鱼鹰前传走在航空工业前沿的贝尔XV-15倾转旋翼机凯发k8一触即发
日期:2024-03-05 16:50 | 人气:
上世纪50-60年代,随着世界航空工业高速发展,各种奇特造型的飞行器大量问世。美国也进行了大量垂直起降(VTOL)飞机验证工作,不仅财大气粗而且科研实力强劲,因此前后打造了40多种不同型号。不过数量多并不代表着质量好,毕竟这个时代飞控系统还很难满足复杂的现实需要,因此最后绝大部分型号都没能获得成功。
其实早在二战时期,各航空大国就对倾转旋翼、倾转机翼垂直起降飞机展开过研究,这两种设计风格都很独特。比如垂直起降时将螺旋桨或机翼倾转到垂直方向,正常飞行时再将螺旋桨或机翼倾转到水平方向,实现两种飞行形态的快速转换。对于美国来说在V-22“鱼鹰”正式出现之前,最成熟最具代表性的就是XV-15“倾转旋翼”,以及XC-142“倾转机翼”两款型号。其中XV-15“倾转旋翼”机是通过发动机调整吊舱角度,来实现垂直起降和水平飞行的切换,它正是本文主角也是后来V-22的理论实践者。
XC-142倾转机翼运输机,可以通过整体机翼来变换角度,最大可达90度以实现垂直和水平飞行需要,不过这种设计操作起来更加复杂。
贝尔作为美国直升机界的领军企业,在倾转旋翼机研制之路上起步很早。在上世纪50年代,贝尔直升机公司曾经为美国陆军研制一款垂直起降试验机XV-3,同时制造了两架验证机,并于1958年12月成功首飞后来也顺利完成飞行状态转换试验。
XV-3验证机可以在10秒内完成90度旋翼飞行状态转换,总计进行了110次状态转换飞行试验,并超过250架次飞行测试。由于XV-3是倾转旋翼机的理论验证机,在设计方面大量应用现有技术和零部件,同时采用一台普·惠R985-AN-1涡轴发动机。XV-3在设计上有很多亮点,比如驾驶舱和机舱采用大尺寸玻璃视野良好,滑橇式起落架设计更像直升机,驾驶员还有向下弹射的救生座椅。包括飞行员在内可以乘坐4人,同时携带100公斤物资,最大飞行速度291公里/小时,最大航程890公里。
XV-3设计相对简陋没有达到预计高速,不过却验证了旋翼垂直水平转换能力,证实了倾转旋翼原理用于垂直起落运输飞机是完全可行的,同时也奠定了贝尔倾转旋翼机的基本布局思路。接下来贝尔直升机公司以XV-3为基础,于60年代推出实用化倾转旋翼机方案——Model 266,安装两台通用电气T64涡桨发动机,可以搭载30人载重量不错。Model 266早期方案发动机布置在翼根,后来将发动机移动到翼尖,同时取消了复杂的传动系统安全性更高。
不过该方案仅仅维持不到2年,后来就因为经费问题而终止,随后改为换装大功率发动机的贝尔300,并逐步演变成贝尔301(XV-15)。
XV-3是一款简化版的理论验证机,美国陆军认为贝尔在实用化机型出现前,还需要进行更多的验证研究尝试,包括Model 266、300等型号。此时刚好美国国家航空航天局(NASA)也着手研究垂直起降飞机,1971年NASA加州艾姆斯研究中心开始一项倾转旋翼验证机初始研究,于是美国陆军和NASA一拍即合开始研制共同的目标。
贝尔在Model 266、300验证机上的投入没有白费,1973年,美国陆军空中作战实验室和艾姆斯研究中心授予贝尔一份合同。由贝尔直升机公司研制两架Model 301倾转旋翼研究机,美国军方给定编号XV-15,用于验证倾转旋翼技术方案,同时探索飞行包线,最终评定这种飞行器能否满足军输需要。
1977年5月,XV-15首架原型机完成首次并实现自由悬停飞行。1979年4月,第2架原型机以直升机飞行方式进行首次飞行。1979年7月,终于实现了从直升机向固定翼方式的首次状态转换试飞。
1982年,按照美国陆军特种电子设备任务飞机的要求,对一架XV-15进行了易损性评定以及海上舰载飞行测试。总计进行了54次舰载起飞和着舰测试,试飞员对XV-15性能评价很高:比驾驶其他旋翼机更加容易,操控性方面表现也相当优秀。
1983年9月,XV-15还完成空中模拟加油、武器发射、地形跟踪飞行,以及搜索、救援、吊挂货物等飞行测试评定。由海军航空试验中心飞行员,驾驶XV-15和A-4、OV-1,以及CH-46直升机进行空战规避机动飞行,同时以加/受油机身份和CH-53直升机、A-6攻击机进行空中模拟加油飞行测试。整个试验项目很丰富,以实战出发基本科目都进行测试,不过没有找到加油照片以V-22鱼鹰进行示范。
XV-15虽然只是一款验证机没有实战能力,不过从整体设计来说已经相当完善,很科幻的外形下采用航空铝合金制造,为了保持垂直起降时飞机重心,上单翼前掠6.5度并且具有2度上反角。机上两台发动机通过驱动轴连接,如果一台空中失效还能依靠另一台继续飞行,如果同时失效则旋翼将以相同转速自旋,以防止飞机因扭矩不平衡滚转坠毁。这种固定翼和直升机两者性能的结合,在关键时刻总能提供多一层安全保障,不仅科幻而且更加人性化。
XV-15每侧机翼内都安装了两个软油箱,总燃油容量可以达到830升,每台发动机都能同时从两个油箱中抽取燃油。后来还增加一个机身辅助油箱,这样一样全机载油量大增64%,最大航程和作战半径也随之增大。XV-15机身结构采用普通固定翼飞机结构,悬停时升力和巡航时推力由机翼翼梢处低桨盘载荷旋翼提供,每侧翼尖还安装了一个倾转发动机舱,内置一台LTC1K-4K涡轴发动机。单台功率1550马力,用来驱动一副直径7.62米三叶不锈钢旋翼,可以在电动液压机构驱动下,从水平位置旋转到垂直以实现飞行模式的快速转换。
XV-15双人环控座舱视野很好,装备了罗克韦尔-哥伦布弹射座椅并排安装,由于要实现垂直及水平切换飞行。为了保证绝对安全,XV-15还设计了一个应急开关,可以在电气系统出现故障时将发动机舱倾转到直升机模式,这么一样大大增加生存概率。由于XV-15机体较小,再加为了安全可靠着想,经常整机放在12x24米巨型风洞中进行吹风测试。
在试飞结束后,这两架XV-15原型机还活跃了很长时间,由于垂直起降表演总能引发无数观众欢呼,先后有多名飞行员驾驶该机并普遍认为操纵性能很好。1992年8月20日,第一架XV-15原型机因飞行事故坠毁,两名飞行员受轻伤,而第二架XV-15则一直服役到2003年。
XV-15倾转旋翼机基本性能如下:标配2名机组成员及9名乘客,机长12.83米,机高3.86米,飞机空重4.574吨,最大起飞重量6吨。最大飞行速度555公里/小时,实用升限8840米,最大航程可达825公里。
在1980年之前,美军觉得传统直升机及固定翼飞机完全可以满足需要,因此对垂直起降运输机其实并不那么热情,包括前面提到的XC-142也被选择性放弃。直到1980年4月,美军代号 “鹰爪行动”救援在伊朗的人质时遭遇惨败,一架RH-53D和C-130相撞,导致两架飞机全部损毁并造成8名士兵死亡。这起事件后对军方提出新要求,在未来执行类似任务时就需要一款航程更远,速度更快的垂直起降飞机,也正是两种风格机型的结合体。
很显然XV-15完全可以满足现有需要,因此美国于1982年启动“三军先进垂直起降飞机”项目凯发k8一触即发,计划为美军研制配套一款垂直起降运输机。项目刚开始由陆军负责,直到一年后转交给海军,同时和贝尔-波音团队签订一项初步设计研制合同,最终的成果就是V-22“鱼鹰”。