有機翼的高速直升機

 

 

 

 

一架奇怪的直升機一直在法國南部進行試飛。它由法國空中客車直升機公司制造,看起來有點像一架普通直升機和一架飛機合并成一架飛機。它被稱為 Racer,它的目標是比普通直升機走得更快。

 

Racer 于 4 月 25 日首次升空,此后進行了多次試飛。據空中客車直升機公司研究創新總監托馬斯·克里辛斯基(Tomasz Krysinski)介紹,在 6 月 3 日持續兩個小時的第五次飛行中,Racer 的速度達到了 190 節(219 英里/小時)。這很快——直升機的巡航速度通常在 150 節(173 英里/小時)的范圍內。目標是讓 Racer 最終以 220 節(253 英里/小時)的速度巡航。

 

克里辛斯基說:“人類總是想更快地做事。”他指出,這種飛行器也有實際應用:空中客車直升機公司認為這種設計既有民用用途,也有軍用用途,包括對醫療緊急情況做出快速而巧妙的反應。

 

直升機與飛機相遇

 

與大多數直升機不同,Racer沒有傳統的尾槳,但配備了兩個與機翼相連的螺旋槳??死镄了够f,每個螺旋槳的直徑都超過8英尺。Racer 最引人注目的特點是它有機翼,機翼上有大螺旋槳,每側一個。強大的螺旋槳安置在雙翼飛機式機翼的尖端,有助于空中客車解決常規直升機工作方式中存在的速度限制因素。對于大多數直升機來說,當它們試圖快速飛行時,頂部旋翼葉片會快速旋轉,遇到顯著的阻力,以及另一個稱為后退葉片失速的空氣動力學問題。

 

非營利組織垂直飛行協會的戰略總監邁克·赫爾斯伯格(Mike Hirschberg)表示,傳統直升機速度的“一般障礙”約為 200 節(230 英里/小時),直升機制造商多年來一直試圖突破這一創新設計。例如,西科斯基公司創建了一個模型,使用兩個頂部轉子葉片堆疊在一起,每個葉片朝著不同的方向旋轉??罩锌蛙嚨姆椒ǎ瑱C翼和螺旋槳的組合,似乎更簡單一些。當空中客車直升機向前飛行時,它的機翼給飛機升力,就像飛機上的機翼一樣,螺旋槳推動飛機向前。這意味著頂部旋翼的功要小一些。“在 220 節的速度下,一半的升力來自旋翼,一半來自機翼,”赫爾斯伯格說。由于旋翼做功較少,它可以旋轉得更慢,避免了直升機在高速飛行時遇到的一些空氣動力學問題。

 

機翼上的螺旋槳提供了第二個好處,除了推動直升機向前以幫助其達到高速外:當直升機懸停時,螺旋槳會提供幫助。傳統直升機后部的尾槳提供了所謂的抗扭矩系統:如果沒有尾槳,直升機會隨著主旋翼的運動而繞圈子旋轉。

 

但 Racer 沒有傳統的尾槳??罩锌蛙嚬緵Q定,可以通過使用螺旋槳來完成反扭矩工作,從而簡化程序。每個螺旋槳都可以向前或向后傳遞推力,從而減輕旋轉的頂部大轉子的力。

 

Racer 在其鋁和碳纖維套筒上還有另一個技巧。當它以180至190節的特定速度向前巡航時,飛行員可以關閉其中一個發動機,從而節省燃料。“我們稱之為生態模式,” 克里辛斯基說。飛行員可以根據需要再次啟動發動機。

 

對速度的需求

 

有翼的Racer當然不是第一架設計得更快的直升機。垂直飛行協會的赫爾斯伯格說,大約 70 年來,飛機制造商一直試圖制造“一種更好的直升機——可以垂直起飛和降落,但速度比傳統直升機快。”其中一次嘗試是一架軍用飛機,AH-56 Cheyenne(夏安),這是一架可以追溯到 20 世紀 60 年代末的直升機,外觀奇怪地細長,機翼和螺旋槳(以及尾槳)都在后面。它于 1969 年墜毀,試飛員死亡。1972 年,夏安項目被取消。

 

最近,總部位于康涅狄格州的西科斯基公司生產的一款外觀時尚的 X2 在 2010 年達到了令人印象深刻的 250 節。這架飛機現在是國家航空航天博物館的一部分,它使用了兩個反向旋轉的頂部旋翼和一個后螺旋槳來克服傳統直升機面臨的速度限制。

 

現代軍事比賽也推動了直升機的設計向前發展,生產出了與標準旋飛鳥不同的先進飛行器。2020 年,一項名為“未來攻擊偵察機”的美國陸軍競賽升溫,當時陸軍將參賽者僅限于總部位于得克薩斯州沃斯堡的貝爾德事隆公司和國防巨頭洛克希德·馬丁公司旗下的西科斯基公司。貝爾提供的是 360 Invictus,它有短機翼來幫助它提升。西科斯基的被稱為突襲者 X,看起來有點像它的 X2 飛機。但陸軍在 2 月份取消了這場比賽,部分原因是從烏克蘭戰爭中吸取了關于未來航空需求的教訓。

 

西科斯基公司和波音公司聯手參加了一場不同的陸軍競賽,以制造一架比突襲者 X 更大的直升機,但在 2022 年,該團隊輸給了貝爾公司提供的一款名為 V- 280 Valor 的“傾轉旋翼機”——另一種飛機-直升機混合動力——陸軍計劃將其用于使用黑鷹直升機執行的后勤任務,例如將部隊或設備從一個地方運送到另一個地方。盡管在國內遇到了這些挫折,西科斯基未來垂直升降機國際部主任路易吉·皮安塔多西表示,其 X2 技術吸引了“巨大的國際興趣”。

 

美國軍用直升機的發展不得不忍受國防部政策變化的動蕩,但在歐洲,Racer 繼續前進。事實上,Racer一半的資金來自一個名為“清潔天空2號”的歐洲項目,該項目以環境為重點。也許有一天,這種獨特的旋飛鳥,有著機翼和螺旋槳,將被證明是一種比普通直升機更快巡航的飛行機器,為軍方或民用客戶執行時間敏感任務提供了一種方式。

 

原文見《 odd-looking helicopter was designed for speed 》

楊超凡

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