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2 # 包子沒有褶啦
我們分情況考慮
1.沒有傳統直升機的旋翼 採用類似v-22魚鷹的傾轉渦噴發動機的結構。
2.保留傳統直升機的旋翼 額外增加兩臺僅提供推力的渦噴發動機。
3.將二者結合 保留普通旋翼 再結合傾轉渦噴發動機。
首先 三種方式都需要面對的問題 渦噴發動機油耗高 一般用在固定翼的飛機上 直升機機身小 而且可以用作儲存燃料的空間有限 使用渦噴發動機會導致續航能力大大下降。並且渦噴發動機對於環境要求較高 直升機經常在低空和簡易機場甚至普通的空地起降 渦噴發動此時極易吸入異物導致故障。
1.採用傾轉渦噴發動機,在直升機靠近地面起降時 渦噴發動機向下噴出的高溫燃氣接觸地面後 會上升 容易被再次吸入發動機 導致發動機喘振或停車。另外 在垂直起降階段 不同於v-22魚鷹的渦軸發動機 渦軸發動機可以透過連桿傳動 在一側發動機故障時 連桿可以維持兩側旋翼工作 而雙側渦噴發動機在出現故障時 難以維持平衡 而且渦噴發動機噴出的高溫燃氣對地面造成的影響很大。再者 傳統直升機以及傾轉旋翼機 一旦在空中失去動力 都可以透過主旋翼變矩的方式 藉助風力和下落的速度 使飛機以類似旋翼機的方式迫降 而如果是渦噴發動機 一旦在空中失去動力 若是在水平飛行階段 還有可能像固定翼飛機一樣滑翔迫降 如果是在垂直起降階段 那幾乎就是自由落體了 而飛行事故大都出現在起降階段。而且發動機傾轉系統結構複雜 維護難度高 容易出現故障。沒找到照片 拿動畫片裡的做個參考。
2.保留主旋翼 額外增加兩臺僅提供推力的渦噴發動機,一方面 在起降過程中 渦噴發動機就成了死重 不能提供升力。另一方面 直升機的升力來自主旋翼高速旋轉時槳葉上下側產生的壓差 沿機身縱軸線 將旋轉分為左右兩側 簡單一點可以看作槳葉在兩側相對於機身分別是在向前與向後運動 假設氣流保持靜止 那麼向前運動的一側 槳葉相對於氣流的速度就是飛行速度加上槳葉的瞬時線速度 而向後運動的一側 則是槳葉的瞬時速度剪去飛行速度 也就是說 旋翼兩側所提供的升力是有差異的 而且隨著飛行速度的增加 兩側升力的差異也會增大。在目前直升機的飛行速度下 透過主旋翼變矩和尾槳的配平 可以保持升力平衡 如果透過額外兩臺渦噴發動機提供推力 讓飛機速度大大增加 會使得配平愈發困難 臨界情況 就是飛行速度與槳葉末端的瞬時線速度相等 此時槳葉相對氣流的速度 一側為0 一側為飛行速度的兩倍 會產生巨大的升力差異 遠超過主旋翼變矩和尾槳的配平能力。雖然可以透過加裝短翼使用副翼或者渦噴發動機向量噴口的方式進行配平 但這樣需要複雜的操控系統和控制裝置 導致結構複雜 重量增加。這個有類似的試驗機 洛克希德XH-51A。1967年6月19日,XH-51A複合型創下了一項旋翼機記錄——速度達到302.6英里/小時。高速飛行測試在各種高度、航程條件下進行,從幾千英尺到極低高度、地形跟蹤飛行。輔助渦輪噴氣發動機和短翼給予XH-51A複合機非常近似固定翼飛機的飛行品質。然而,因為渦輪噴氣發動機過快的燃料消耗率,在油箱用幹之前該機僅能夠維持它最大的速度大約20分鐘,這個專案被廢止了。
3.將二者結合起來,這個方法從目前來看是比較不切實際的。雖然能解決起降死重的問題 但是二者結合會導致重量大增 結構過於複雜 維護困難 得不償失。
回覆列表
首先,您的問題中“直升飛機”是指黑鷹、卡-52這樣的旋翼直升機呢?還是指海鷂這樣的短距離垂直起降固定翼飛機?
嚴格來講直升機不能叫做“直升飛機”。飛機特指靠固定翼和空氣相互作用產生升力的飛行器,而直升機則靠渦軸發動機推動旋翼旋轉產生升力。
如果您要問的是“直升機”,就要先理解什麼是渦扇發動機。渦扇發動機相當於渦噴發動機加上外涵道風扇。渦噴發動機顧名思義就是要噴氣。而直升機本身使用的是渦軸發動機,不噴氣,動力全部轉化為機械能驅動旋翼高速旋轉,獲得升力。直升機的推力則來自於升力在前飛方向的分量。
那麼好,如果是渦軸加裝兩個渦噴,推力增大了,但是,一方面渦噴產生的推力肯定遠大於升力的分量,造成兩個力的干擾,另一方面渦噴轉速快於旋翼轉速,直升機主軸轉速一分鐘大約是幾百,渦噴資料記不住了,但總是快很多,所以極大可能是升力還沒產生推力已經很大了,然後直升機就真是在地上摩擦了。
降低轉速的話當然也可以,但是由此產生的問題就是加了兩個發動機——渦扇發動機比渦噴要重,因為有外涵道風扇,產生的推力有限,增加的重量卻大幅度上升,完全得不償失。
如果您問的是類似鷂式這樣的短距離垂直起降飛機,那麼您想問的應該是為什麼這樣的飛機不安裝雙發。確實,鷂式等飛機通常只安裝一臺渦扇發動機,這個主要是考慮配重和換向推力的有效性問題。如果普通的固定翼機,如果安裝雙發,一臺發動機失效後飛機依然可以正常飛行或者安全降落。但是,對於短距離/垂直起降飛機,如果安裝雙發的話,一旦單發失效,其換向推力部分就肯定無法配平。所以就目前的技術而言,垂直起降飛機的發動機通常使用單臺。