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第20部分

美國西科斯基公司今年要馬上試飛的X2驗證機的構型如出一轍。只不過美國西科斯基的X…2還是雙座的技術驗證機,而俄羅斯卡莫夫展出的卡…92已經是可載數十人的大型運輸直升機的模型了。這一次,俄羅斯又和美國重現冷戰時的遊戲,你有什麼東西,我立即跟進,也推出類似的東西,“X2斯基”卡…92誕生了。

這種複合式新概念直升機的主要特點就是採用了西科斯基研究的所謂ABC(Advancing Blade Concept前行槳葉概念)剛性旋翼技術。

我們先了解一下一般的直升機旋翼:其槳葉透過水平鉸、垂直鉸和軸向鉸(也稱變距鉸)與槳轂柔性連線組成。直升機在做懸停,垂直起降時,槳葉表面任意一點的相對氣流速度就是這點的周向速度;並且在旋轉平面內左右兩邊槳葉對稱點的相對氣流速度是相同的。但直升機在前飛時,槳葉表面任意一點在旋轉一週中,其相對氣流速度的大小和方向都是不一樣的。在旋轉方向和氣流方向相反的半周,相對氣流速度等於周向速度與飛行速度的向量和,此時的槳葉稱為前行槳葉;當槳葉旋轉到旋轉方向和氣流方向相同的半周,相對氣流速度等於周向速度與飛行速度的向量差,此時的槳葉稱為後行槳葉。

直升機要開始前飛,就前推駕駛杆,自動傾斜器向前傾斜,旋翼也就向前傾斜,旋翼產生的升力有了一個水平方向的分量,就可以前飛了。要想增加直升機飛行速度,就必須增加旋翼的旋轉速度,以增加更多的水平拉力。但是,隨著旋翼的旋轉速度不斷增大,前行槳葉的槳尖速度接近甚至超過音速時,該槳尖處的空氣被壓縮,堆積在槳葉前面,人們稱之為激波,這種激波會產生極大的阻力,這就是所謂激波失速。同樣,在後行槳葉的槳根部分還會出現氣流從槳葉的後緣向前緣的反流區。由於後行槳葉氣流相對速度減小,為保持升力與前行槳葉相同,就必須增加後行槳葉偏轉角度(槳距),但是與固定翼飛機的機翼仰角一樣,槳距過大,氣流就會從槳葉前緣開始分離,在槳葉後緣形成一個很大的渦流區,產生很大的阻力,導致槳葉升力突然巨幅下降,這稱之為氣流分離失速。因此,旋翼的前行槳葉的激波失速和後行槳葉的氣流分離失速,就是直升機平飛速度落後於固定翼飛機主要癥結。

而所謂ABC剛性旋翼,就是採用兩副尺寸完全相同,但旋轉方向相反的共軸式剛性旋翼,它取消了普通旋翼中槳葉用來柔性連線槳轂的水平鉸、垂直鉸,只保留變距鉸。在飛行過程中,共軸式剛性旋翼只負責產生升力無須產生前飛拉力,前飛拉力由輔助推進裝置產生(X2和卡…92都是尾部螺旋槳),因而也無須複雜的自動傾斜器。當直升機前飛速度不斷增大時,後行槳葉進行解除安裝,升力逐漸轉移到前行槳葉上,使前行槳葉處於高動壓流場中,能很好地發揮作用。後行槳葉解除安裝後,槳距不用很大,故不易產生氣流分離失速。另外,前行槳葉和後行槳葉升力不對稱的翻轉力矩,正好由上下兩副旋轉方向相反的旋翼相互抵消,保持升力平衡。這樣旋翼的氣動效率大大提高。由於剛性槳葉沒有揮舞,上下旋翼可以離得很近,而沒有碰撞的危險。差動式地加減上下旋翼的槳距以形成扭力差不僅形成水平方向上的轉向,還由於剛性旋翼非對稱升力造成橫滾,進一步加速轉彎過程,所以採用的ABC剛性旋翼的直升機具有異乎尋常的機動性,大大超過常規直升機。

這裡要指出的是,俄羅斯卡莫夫設計局雖然是以研製共軸式雙旋翼直升機而著名,但其產品都還是屬於普通旋翼,其效率不是很高,並且出現了在高機動動作時,上下旋翼相撞而機毀人亡的事故。這一次卡莫夫也推出採用類似ABC剛性旋翼的卡…92,不知道西科斯基會不會向卡莫夫收取版權費用?

還要提到的是,西科斯基的X2採用了為RAH…66〃科曼奇〃直升機專案研製的複合材料旋翼系統和先進傳動設計,以及原來Cypher無人機專案的電傳操縱技術。目前還不清楚卡莫夫的卡…92是否採用複合材料旋翼和電傳操縱技術。但是和X2一樣,卡…92也還必須解決減速器和離合器的設計難點。因為在平飛時,發動機的部分動力將透過減速器減速後用離合器接通尾傳動軸傳遞給尾部的螺旋槳,在進行懸停和垂直飛行時,離合器就要斷開尾傳動軸使尾部的螺旋槳失去動力從而停止轉動。而尾部螺旋槳所需的減速比與旋翼所需的減速比是不一樣的。並且在這個過程中,功率損失要儘可能的少,離合器損耗要儘可能的低。美國在Cypher II“龍武士”的試驗飛行中,就出現了離合器損耗