z3 x- b% o' z3 r& c% |0 U( n3 {, N8 U7 b
! I# ^5 V& A; Z1 c/ X
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! H  V; Y2 D, r: Y

! @* j4 n+ l- Q/ C
/ A9 g, O; P- e0 D5 \1 B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
& j  C0 e6 T+ a# D! N3 ^' S
, B& m3 ^& f& J: u5 B0 l$ v
; r0 m# {8 N" Y5 [, d3 F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
* p( T' s) G, D8 P  A( p% t8 v$ t- {. ]; @+ N* y$ K

+ a" \. F6 w. b. B" N在陆地上使用的话,尘土、树叶被吸入,更是问题' o& |" p; K8 g7 d& G- L

, k1 s. d! O: M# _, r" ^+ M" a' b* S
" b2 z5 y$ v& l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
6 Y, T: H0 ^) Z
3 Q( [5 Q0 K1 [; a9 T! {( i; |6 ~& p0 ^8 \9 ]' C* t/ G- d
洛克希德XV-4也用引射增升,以差不多的理由下马了
  @/ u0 T6 R7 p! u; E8 i/ y+ N9 v0 W0 ?$ ?
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。
( U! I- x5 c; q# Z" F  K3 ?2 @) z3 P  I* _0 C
) q4 U) P2 S& R+ P1 i6 Z5 u' \
紧接着美国海军推出直立起飞、拦阻索降落的思路
2 b! \& f1 B. b* L# F" X( X  \
$ l% A6 u9 p" f! t# M0 X另一个思路是“天钩”。, C3 C$ r9 u  {, H* G! n
  N1 R7 `) R) L/ k
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。' v2 Q* \6 v2 J/ M$ |" L

1 ^; s; J- }1 S$ @  N  Y6 O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。
, d" t2 B, ~$ L3 N
9 Y) ?+ T5 C; u! x+ N3 C
: p/ U, T& V+ V: t% d3 l天钩将“鹞”式的垂直起落吊离甲板,消除对舰船的影响
$ `; e4 E; T9 j8 c% r/ U% Z9 A, A' q+ O! V  A, L% n

6 j* v0 K, p  }6 P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
% h1 I0 ^5 q7 {; y0 M
: W9 e% X! j- T* e. C/ e1 q! q1 x, z, E+ Y
这是真的试验过的3 S! c4 R8 K/ K5 q9 p$ \
. {$ s+ e# b. t& n# f3 c; _
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

参与人数 2爱元 +10 收起 理由
pcb + 4
住在乡下 + 6 涨姿势

查看全部评分

本帖被以下淘专辑推荐:

  • TA的每日心情
    开心
    2020-1-2 23:51
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气

    沙发
    发表于 2024-10-30 09:00:16 | 只看该作者
    0 q1 r8 s) _4 n; I+ @3 K
    都怪讨厌的重力。
    6 f, l6 B/ Y* ]/ P6 R- a
    6 v( V" _3 L( d' O: F. q
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    手机版|小黑屋|Archiver|网站错误报告|爱吱声   

    GMT+8, 2025-9-21 20:44 , Processed in 0.038943 second(s), 21 queries , Gzip On.

    Powered by Discuz! X3.2

    © 2001-2013 Comsenz Inc.

    快速回复 返回顶部 返回列表