直升机与固定翼的“混血儿”——V-22“鱼鹰”倾转旋翼机

作者: admin 分类: 热点 发布时间: 2019-07-17 15:36

 

直升机与固定翼的“混血儿”——V-22“鱼鹰”倾转旋翼机

MV-22“鱼鹰”

V-22倾转旋翼机“鱼鹰”(Osprey),是美国一型具备垂直起降(VTOL:Vertical Take-Off and Landing)和短距起降(STOL:Short Take-Off and Landing)能力的倾转旋翼机。

直升机与固定翼的“混血儿”——V-22“鱼鹰”倾转旋翼机

贝尔的XV-3从垂直起降到前飞时,旋翼的角度转换

倾转旋翼机是一种性能独特的旋翼飞行器。它是在类似固定翼飞机机翼的两翼尖处,各装一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件,当飞机垂直起飞和着陆时,旋翼轴垂直于地面,呈横列式直升机飞行状态,并可在空中悬停、前后飞行和侧飞。

直升机与固定翼的“混血儿”——V-22“鱼鹰”倾转旋翼机

贝尔的XV-15

倾转旋翼机是一种将固定翼飞机和直升机融为一体的新型飞行器,有人形象地称其为空中“混血儿”,倾转旋翼机既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力,又具有固定翼飞机的高速巡航(这个高速是相对于直升机的最大时速可达300km/h以上,俯冲极限速度近400km/h)能力。

直升机与固定翼的“混血儿”——V-22“鱼鹰”倾转旋翼机

加拿大飞机公司的CL-84

倾转旋翼机的发展经历了漫长曲折的发展过程,在过去半个多世纪中,共开发研究过XV-3、X-22A、XC-124A、CL-84、“伏托尔”76等43种不同的型号,但多数以失败而告终。加拿大飞机公司的CL-84方案是倾转机翼机,这种飞机的基本原理是通过把整个机翼倾转到垂直方向,使机翼竖起来进行垂直起降,在正常飞行时把机翼倾转回水平方向。这种构型的难点在于,整个机翼重量大,转动轴心的机械部件受力大,可靠性不高。

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贝尔的XV-3

只有美国贝尔直升机公司成功地研制出了XV-3,XV-15,并在XV-15的基础上成功地研制出军用型“鱼鹰”及民用型BA609倾转旋翼机。经过漫长的探索研究之后,倾转旋翼机终于真正地投入了实际应用。

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XV-15

XV-15原型机的水平飞行速度达到555千米/小时,最大俯冲速度达到639千米/小时,而且XV-15原型机还能以74千米/小时的速度后退飞行。1981年,第一架XV-15原型机在巴黎航展上展出。由于XV-15倾转旋翼机在此次航展上卓越的、具有创造性的表演,促使后来的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机计划的诞生。基于XV-15的出色表现,美国政府于1981年年底提出了“多军种先进垂直起落飞机”(JVX)计划,要求在XV-15的基础上研制三军共用的倾转旋翼机。1983年,美国国防部批准了贝尔直升机公司和波音直升机公司的设计方案。

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XV-15的倾转发动机舱

XV-15在每侧翼尖都安装了一个倾转发动机舱,可在电动液压机构的驱动下从水平位置倾转到垂直。每个吊舱都内置一台阿弗科莱康明公司的LTC1K-4K涡轴发动机,驱动一副直径为7.62米的三叶不锈钢旋翼。

直升机与固定翼的“混血儿”——V-22“鱼鹰”倾转旋翼机

处于转换状态的“鱼鹰”

V-22飞机沿用了XV-15的设计,由于在机翼翼尖处安装可倾转的发动机和直径达11.57米的旋翼,可像直升机那样垂直起飞着陆并悬停。发动机直立时,飞机垂直起飞着陆;发动机转到水平方向时,飞机则如同固定翼的涡轮螺旋桨飞机高速巡航飞行。

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正在着舰的“鱼鹰”

1989年3月19日V-22完成首次试飞,同年9月14日完成首次由直升机状态向定翼机状态过渡的飞行转换。1990年12月4~7日,在美海军“大黄蜂”号两栖突击舰上进行了海上试飞,其中包括第三架原型机的起飞和着舰试飞,以及第四架原型机的设备和功能试飞。1990年底已完成起飞着陆转换试飞、机翼失速试飞、单发试飞以及飞行速度高达647千米/小时的试飞。1997年5月7日,首架MV-22B开始生产。1999年5月开始交付14架给海军陆战队试用。

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人员正在登机的“鱼鹰”

经过部队测试表明,MV-22能满足甚至超过其他重要的性能指标,其中巡航速度达到了478千米/小时,比要求的高33千米/小时;海上部队运输半径几乎比要求的增加了一倍,并可携带770千克的外挂。值得指出的是,该型可在8小时内实现3890千米外的部署,比要求的12小时大大缩短。

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折叠的“鱼鹰”正在展开

每个发动机舱内置一台罗尔斯·罗伊斯T406-AD-400(501-M80C)涡轴发动机,起飞功率4585千瓦(6150轴马力),持续功率4395千瓦(5890轴马力)。每台发动机驱动一副复合材料三叶螺旋桨,沿相反方向旋转。螺旋桨具有动力折叠机构,整副机翼可以旋转90度对齐机身纵轴,此时发动机呈水平姿态,使MV-22B停放占用面积最小化。整个折叠过程大约需要一分半钟,完成后,“鱼鹰”的尺寸与折叠旋翼的西科斯基CH-53E大致相同。

直升机与固定翼的“混血儿”——V-22“鱼鹰”倾转旋翼机

机上人员正在跳伞的“鱼鹰”

由于V-22的螺旋桨直径小于同等重量直升机的旋翼、排气速度较大、桨盘载荷高于一般直升机,因此垂直起飞和悬停时的效率亦稍逊于直升机。但它的常规飞行性能却是直升机无法匹敌的:该型在直升机状态的最大垂直起飞重量为23980千克,最大前飞速度396千米/小时;在固定翼飞机状态的最大短距起飞重量为27442千克,速度曾达到647千米/小时;垂直起飞的航程为2224千米,短距起飞的最大转场航程接近3900千米;可以输送24名军人或者重9072千克的物资,吊载重6803千克的货物。与普通的直升机相较,这无疑是一个巨大的飞跃。

直升机与固定翼的“混血儿”——V-22“鱼鹰”倾转旋翼机

冲绳坠毁的“鱼鹰”

但是“鱼鹰”最大的弱点就在于其倾转旋翼上,由于螺旋桨直径小于同等重量直升机的旋翼,导致其桨盘载荷小,在下降时如若控制不好,下降速度过快,就会导致进入无控状态坠毁。并且大部分“鱼鹰”飞行员是由直升机飞行员改装而来,对于两者的区别把控不是很好。MV-22从10年到17年发生了7起机毁人亡事故,其中三起就是因为此原因。

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四倾转旋翼机想象图

贝尔-波音公司在MV-22取得成功后,就提出了下一代四倾转旋翼机,载重尺寸与C-130“大力神”相当,在520公里/小时的巡航速度下能运输13.6-18.2吨货物飞行3200公里。但军方对这个概念并不感兴趣,使其仍停留在纸面。因为军方认为这种飞机将无法在前线作战条件下起降,由于旋翼下洗气流过强,四倾转旋翼机在无铺装的野战机场垂直降落时将会掀起飓风级的尘土和杂物,这点从V-22的服役表现中就能看出。