空中巴士高速直升機Racer突破單旋翼最高速度紀錄
傳統直升機存在內在的速度限制,這是由於其頂部旋翼升力系統的物理限製造成的。空中巴士公司的這一引人入勝的項目找到了突破速度限制的方法,並且已經在飛行測試中實現了這一目標。
這裡所說的速度限制器叫做退槳失速。您可以將直升機的頂部旋翼視為機翼–機翼在圍繞主旋翼軸旋轉時能夠改變俯仰角,從而產生或多或少的升力。
問題在於:如果頂部旋翼逆時針旋轉,直升機左側的槳葉會向後移動,而右側的槳葉會向前移動。因此,它們在零空速時產生的升力是相等的,但只要相對於空氣移動,一側的槳葉就會迎風而動,增加槳葉上的氣流,產生更大的升力,而另一側的槳葉則會隨風後退,減少氣流,降低升力。
速度越快,這種不對稱性就越明顯,直到達到一個點,就無法再用循環控制來擺脫這種不對稱,如果想再快一點,直升機可能會進入一系列破壞性的諧波振動,或者翻轉,從空中墜落,這就不太理想了。
傳統直升機的”Vne”或”Velocity Never Exceed”(永不超速)或空中速度限制將這種葉片後退失速作為關鍵因素之一加以考慮。例如,像羅賓遜R44 這樣的典型民用直升機的速度限制僅為241 公里/小時(150 英里/小時),即使是最快的直升機也不能超過370 公里/小時(230 英里/小時)。經DAI 官方批准的直升機最快速度吉尼斯世界紀錄自1986 年由改裝的Westland Lynx 直升機創造以來,一直保持在400.87 公里/小時(249.09 英里/小時)。
非官方的說法是,非常規的西科斯基X2 是史上速度最快的直升機。 2010 年,西科斯基公司宣稱這款高速驗證機在平飛時達到了463 公里/小時(287.69 英里/小時),在淺俯衝時達到了約481.5 公里/小時(299.2 英里/小時)。
要知道,X2 是透過在飛機兩側各安裝一個前進槳葉和一個後退槳葉來避免後退槳葉失速的–它的頂部旋翼是一對堆疊的同軸旋翼,旋轉方向相反,後面還有一個大的推進螺旋槳,這樣才能飛得那麼快。
然而,空中巴士Racer 剛剛在試飛中突破了407 公里/小時(253 英里/小時)的平飛巡航速度目標,最高時速達到了420 公里/小時(261 英里/小時)。
這架非凡的飛機僅使用一個頂部旋翼–但它仍然與你所說的傳統飛機相去甚遠。這架賽車沒有使用典型的尾旋翼;取而代之的是一對相對纖細的箱形機翼,它們從機艙頂部向側面伸出,然後收攏回到機艙底部。機翼兩端裝有兩個大型推進器。
在懸停狀態下,這些螺旋槳可以像普通尾槳一樣平衡主旋翼的扭矩。但在高速飛行時,箱形機翼結構會產生越來越大的升力,直到Racer 能夠減慢頂部旋翼的速度,並有效地主要依靠機翼升力進行高速巡航飛行,同時收起起落架以減少阻力。
除了速度快之外,Racer 還具有其他優勢,因為它像傳統飛機一樣飛行,所以效率也非常高。直升機靠發動機動力維持飛行會消耗大量燃料,而Racer 採用機翼巡航,可以將2500 多馬力的發動機切換到備用狀態,估計可以節省15%-30% 的燃料成本。
空中巴士公司稱,減慢大旋翼的速度對飛機的噪音也很有好處,因為直升機的地面噪音主要來自大旋翼。
但速度絕對是重點,而且”快手”可能還有更多準備,因為這次測試的真正目的是驗證飛機是否有能力達到巡航速度,而不是追求創紀錄。
6 月21 日,空中巴士聲稱,它駕駛Racer 記錄了420 km/h 的驚人速度。
不過,與西科斯基X2 一樣,空中巴士Racer 在現階段也只是一個示範機型,它所證明的概念還需要數年時間才能滲透到商業市場。不過,在短短七次試飛和大約九個小時的空中飛行中,它幾乎達到了所有的飛行包線目標,這無疑是令人鼓舞的。
空中巴士直升機公司執行長布魯諾-埃文(Bruno Even)說:「在如此短的時間內取得這樣的成就,確實證明了我們在13個歐洲國家的40個合作夥伴為實現所有這些創新而付出的辛勤努力。發動機,從而減少燃料消耗,降低二氧化碳排放。
編譯自/ ScitechDaily