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可不可以把直升机的排气口一直伸到机尾,来控制旋转的反作用力。去掉尾巴的旋翼?

作者:Anita 发布时间: 2022-06-11 06:31:53

简介:】想法是很好的,但是这种设计会出现矛盾的地方,发动机排气不能提供矢量方向的力矩,它是不稳定的,随着发动机功率的不断变化,排气量会有各种不同的表现,哪怕更换个环境,这种表现都会出

想法是很好的,但是这种设计会出现矛盾的地方,发动机排气不能提供矢量方向的力矩,它是不稳定的,随着发动机功率的不断变化,排气量会有各种不同的表现,哪怕更换个环境,这种表现都会出现很明显的差异。

反过来,垂直螺旋桨的力矩是可以非常简单的进行同调与控制的,它是个单独的零件,虽然也存在损坏或失效的可能,可靠性和易用性却经过了长期的考验。

再者,直升机发动机排气与动力息息相关,如果使用排气控制尾部力矩,那么直升机一旦失去动力,整机会马上进入自旋状态,想抢救都没办法,只能转着圈子坠毁。

而且有的直升机是双发甚至三发动机构造,如何分配这种力矩输出是相当麻烦的事儿,很显然,人们不能让那些比较大型的直升机去实践无尾桨设计,这太不可靠了,倘若直升机的发动机出现骤然的停运,比如战场上让RPG打坏一台,那么无尾桨设计很难让直升机快速调整到相应的力矩上来。

很显然,将发动机排气作为尾部平衡力矩的做法是有很大问题的,它并未提高直升机的性能,却极大的增加了复杂度,降低了可靠性和突发险情时的挽救能力。

不过呢,并不代表这种直升机不会出现,麦道公司就在这上面进行了研究,它们称其为NOTAR(No tail rotor 无尾桨)系统,目前几乎所有的NOTAR技术都属于麦道的专利,当然,现在是波音的。

然而这种技术虽然被实现了,却颇有点得不偿失之嫌,比如麦道最引以为傲的NOTAR直升机MD502N,无尾桨为它带来的优点是:不用太在意飞行中的尾桨钩挂、不用担心降落时尾桨伤人、飞机静音效果出色、整机震动大大消除。这使得MD502N成为比较优秀的医务用机,机上可以很稳定的进行静脉注射和其它紧密治疗,也不会对乘客带来更多的不适。

但它的缺点也一样多,正如前面说的那样,通过引擎气流进行控制的机体并不是那么稳定,因此在转弯、调整姿态时,NOTAR直升机需要比普通直升机更加小心,在某些普通直升机能出勤的恶劣天气,NOTAR直升机却只能待在机库里。而且为了能容纳排气通道,直升机的尾翼部分被设计的异常硕大,这对飞行重心、整机质量、空气效应方面都造成了一些影响。

所以,至少目前为止,NOTAR直升机仍然只是个特种直升机项目,这并不妨碍它们成为一款商品直升机,许多先进的直升机发展项目也越来越青睐无尾桨布局,毕竟这能带来相当好的驾乘体验,是商务直升机的首选。

现在最大的问题是,许多NOTAR的基础专利都在波音手中,而且因为固有的输出稳定问题,无尾桨技术还无法稳定应用在轻型直升机以外的机型中,这使得许多直升机研发者干脆绕开NOTAR的方向,比如采用涵道式尾桨,再或者采用共轴设计,例如卡52,它不用NOTAR,也没有尾桨。

卡莫夫设计局的方案骚着呢,他们压根就不玩复杂又不讨好的NOTAR,直升机这种飞行器发展的路线还长的很,无尾桨的道路并非只有一条路可走,技术还远远没有发展到尽头。

这种利用尾部排气抵消扭矩的直升机已经有了,称为无尾桨直升机

不过和你的设想略有不同,无尾桨直升机的尾部排气仍是通过内部风扇产生气体,而不是直接利用涡轮发动机的废气,具体原因不详,我估计可能涉及效率和精确控制的问题。

最早采用这种思路的是英国1945年的西尔瓦W.9。此后1957年西班牙的Aerotecnica AC-14如你所愿直接采用了涡轮发动机排气。但是这些早期设计毫无例外比直接使用抗扭矩桨复杂,因此奥卡姆剃刀把它们统统砍掉了。

上世纪70年代末,美国休斯直升机公司(现在已经被麦道吞并)又把这个概念捡了起来。他们认为采用喷气反推第一是安全(没有尾桨),其次是安静(没有尾桨产生的气动噪音)。

他们的设计就是从主减速分流动力驱动一套可变距风扇,产生的低压气体沿尾梁的气道传输到尾部,经过一个可旋转的类似百叶窗结构排出以抵消扭矩。最终休斯的这种直升机果然被称为最安静的直升机之一,当然现在叫麦道了。

第一种型号是MD 520N,N就是NOTAR的字头,无尾桨的意思。其后又出现了500N、600N、900系列,以及MD Explorer。

配图依次为:西尔瓦W.9、麦道无尾桨示意图、MD 520N、MD 500N、MD 900、MD Explorer。

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