[科普中國]-雙旋翼縱列式直升機

簡介

雙旋翼縱列式直升機機身前后各有一個旋翼塔座，兩副旋翼分別安裝在兩個塔座上，兩副旋翼完全相同，但旋轉(zhuǎn)方向相反，它們的反作用扭矩可以互相平衡。通常后旋翼稍高于前旋翼，以避免互相影響。

隨著縱列式直升機應用領域的不斷擴大，其在軍事、采礦、消防、搶險救災、海洋開發(fā)、工程運輸以及基礎建設等領域發(fā)揮越來越重要的作用。縱列式直升機構型獨特，主要用于戰(zhàn)術運輸、客運、醫(yī)療、搜救等任務，越來越受到各國的重視，并在戰(zhàn)爭中頻繁使用?？v列式直升機主要優(yōu)勢是：載重量大、空間尺寸小、利于艦載，同時具有很高的懸停效率。在海灣戰(zhàn)爭、科索沃、阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭中，縱列式直升機展示出了難以替代的優(yōu)勢，發(fā)揮了重要作用。在越南戰(zhàn)爭期間，縱列式直升機更是發(fā)揮了極大的作用。

縱列式直升機能快速有效地完成戰(zhàn)場機動任務。縱列式直升機不受地面條件限制，能準確地將戰(zhàn)人員和物資運送到預定地點，這是它要完成的主要任務，也是其主要特點之一?？膳c地面部隊密切協(xié)同，進行低空、超低空飛行，能準確、清晰地了解地面戰(zhàn)斗的情況，并與地面部隊保持密切聯(lián)系，隨時配合地面部隊行動，將戰(zhàn)斗人員、武器彈藥和各種后勤補給，運送到最急需和最適合的地點。1

發(fā)展歷程從20世紀40年代起國外就開始研制縱列式直升機，起步最早的是美國，發(fā)展最持久的也是美國。直到今天美國還在進行縱列式直升機的改進改型工作。最早從事縱列式研制工作的公司是美國的PV公司，該公司后來發(fā)展為波音伏托爾公司。20世紀50 - 60年代，縱列式直升機的研制迎來了黃金時代，同時縱列式直升機也進人了發(fā)展的鼎盛期。這一時期，美國、蘇聯(lián)和英國都在進行著自己的縱列式直升機的研制，研制比較成功國家的還是美國。20世紀70年代，隨著蘇聯(lián)和英國相繼退出縱列式直升機的研制舞臺，美國在整個縱列式直升機的研制和生產(chǎn)領域獨占熬頭。20世紀80年代以來，為了滿足各種任務需求，美國縱列式直升機的發(fā)展主要以改型為主。最具代表性的機種就是CH-46和CH-47直升機。這兩種機型都有大量的改型，形成龐大的直升機家族。目前已有多個批生產(chǎn)型縱列式直升機，并得到廣泛應用。縱列式直升機的研制和改進改型以美國為主導，美國縱列式直升機的研究和應用又以CH - 46和CH - 47為主。到目前為止CH -47及其系列型號還在改進和不斷完善。

1952年，英國布列斯特飛機公司成功試飛了布列斯特-173縱列式直升機，隨后又研制了布列斯特-192直升機。

1952年7月前蘇聯(lián)首次試飛了雅克-24縱列式直升機，雅克-24是雅克福列夫設計局研制的，也是前蘇聯(lián)乃至俄羅斯唯一的縱列式直升機。

國外研制縱列式直升機公司有：波音伏托爾公司、貝爾公司、雅克福列夫設計局、布列斯特飛機公司等，其中較著名的是波音伏托爾公司，該公司研制了大量的縱列式直升機，有多種批生產(chǎn)型。縱列式直升機主要型號有：H-21、雅克-24、布列斯特-173、布列斯特-192，CH-46，CH-47、波音360等。2

結構特點縱列式直升機機身前后各有一個旋翼塔座，兩副旋翼分別安裝在兩個塔座上，兩副旋翼完全相同，但旋轉(zhuǎn)方向相反，它們的反作用扭矩可以互相平衡。通常后旋翼稍高于前旋翼，以避免互相影響。兩副旋翼槳盤一般是有重疊的，通常大約為30%-50%，即兩旋翼軸間的距離為1. 7R一1. 5R。

從氣動力上來看，前旋翼尾渦對后旋翼會產(chǎn)生氣動干擾，后旋翼總是處在非常不利的氣動環(huán)境中。為了使后旋翼在前旋翼尾渦中工作所產(chǎn)生的氣動干擾減少到最低程度，將后旋翼提高些，安裝在一個支架上，一般高于前旋翼0. 3一0. 5 R?？v向操縱通過主旋翼差動總距變化使主旋翼拉力改變來進行，滾轉(zhuǎn)操縱由周期變距使拉力產(chǎn)生橫向傾斜而得到，而高度操縱則由主旋翼總距改變來完成。利用差動周期變距使兩主旋翼拉力差動橫向傾斜，以達到航向操縱目的。后旋翼在前旋翼的尾渦中工作，這就是振動、交變載荷、噪聲和功率損失的重要根源。一般說來，縱列式旋翼結構適合中型和大型直升機。

這種結構型式的直升機的突出優(yōu)點是縱向重心范圍大，因此可以將機身設計得比較龐大。雙旋翼縱列式直升機的明顯缺點是結構復雜。

縱列式直升機其俯仰慣性和滾轉(zhuǎn)慣性較大，機身氣動力矩不穩(wěn)定，偏航操縱效率較低，這些都會對直升機的操縱品質(zhì)產(chǎn)生不利影響?？v列式直升機尾面布置的主要問題是如何克服飛行時的橫側動不穩(wěn)定運動，即所謂的“荷蘭滾”，出現(xiàn)這種動不穩(wěn)定運動的主要原因是航向靜穩(wěn)定性不足，“上反效應”過大，反滾轉(zhuǎn)阻尼不足。

與單旋翼直升機相比，縱列式直升機的結構緊湊，所以航空母艦大多使用縱列式直升機?？v列式直升機抗側風能力強，在大風作用下有較大的操縱余量。從安全統(tǒng)計資料表明：縱列式直升機的事故率明顯低于單旋翼直升機，總事故率和事故所造成的災難都低得多。

懸停時，縱列式直升機由于其較大的俯仰阻尼和較大的操縱功效，故其縱向操縱品質(zhì)優(yōu)于單旋翼式直升機，而另一方面由于其較低的偏航阻尼和較大的偏航和滾轉(zhuǎn)慣性，故其橫向操縱品質(zhì)差于單旋翼式直升機。前飛時，縱列式直升機具有較大的迎角不穩(wěn)定性。另外兩副旋翼之間氣動力的干擾在縱列式直升機的操縱品質(zhì)上會產(chǎn)生一些影響。

縱列式直升機有兩個縱向布置、轉(zhuǎn)向相反的主旋翼。龐大的機身是這種設計所固有的特性，因為有兩個主旋翼要安裝在機身上。由于利用差動拉力來平衡直升機的俯仰，所以縱列式直升機還有縱向重心范圍大的特點。后旋翼在前旋翼的尾渦中工作，這就是振動、交變載荷、噪聲和功率損失的根源。俯仰慣性的滾轉(zhuǎn)慣性大，不穩(wěn)定的機身氣動力矩以及偏航操縱功效低都對直升機的操縱品質(zhì)不利，后旋翼機架使結構重量增加。這種構型自平衡主旋翼扭矩并不需要吸收功率的尾槳，但旋翼與旋翼的氣動干擾損耗吸收了差不多同量的功率。2

縱列式直升機的優(yōu)點·相同升力時，結構更加緊湊;

·載重量大;

·折疊后直升機尺寸小，更適合海上艦載使用;

·在較低槳盤載荷下可得到最佳性能，具有很高的懸停效率;

·在懸停時抗側風擾動能力較強，有較大的操縱余量;

·允許較大重心變化;

·任務可靠;

·安全性高;

·生存率高。

縱列式直升機的缺點·結構復雜(傳動結構);

·前旋翼對后旋翼產(chǎn)生氣動干擾(后旋翼氣動效率差);

·俯仰慣性較大;

·偏航操縱效率較低;

·迎角不穩(wěn)定;

·操縱品質(zhì)低。2