基本介紹
- 中文名：傾轉旋翼機
- 外文名：Tiltrotor
- 稱號：空中“混血兒”
- 簡介：新型飛行器
- 優點：航程遠，航速高等
簡介,發展沿革,性能特點,工作原理,軍事套用,研發難點,發展趨勢,
簡介
在傾轉旋翼機起飛達到一定速度後，旋翼軸可向前傾轉90°角，呈水平狀態，旋翼當作拉力螺旋槳使用，此時傾轉旋翼機能像固定翼飛機那樣以較高的速度作遠程飛行。它既具有普通直升機垂直起降和空中懸停的能力，又具有渦輪螺旋槳飛機的高速巡航飛行的能力。傾轉旋翼機採用了新的思維方法來設計直升機的旋翼和總體布局，設計思想已突破了傳統直升機的範疇，屬於新原理旋翼構型，是直升機技術突破性、跨越性的、是直升機行業革命性的一項高技術，也是直升機技術發展的必然結果。
發展沿革
追溯歷史，在上世紀60～80年代，美蘇爭霸進入了白熱化，雙方都在拚命發展新型武器裝備。在蘇聯占領阿富汗的10年戰爭中，蘇軍米-24等現代戰鬥直升機在戰場上表現出來的威猛無比的作戰能力，給美國帶來很強的震撼，美國提出要研製和裝備更高速度和飛行能力的直升機，對抗蘇聯戰鬥直升機已占有的優勢，他們選擇了能夠實現飛行速度上有更大突破的“傾轉旋翼”橫列雙旋翼的結構設計，作為新的作戰直升機的技術路線。
與傳統直升機的結構相比，“傾轉旋翼”採取了以傾轉式漿盤的橫列式雙旋翼的結構，使得直升機的旋翼系統可以轉90°，既能夠讓直升機垂直向上，又有使它具有類似飛機螺旋槳的前飛能力。當這種試驗機試飛成功時，立刻成為了全世界的焦點。而蘇聯卻不以為然，他們認為這種傾轉雙旋翼系統結構布局的直升機，沒有新的技術優勢，而且會有很大的飛行風險。所以，在蘇聯時期及後來的俄羅斯直升機界，很長時間對傾轉式橫列雙旋翼直升機結構，基本上沒有太大的興趣。
性能特點
與直升機相比，傾轉旋翼機航程遠，航速高。在特種作戰中，一般都是以直升機作為運載工具，就以美國著名的CH－46D“海上騎士”直升機為例，其最大巡航速度為268公里/小時、航程僅為366公里，如此短的航程和過慢的航速已不能滿足特種行動的需要。而在滿載、垂直起降的情況下，航程超過2200公里，在滿載、短距起降條件下，甚至能達到約3000公里的航程。據稱，一架V－22“魚鷹”從夏威夷起飛後，通過各個美軍基地的轉場飛行，即可到達世界上大部分地區，這樣的高航程，使行動部隊深入到偏遠地區實施作戰任務成為了現實。
傾轉旋翼機憑藉著其高速性，能使行動部隊以較快速度通過危險地區，而且它還有能力在一個夜間就把作戰人員輸送到數百公里以外的行動地點，在完成任務後又可以迅速返航。
雖然傾轉旋翼機具有將直升機和固定翼飛機二者優點集於一身的優勢和特點，但它既不能完全替代傳統的直升機，也不能替代固定翼飛機，而是只屬於一種填補直升機和固定翼飛機之間性能和套用空白的機型。
與武裝直升機相比，由於構型特點和設計重量的限制，傾轉旋翼機在以直升機方式飛行時，其機動能力遠較直升機為低，這主要是受到旋翼系統過載能力的限制。以V-22為例，旋翼系統過載能力僅為1．4，遠小於直升機的3．5，因此也就不具有武裝直升機需要的機動能力，所以直到目前為止，國外還沒有發展武裝型傾轉旋翼機的意向。所以說，傾轉旋翼機不能完全替代傳統直升機。另外，傾轉旋翼機雖然在運營經濟性上比直升機占優，耗油率比較低，但是在複雜地形環境區域從事吊運、架線，緊急醫療救護等飛行作業，由於傳統直升機具有比傾轉旋翼更優的空中懸停性能，儘管運營成本比傾轉旋翼機高，卻仍能在發揮重要社會效益的同時，取得很好的成本效益。而傾轉旋翼飛行器目前在這些特殊的套用領域還難以發揮出像直升機一樣的效用。這主要是因為由於它在設計上兼顧了前飛性能和垂直起降性能要求後，空中懸停無法達到直升機那樣靈活自如。
工作原理
傾轉旋翼機的工作原理是:當旋翼傾轉系統組件處於垂直位置時,傾轉旋翼機類似於雙旋翼橫列式直升機,可懸停、側飛、後飛、垂直起降,可免去起降跑道;當旋翼傾轉系統組件處於水平位置時,傾轉旋翼機就相當於固定翼飛機,能作高速遠程飛行,增大飛行包線。
傾轉旋翼機是一種新構型原理的飛行器,是介於直升機,以及固定翼飛機之間的一種新概念航空器,它通過有效融合固定翼飛機和旋轉翼飛機各自的優點,可以輕易實現比直升機更遠的航程和更高的航速以及比固定翼飛機更高的機動性和更低的運營成本。業界普遍認為傾轉旋翼機將是未來20年的主要航空飛行器。
軍事套用
早在1972年，貝爾公司就接到了美國陸軍和美國國家航天航空局關於共同發展XV－15傾轉旋翼機的契約。1981年，美國在XV－15的基礎上研製成功了實用型傾轉旋翼機，1985年1月它被正式命名為V－22“魚鷹”。作為一種傾轉旋翼機，V－22“魚鷹”的機身、機翼和普通固定翼飛機基本相似，但是其位於機翼兩端的螺旋槳發動機卻可以上下轉動。當螺旋槳發動機從水平狀態轉到垂直狀態時，V－22“魚鷹”就可以像直升機一樣實現垂直起降和懸停，當螺旋槳發動機處於水平狀態時，就能給飛機一個向前的推力，使它能像固定翼飛機一般飛行。在螺旋槳發動機處於這兩種狀態之間時，既產生了升力，又產生了推力，能使飛機以低速飛行。
2004年10月，美國空軍部長、空軍參謀長以及負責特種作戰的國防部副部長等一批美軍方官員在試乘了V－22後，都給予其高度評價，他們認為V－22“魚鷹”所發出的聲音比普通直升機更小，而降落和起飛則更迅速。V－22能夠做到美軍以前沒有做到的事情，並賦予了美軍前所未有的作戰能力、速度和作戰方式。
研發難點
傾轉旋翼機技術雖然已歷經50年的艱難探索過程，但是真正作為型號列入軍用航空產品發展計畫的，美國V-22還是頭一個。與有著數十年套用歷史、在實踐中技術不斷發展完善，並已經歷幾代更迭的直升機和固定翼飛機相比，V-22還屬於一種全新概念的飛行器。它在步入實用階段之初，很多東西都有待驗證，加上沒有前人的經驗可循，在飛行中遇到問題，多次發生重大飛行事故並不奇怪。畢竟它是在走一條前人沒有走過的路，很多新設計概念和技術的套用，還需要在套用和試驗中不斷完善和改進。
發展趨勢
目前傾轉旋翼機在技術上還有很多有待進一步改進的地方，首先在使用上還明顯地缺乏操縱、維護等方面的經驗。未來一方面要對那些關係飛行安全的關鍵技術尋求更好的解決方案，另一方面要在設計中挖掘能減輕飛機重量，減少功率消耗，擴大飛行包線的各種潛力，包括尋求更新的構思和更好的改進方案。
傾轉旋翼機的未來發展主要應從解決現存的問題入手。一是要深化對過渡區飛行規律的認識和提高過渡飛行控制系統設計的可靠性。二是尋找最佳的設計構型，例如弄清發動機艙在過渡飛行中是隨著旋翼/螺旋槳轉展望航空新世紀BA-609民用傾轉旋翼機動的構型好，還是不轉的構型好。三是簡化傳動系統、操縱系統的設計和減少誘導速度，減輕系統重量和提高系統工作的可靠性。
目前，世界上還有不少進一步改進傾轉旋翼設計的研究和發展方案。例如，為了能夠在直升機和螺旋槳飛機飛行性能之間找到最佳折中方案，美國正在研究一種可伸縮旋翼槳葉技術，它可在旋翼/螺旋槳向固定翼飛行器狀態過渡時，通過縮短槳葉直徑使旋翼/螺旋槳更接近螺旋槳的設計特點，反之亦然。這種構想旨在使傾轉旋翼機能夠在不同飛行狀態下具有更接近於直升機或固定翼飛機的技術特徵，使之更大程度獲得“魚和熊掌”兼得的效果。但是這樣一個複雜的設計構想要想付諸實現，在技術上是很艱難的。因為對高速旋轉中的旋判螺旋槳來說，要在很大離心力作用下，自如地實現槳葉的伸縮和鎖定，難度是可想而知的。
其實，無論是哪一種設計構型都存在著一種旋翼升力系統和固定翼推力(或拉力)系統的最佳化關係。航空界的任務是充分利用現有和未來的技術去解決組合式飛行器目前存在的結構重量大、系統複雜的問題，以提高飛機的可靠性，經濟陛。雖然V-22已率先進入了使用階段，但未來的技術發展很難保證它是直升機和固定翼飛機間填補空缺的最好設計構型。人類發展傾轉旋翼飛行器和其他同時兼具直升機和固定翼飛機特點的新概念飛行器的初衷，是為了尋求一種最佳設計，滿足人類能夠根據需要操縱飛機作高速、或低速飛行並可隨時隨地起降和在空中任意懸停的要求。同時還希望它使用簡便，實用性和適應性強，經濟、安全、乘坐舒適。人們將繼續為實現這一目標而努力。
