英国人的冷战超级脑洞:超音速旋翼高速直升机

发布时间:2019-09-19 22:57:19   来源:东方头条   点击:
自直升机诞生以来,航空发明家们和各路厂商就绞尽脑汁对其基本设计进行革新,试图弥补直升机的飞行速度短板,提高其应用范围。经

自直升机诞生以来,航空发明家们和各路厂商就绞尽脑汁对其基本设计进行革新,试图弥补直升机的飞行速度短板,提高其应用范围。经过几十年摸索之后复合直升机和倾转旋翼机这两种高速直升机技术终于走向成熟,即将引爆高速直升机革命。人们在这漫长的摸索过程中也走过无数弯路和提出了无数脑洞,其中一种鲜为人知的高速直升机脑洞就是英国韦斯特兰直升机公司在冷战时期提出的超音速旋翼直升机(SSRH)。

上世纪70年代,英国著名的韦斯特兰直升机公司通过研究发现,直升机前飞时旋翼桨尖旋转线速度与后退桨叶失速边界成正比,这个比例函数就被称为旋翼前进比(advance ratio)。简单说来,在直升机高速飞行中,随着旋翼转速的提高,后退桨叶的失速速度也相应提高,这个现象有利于提高直升机的速度。举个栗子,假设一架直升机的桨尖线速度为0.6马赫且处于恒定叶片载荷状态,,旋翼前进比0.3,那么其后退桨叶需要在0.18马赫(约370公里/小时)的速度下才会失速,按照10%安全余量计算,该机最快能飞到338公里/小时。但如果把桨尖线速度提高到1.2马赫,该机就能飞到大约644公里/小时的速度,速度几乎加倍。

根据这个原理,韦斯特兰公司在1976年初的报告中对超音速旋翼桨尖激波的传播方式进行了研究,并进行了基本性能计算,提出三种种采用超音速旋翼的舰载直升机设计。这些方案都采用刚性共轴双旋翼设计,以取消尾梁和尾桨并简化机身设计,并分别采用单发、双发和三发设计。超音速旋翼直升机从原理上看完全行得通,但困扰该机成为现实有两大无法解决的难题,一是超音速旋翼在旋转时桨尖激波产生的高频啸叫会导致严重环境危害。上世纪50年代美国共和公司曾测试了F-84F涡桨验证机,其机头的超音速螺旋桨在旋转时产生的激波啸叫足以震碎塔台玻璃,并使地面人员恶心和头痛。

其次想要共轴双旋翼超音速旋转,发动机功率高得离谱,韦斯特兰提出的最夸张三发设计在机身两侧和机尾塞进了三台莱康明涡轴发动机,并不具备实用性的机身内部空间。与复合直升机相比,超音速旋翼直升机并没有表现出更高的潜在性能且研制风险过高,所以最终止步于纸面。

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