今天講直升機吧.
飛機成功後,下一個飛行的目標,就是不用跑道的垂直起降機,人類投入大量研究後,目前技術上與效能上最平衡的設計,就是大家常說的直升機,以高展弦比翼面對大量空氣進行相對低速的加速,獲得足夠的反作用力抬升自己,而且升力面同時就是動力面與控制面,讓機身設計比動力面/升力面/控制面分開設置的傳統飛機,受到的牽制更少.
不過這種設計有個顯著的缺點,高展弦比又高翼展的旋翼面,轉動時的翼端速度很高,垂直起降時還好,加速飛行的話,與飛行方向同向的翼面很容易加速到碰到音障,現在大部分直升機在250~300km/hr的速度,就會碰到這種音障問題,因此飛行速度提不上去,才有其他效率較低但飛行速度較高的垂直起降機設計.
假如在相對低速用途下,現行直升機效率很高,尤其低速時飛行阻力不高,機身外型設計自由度很大,這是一大優點;不過假如要認族譜的話,這反而是缺點,因為你很難靠外型來看出彼此的血緣.
比方,噴射戰鬥機方面,F/A-18系列現在大小與長相都差很多,但從P530概念機到現在的超級蟲,都是大面積LErX與低後掠角主翼及外傾垂直尾翼,還算好認;F-5與T-38這個遠房表親會比較難認,但主翼特徵還是在.
可是英國Lynx與義大利A129的話,不講真的會不知道那是從同一個架構發展出來的,美國UH-1的表兄弟,當然UH-1與AH-1或其他一堆貝爾的也是很難認,因為機身部分長得不一樣.
他們的血緣,在於傳動系統,單旋翼直升機傳動系統要維持主旋翼與尾旋翼傳動保持一定比例,讓主旋翼產生的龐大扭力,可以自然被尾旋翼所抵銷,不用去仔細調整,但同時又要求好幾公尺長的傳動桿不能與機身或其他結構發生共振,以免啟動不久就自動拆掉.
然後,調整主旋翼與尾旋翼傾角及俯仰角,甚至還有前後掠的掠角,其控制鋼纜也必須附在傳動軸旁邊.而引擎輸出到傳動軸的部分不只要高效能,還要模組化.
如果說這些都還好,那真正要命的要求,在於美國直升機是陸軍研發的,他們的作業可靠度要求,是每飛行小時不到5人工小時的維修時數,這與MBT差不多,但卻是越戰時代噴射機的十分之一左右,當時噴射機每飛行小時隨便都要三四十人工小時維修,包括客機......
這些條件加起來,其實直升機傳動系統能用的選擇不多......因此在追直升機的資料後,才發現很多直升機的傳動系統,來源都是那幾個......
相對於傳動系統選擇不多,機身設計選擇就多了,只要前機身與後機身重量平衡就好,因此UH-1與AH-1是同一個架構衍生出來,LHX原始需求也是同時取代UH-1/AH-1/OH-58,後來才把匿蹤更難搞的UH-1取代案取消掉.
機身設計選擇多對軍用直升機還有一個優點,那就是裝甲,所以先前講RAH-66時,提到這傢伙甚至可能大白天從敵人頭上飛過,這是不可能匿蹤的,所以這時要靠的就是裝甲.
當然不靠裝甲,直升機的生存性還是高,越戰的統計資料上,噴射戰鬥機是百來架次就會被打掉一架,除了少數只出現在安全地區的例外,可是直升機卻是千把架次才損失一架,七百多架次就損失一架的任務僅限一次......這是因為從下面往上打,大部分彈藥都被機身與裡面的士兵吸收,打得到傳動系統與動力系統的子彈就少了,因此很多受損直升機,其實可以換掉名為機身那個大箱子,就繼續用.
只是這樣來看,要自己研發直升機,難啊......有別人授權的傳動去改很容易,因為那個現成傳動都有很多實際使用時間,可靠性很高,但要自己搞全新的傳動......
多旋翼直升機的傳動通常很麻煩,CH-46/47或V-22都一樣,兩個引擎的輸入可以同時帶動兩組螺旋槳,其中一個引擎完全死了,不是某個螺旋槳不能作工,而是兩個螺旋槳都減輸出,這種傳動要求更高,所以更難發展. |
臉書提到直升機
Posted - 01/20/2017 : 08:13:36
