UH-60“黑鷹”屬于西科斯基飛機(jī)公司研制的一款雙渦輪軸發(fā)動機(jī)、單旋翼通用攻擊直升機(jī)、“黑鷹”直升機(jī)的基本型可以搭載11名全副武裝的士兵和3名機(jī)組成員,其起飛重量約10噸。
黑鷹獲得美軍合同的關(guān)鍵主要滿足了美軍的“主要項(xiàng)目研制技術(shù)條件”,黑鷹能夠攜帶一個班戰(zhàn)士,能在高1219米,溫度35度下懸停。具體來講就是利用兩條通用電氣T700裝機(jī)功率的95%從懸停以2.66米/秒的速度垂直爬升。
黑鷹最高速度能達(dá)到361公里,垂直爬升率約2.1米/秒,升限達(dá)5835米,最大航程為592公里,攜帶兩具870升副油箱的航程達(dá)到2222公里,MH-60G的續(xù)航力能達(dá)到4小時51分鐘內(nèi)。
直升機(jī)和汽車相比速度的話,直升機(jī)的速度比較快一些,因?yàn)槠胀ǖ钠囁俣绕毡槭窃?90公里左右,而直升機(jī)的普遍速度是二百多公里,雖然經(jīng)過改裝的超級跑車能夠跑出400公里的時速,但那只能持續(xù)很短的時間,而美國正在研發(fā)通用直升機(jī),因?yàn)榧友b了推進(jìn)尾翼,速度也能達(dá)到四百多公里,所以綜合起來,還是直升機(jī)快一些
載著大批美國大兵的UH-1“休伊”鋪天蓋地而來,不是朝著地面掃射槍炮,就是采用“蛙跳”戰(zhàn)術(shù)突擊中(空中機(jī)動作戰(zhàn),跳躍進(jìn)攻)。UH-1“休伊”總產(chǎn)量超過16000架,在越戰(zhàn)中投入至少7000架,然后也是損失最大的機(jī)型總量達(dá)2500架(傷亡上萬飛行員)。UH-1“休伊”由于設(shè)計(jì)簡潔,以實(shí)戰(zhàn)需求為準(zhǔn)在機(jī)身兩側(cè)開有大尺寸艙門,方便人員及物資快速上下,戰(zhàn)場表現(xiàn)出色被稱為空中出租車,就此一戰(zhàn)成名成為各國爭相購買的好東西。
UH-1“休伊”采用一臺T53-L-13渦軸發(fā)動機(jī),最大起飛重量4.3噸,最大載重1.76噸,最大飛行速度207千米/小時,實(shí)用升限3800米,最大航程493千米
很明顯,旋翼轉(zhuǎn)速越快,相當(dāng)槳葉的飛行速度越大,那么獲得同樣升力下槳葉可以越小。
這有個前提就是槳葉速度不可超過音速。
那么實(shí)際旋翼的轉(zhuǎn)速是受到槳尖速度應(yīng)當(dāng)?shù)陀谝羲俚南拗啤?/p>
另外,即使是接近音速也會造成阻力的急速上升,那么槳尖速度通常控制在0.85馬赫(大約290m/s)以下。
真實(shí)的直升飛機(jī)是必須可以向前飛行的,那么存在一個速度的疊加問題。對于飛行速度超過300KPH的來說(大概90m/s),旋翼翼尖速度必須控制在200m/s左右。
同樣的原因,尾槳的翼尖速度也必須控制在這個速度(對于涵道式的尾槳,可以略高些)??紤]旋翼的洗流對尾槳的作用,尾槳速度應(yīng)該還要略低一些為好。
綜上所述,在考慮自制直升飛機(jī)的最大槳葉翼尖速度時候,使用200m/s這個數(shù)值是比較妥當(dāng)?shù)?。雖然看起來微型直升飛機(jī)不會有那么高的前飛速度,似乎可以用更快的翼尖速度,但那種情況都是極限狀態(tài)下的,沒必要去嘗試危險(xiǎn)而不討好的事情吧。
一些另話:
表面上看起來似乎為了獲得更高的前飛速度,旋翼轉(zhuǎn)速應(yīng)該更低。但這在常規(guī)結(jié)構(gòu)的單旋翼直升飛機(jī)上是不可能實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)樵诒WC足夠的前進(jìn)推力下,后行槳葉的升力將無法維持平衡前行槳葉的升力。也就是說這種類型的直升飛機(jī)最大飛行速度只有300多KPH。
如果有其他的升力卸載裝置(比如短翼)或者其他的推進(jìn)裝置,極限速度可以略微提高,但幅度極小幾乎忽略不計(jì)。
一個解決辦法是在旋翼翼尖形狀上做文章,比如后掠,以減小接近音速時的阻力。這個方法可以稍微提高些旋翼轉(zhuǎn)速,并可以獲得更快的飛行速度。當(dāng)然,幅度依然很小。這樣的理論飛行速度任然不會超過400KPH,更別說實(shí)際情況了。我們討論的微型直升飛機(jī)還沒有必要去考慮這個問題。
另外一個辦法是使用雙旋翼,徹底擺脫后行槳葉的不利因素(不指望后行槳葉提供升力)。這個方法比較有效,理論速度可以相當(dāng)高(例如500kph)。但不幸的是由于旋翼增加到兩幅,阻力和重量也增加了不少。要達(dá)到高速度還得增加額外的推進(jìn)裝置,因此沒有實(shí)用化。
目前可見到的雙旋翼直升飛機(jī)都不是出于這個目的設(shè)計(jì)的,它們基本可以視為簡單的兩個普通旋翼組合,作用僅僅是消除旋翼的反扭矩,或者減小旋翼直徑。
維持直升飛機(jī)空中姿態(tài)穩(wěn)定,必須滿足的條件是尾槳造成的扭矩?cái)?shù)值和主旋翼相等。
此外為了保證可以順利向主旋翼旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)彎,尾槳可達(dá)到的最大扭矩應(yīng)該更大,數(shù)值取決于機(jī)動要求,一般可以取大50%。
籠統(tǒng)得說,主旋翼扭矩是由其旋轉(zhuǎn)阻力產(chǎn)生。
阻力可按旋翼升阻比為40考慮
其力偶矩作用力臂長度可按旋翼直徑75%
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