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第384章

V-22的研制情况:与固定翼飞机相比,直升机最明显的长处是可以垂直起降和在空中悬停,对起降场所的依赖程度较低。不过,在平飞过程中,直升机由于旋翼的气动效率很低,一百千克拉力最多可以拉动三百千克重量,运输效率K(K=G/W)只有四左右;而以螺旋桨为动力的、同等功率的固定翼飞机的运输效率K可达十二以上,一百千克拉力最多可以拉动一千五百千克重量。由于效率高、经济性好,固定翼飞机的航程远远高于直升机。普通直升机的最大航程不过五百千米左右,而轻型螺旋桨飞机的航程往往在一千五百到两千千米以上。另外,由于受旋翼工作特点的限制,直升机的最大飞行速度、飞行高度等技术指标也比同级别的固定翼飞机低许多。

采用倾转旋翼(或倾转发动机、倾转带发动机的机翼)方案,可以把直升机与固定翼飞机的优点较完美地结合起来,构建出一种独特的既能垂直起降和悬停,又能飞得更高、更快、更远的新型航空器一一螺旋桨式“直升飞机”。这就是美国人开发V-22“鱼鹰”的动因。

一九八一年底,美国军方提出了“多军种先进垂直起降飞机”(JVX)计划,为空、海军研制一种具有较高运输效率、三军通用的“直升飞机”。为了竞争JVX项目,美国贝尔直升机公司与波音直升机公司联手推出以XV-15为蓝本、但尺寸放大了的V-22方案。一九八五年一月,这种飞行器被正式命名为V-22“鱼鹰”。从该机以英文字母“V”而不是“H”打头,就可看出:它是垂直起降飞机而不是直升机。V-22分为空军型、海军型和海军陆战队型,编号分别为CV-22、HV一22、MV-22,今后还有可能发展陆军型以及海军反潜型SV一22。

一九八八年五月二十三日,V-22的一号原型机出厂。一九八九年三月十九日,该机试飞成功。一九八九年九月十四日,完成了首次由直升机状态向定翼机状态过渡的飞行实验。一九九零年十二月,V-22的原型机开始在航空母舰上进行海上试飞。按照原先的计划,V-22的生产型应于一九九一年底交付美国海军陆战队,一九九三年开始配备美国空军,一九九五年进入美国海军服役。但由于经费、技术等方面的原因,到一九九七年时,这种先进垂直,短距起降飞行器仍处于工程制造阶段。此时的“鱼鹰”已比原型机有了较大变化,材料、工艺、结构、系统方面的改动很多,而后来的小批量生产型又在设计上做了进一步的调整和改进。直至本世纪初,复杂、昂贵的v一22型直升飞机才逐步装备美国军队。

V-22的设计特点:在V-22的机翼翼尖部位,安装有两台可倾转的T406一AD-400型涡轮轴发动机和两副直径十一点六一米的螺旋桨(旋翼),单台起飞功率六千二百三十五轴马力。两台发动机工作时,螺桨旋翼是对转的,产生的扭矩相互抵消。若发动机处于水平位置,整架飞机与普通的螺旋桨飞机没有什么两样。而当发动机转向上方时,

旋桨便相当于一对旋翼,飞机可以垂直起降和悬停。V一22的发动机、传动系统和螺旋桨(旋翼)在定翼机平飞状态、直升机工作状态以及过渡飞行状态之间的偏转变换角度可达九十七点三度。

V-22能在大气温度三十三度、高度九百多米处进行无地效悬停。不过,由于它的螺旋桨直径小于同等重量直升机的旋翼、排气速度较大、桨盘载荷略高于一般直升机,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。该机在直升机状态的最大垂直起飞重量为两万三千九百八十千克,最大前飞速度三百九十六千米,小时;在固定翼飞机状态的最大短距起飞重量为两万七千四百四十二千克;实用升限约八千米,试飞速度曾达到六百四十七千米每小时,垂直起飞的航程为两千二百二十四千米,短距起飞的最大转场航程接近三千九百千米。与普通的直升机相较,这无疑是一个巨大的飞跃。

为了提高垂直起降的效率,为V-22配备的螺旋桨的直径较长(即桨盘面比普通螺旋桨要大),这样可以减小排气速度。虽然在垂直起飞和悬停状态,它的耗油率仍比普通直升机高一些,但远低于采用发动机喷口转向的“鹞”式飞机。与“鹞”式、“雅克-38”等喷气式垂直起降攻击机和“米-8”、AH-64等型直升机相比,V-22“鱼鹰”的最大飞行速度、悬停和垂直起飞时的经济效率居中,但航程最远、巡航经济性最好、运输效率最高。

上述特点使V-22具备了承担某些特殊使命的能力。它的主要的军事用途有:从大型舰船上向陆地战场快速投送兵员和物资、潜入敌方纵深进行战斗搜索和救援、以垂直机降方式远距离运送突击队、执行特种作战任务和后勤支援任务等等。以V一22“鱼鹰”式飞机为平台,还可以派生出具备悬停和垂直,短距起降能力的侦察机、反潜机、预警机、海上巡逻机、空中继通信飞机、电子对抗飞机等特殊用途的机种、机型。三军通用的垂直起降固定翼飞机的出现,将对未来的空地作战方式和军事思想的演变产生影响。

V-22存在严重缺陷:V-22“鱼鹰”想要保证位于翼尖的大功率、大负荷的发动机和螺旋桨同步转动,而且转速、桨矩等工作参数基本一致(或按要求进行调整),在操纵与控制上是相当困难的,存在着一些直升机和固定翼飞机很少遇到的矛盾。为了克服这些“品质”上的缺陷,“鱼鹰”不得不采取许多复杂的、非常规的技术措施,从而使全机的重量、性能和生产成本都受到影响。倾转发动机(倾转旋翼)飞机的主要问题,集中在起降和过渡飞行阶段。

起飞降落阶段:由于v-22桨盘面的直径较大,发动机舱转至水平位置时,桨叶一旋转就会触地。因此它不能像普通飞机那样采用常规滑跑方式起飞。该机离陆前,发动机舱和螺旋桨只能举至斜上方,以短距滑跑方式起飞;或将发动机舱偏转向上,采用垂直升空的方式离地。这样一来,“鱼鹰”在起飞状态下的经济性就变得较差。

当v-22以直升机的方式起降时,由于螺旋桨(旋翼)位于机翼的翼尖上方,螺桨旋翼系统产生的下冲气流,有相当一部分会打在主翼的上表面。而为了保证发动机在转动和固定于某一位置时,机翼有足够的刚度和强度,它的主翼翼尖必须设计得很宽,从而增大了阻挡滑流向下运动的面积。在需要螺桨旋翼产生较大动力升力的时候,V-22的布局设计不但要损失正升力,而且根据作用力与反作用力原理,还得付出一定的负升力的代价,这是很不合算的。其垂直起飞时的效率,又要比普通的直升机降低许多。

损失动力升力还不是问题的全部。更糟糕的是,当螺桨旋翼向下排气时,部分滑流受到机翼的阻挡,将不可避免地在主翼面上形成涡环;而向上激起的涡环,会对螺桨旋翼的正常工作产生干扰。尽管v-22的螺桨旋翼是对转的,但并不能保证附着在左右翼面上的涡环也一定对称,因为受到外界环境条件的影响,涡环本身的运动并不很稳定。尤其是当飞机处于下降状态、接近地面时,机翼上已有的涡环与螺旋桨滑流拍击地面而新产生的涡环相互诱导,有可能产生出意想不到的非平衡现象。此时,飞行员的操纵稍有差池或反应不及,很容易造成失控。

过渡飞行阶段:v-22由起飞状态过渡到平飞状态时,飞行速度较低、自身的操稳特性差、姿态控制复杂,发动机舱无论是从垂直位置转至水平位置还是由斜上方位置回到平飞位置,都存在着一定的风险。一旦有一台发动机停车,或两台发动机工作不同步、发动机舱转动的角度不一样,便会发生事故,甚至机毁人亡。反之,在由平飞转至着陆的过渡阶段,危险也同样存在。从“鱼鹰”的几起坠机情况看,飞行事故几乎都发生在起降过程(尤其是着陆状态)。

“鱼鹰”采用了不少特殊的技术手段来保证飞行安全。例如:在发动机上配备有电子模拟辅助控制功能的数字式全权限控制系统;左右发动机的螺旋桨减速器通过传动轴联结在一起,以便在一台发动机突然停车时,另一台发动机可保证左右螺旋桨都工作,以维持平衡;在机身内安装一套在启动时驱动横轴的辅助动力装置等等。横轴的作用之一,是在单发停车后仍可使两副螺旋桨转动,并提供相应的补充动力。在正常起飞状态,它的转动功率为五千一百一十四马力;当一台发动机停车时,其应急输出功率可增至六千零四马力,相当于一台T406-AD-400型涡轮轴发动机的最大输出功率。

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