为什么不能把支奴干改成共轴双旋桨、双轴四桨?

AUTUYT


首先支努干这款直升机设计年代很久远了,早在越南战争时期就有了,现在的只不过算是性能加强版吧,整体结构设计上并没有什么改变。




最早的共轴双旋翼是苏联人发明的,就是为了对抗美国的支努干这种纵列双旋翼直升机。美国当时虽然有过这种共轴双旋翼机服役但是并不认同这种设计观念,所以也一直未见有美国的直升机采用共轴旋翼设计,直到现在的S系列才开始使用这种设计。

首先支努干这种纵列双旋翼直升机最大起飞重量已经达到了22吨,已经属于20吨级的重型直升机行列了。虽然也有10吨级的海骑士姊妹机服役于海军陆战队。而支努干在结构设计上采用了纵列双旋翼布局,后旋翼比旋翼位置高,但是两部旋翼也有重叠部分。虽然支努干直升机采用两部旋翼相互反转的设计抵消了旋翼所带来的扭矩,可以不用像传统直升机一样设置尾桨,当然像卡28这种共轴双旋翼直升机也同样不需要设置尾桨。其实简单来看,支努干和卡28两个在结构设计上基本一样,只不过一个采用了共轴一个采用了纵列,不过都是利用两付旋翼来提高起飞重量和减小旋翼的桨叶长度的设计方案,也都采用两付旋翼相互反转的设计来抵消扭矩,所以都不需要设置尾桨。


直升机要想提高最大起飞重量,最主流的就是采用更多数量的桨叶和增大桨叶长度,像米26就采用了多达8片桨叶,虽然最大起飞重量达到了56吨,但是桨叶也更多更长,带来的危险性、技术难度和前飞时的阻力更大。其次就是像卡28这种共轴双旋翼设计和支努干这种纵/横列设计方案了。

直升机旋翼是做圆周运动,由于半径的关系,翼尖处线速度已经接近音速时,圆心处线速度为零。所以旋翼靠近圆周的地方产生最大的升力,而靠近圆心的地方只产生微不足道的升力。这个周期性的升力变化不仅使机身向一侧倾斜,而且每片桨叶在圆周中不同方位产生不同的升力和阻力,周期性地对桨叶产生强烈的扭曲,既大大加速材料的疲劳,又引起很大的振动。所以就需要挥舞铰来抑制控制桨叶,由于前行桨产生的升力会大于后行桨。在没有挥舞铰时,两侧桨叶升力大小不等将构成滚转力矩使直升机滚转。有挥舞铰时,前行桨升力大,便绕挥舞铰向上挥舞;后行桨升力小,便绕挥舞铰向下挥舞,这样,不平衡的滚转力矩无法传到机身,从而避免了直升机前飞中产生滚转。

而正是由于传统直升机桨叶有挥舞铰的存在,所以要想设计出共轴双旋翼方案,两付旋翼之间就要有足够的距离以保证桨叶在挥舞铰的作用下上下挥舞时不会发生碰撞的安全性。所以这也是为什么像米26、种马这些重型直升机由于桨叶长度更长,上下挥舞的范围随着长度的增大更大,都只能采用单旋翼加尾桨的根本原因。

正是由于共轴双旋翼机存在上下旋翼容易打架的致命伤害,所以也就只有俄罗斯卡莫夫一家延续了这种设计,虽然卡莫夫在设计时将上下两付旋翼距离设置的很大,但是每年仍有因为这种原因坠毁的直升机事故发生。同样这也是为什么美国放弃要这种方案的原因。


不过随着刚性旋翼的诞生,直升机已经不需要挥舞铰了,所以上下两部旋翼的距离可以拉的很近,同时由于刚性旋翼的特性,就算没有挥舞铰直升机同样可以飞行并且上下旋翼不会打架,也可以降低整机高度,将共轴双旋翼具有悬停特性好和爬升率大的优点发挥出来。像美国的X-2验证机和S-97都是这种技术的结晶。

不过以后也不会有像支努干这种纵列布局同时采用共轴双旋翼设计的直升机了,虽然随着刚性旋翼的出现,共轴双旋翼机的致命伤害已经成为了过去,但是这种靠主旋翼既提供升力又提供推力的设计普遍存在飞行速度慢的致命伤害,所以这也是美国为什么要大力发展MV-22鱼鹰倾转旋翼机和S97这种复合推进的新型直升机的原因。


魑魅涅槃


支奴干是一个中型货机机身与两个旋桨的无忌讳组合。解决了重型运输机短起降机场的问题,纵列两个桨扭矩相抵。


两侧具有浮力桶浮箱的支努干可在水面起降。是海军陆战队登陆神器。





共轴双旋桨采用差速器竖置共轴,双桨反转,扭矩对称,桨叶半径可以更短些,升力可以更大,同样升力,发动机可以更弱,同样发动机升力载重可以更强,操控性也好。

“卡”系共轴


美式S97式刚性共轴。结构简洁,桨叶不打架,内部采用竖置差速器传动




前后纵列两个共轴双旋桨(四桨)性能会有大幅度提升,速度也会更快。



支奴干(新改型)尾巴上加了一对“平飞推进发动机”

使其不仅载重量大,平飞速度也大大提升。支奴干操控性好,升力大,是战地医院和运兵运货平台。

美国的飞机设计体制是机身与发动机,桨叶三者拆分演化又排列组合的,一系列机身,一系列发动机,一系列桨叶,各自演进。选择重组。只看结果好不好,没什么不可能。



“司马“是支奴干与卡系共轴双旋桨的嫁接,桨叶半经更小,升力更大,更适应窄空间。但卡系共轴双旋桨结构复杂,机构间距较高,不如刚性共轴双旋桨间距近,更可靠,也更灵便。

三家归晋看司马。

众家优势尽在“司马"

共轴双旋短桨,两轴纵列,垂直尾翼,尾部一对平推进。


分享到:


相關文章: