04.18 双引擎双螺旋的CH-47支奴干运输直升机

双引擎双螺旋的CH-47支奴干运输直升机

CH-47直升机(英文:CH-47 Helicopter,绰号:Chinook,译文:支奴干),是美国一型双引擎双螺旋桨全天候多功能中型运输直升机。

CH-47直升机的任务是为美国陆军航空兵从部队运输到炮台战场补给及士兵运输,其双旋翼纵列式结构(contra-rotating rotors)剔除了一般直升机的尾部垂直螺旋桨,允许机体垂直升降,而且时速高达165海里,截至2012年,CH-47是美军服役的直升机当中载重量最高的型号之一。

双引擎双螺旋的CH-47支奴干运输直升机

直升机的关键在于旋翼,转动的旋翼通过与空气的相对运动,使得静止的直升机也可以产生足够的气动升力,达到垂直起飞和着陆的能力。不过旋翼在转动中切割空气产生升力的同时,也对机身产生反扭力,不加遏制的话,直升机会在空中打转,无法正常飞行。常规直升机采用尾桨来对消旋翼的反扭力,问题是尾桨消耗的功率和带来的阻力对推进和升力没有任何作用,纯粹是为了维持飞行稳定。

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尾桨的尺寸不能太大,否则容易触地,或者挂上电线、树枝或者其他障碍物。较小的尾桨只有增加转速来提供足够的反扭力,成为直升机噪声的重要来源。直升机速度越快,或者起飞重量越大,尾桨的问题就越突出。同轴反转的两副旋翼可以互相抵消反扭力,但套轴不仅在机械上比较复杂,带来一系列设计、制造和可靠性问题,还需要在上下旋翼之间留有足够的间距,避免弹性的旋翼互相碰撞,但这样不仅造成旋翼的升力损失,也增加了迎风阻力。

双引擎双螺旋的CH-47支奴干运输直升机

像挑扁担一样在机翼两端横向布置一对反转的旋翼也可以达到对消反扭力的目的,但相距很远的旋翼对横滚稳定性是一个挑战,在地面效应不均匀或者遇到强烈侧风的时候容易导致失稳。另一个方法就是像“支奴干”一样前后布置反转旋翼,这也称串列双桨。

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其有一些特殊的优点,串列双桨的前后旋翼都安装在突起的“城堡”顶上,但后“城堡”高于前“城堡”,使得前后旋翼在水平方向上有所重叠,总长可以有所缩小。由于前后旋翼都产生升力,理论上串列双桨的旋翼直径比单旋翼布局可以降低 30%,进一步有助于整体的紧凑。直升机的旋翼不仅提供升力,也提供推力。在前飞状态下,旋翼通过挥舞铰增加桨叶轴线与水平面的前倾角,在产生升力的同时产生前飞的推力。但串列双桨还有一个额外的办法可以用来增加前倾角,就是增大后旋翼的出力,加大整体的前倾。这个能力使得串列双桨容易在紧急起飞的时候更快地转入高速前飞,有利于在敌人地面火力下迅速脱离起降场。反过来,串列双桨也可以在悬停中,让机尾轻轻“搭”在窄小但突起的高地上,比如山尖、屋顶阳台或者小船甲板,便于人员通过尾门迅速进出,但前机身依然处在悬停中。这是单旋翼直升机难以做到的。前后旋翼出力的短暂差别也可以用来迅速改变飞机指向,极大地提高机动性和在阵风中的控制能力。

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CH-47的两个纵列旋翼安置在机身上方,两台发动机则外置在机身后部,发动机通过一条安装在机身顶部的传动轴驱动前旋翼,CH-47的机舱和外挂点不受结构及外挂货物的重心变化的影响,机舱长而平直。

CH-47尺寸较大,加上2个旋转翼展达20米的旋翼,整架飞机起降时影响到的范围达100米。

CH-47有两副纵列反向旋转的3片桨叶旋翼,前低后高配置,后旋翼塔较高,径向尺寸较大,起到垂尾作用,其根部,对称配置2台发动机,其玻璃钢桨叶即使被23毫米穿甲燃烧弹和高爆燃烧弹射中后,仍能安全返回基地 。

CH-47机身为正方形截面半硬壳结构。驾驶舱、机舱、后半机身和旋翼塔基本上为金属结构。机身后部有货运跳板和舱门,小型车辆可通过这扇门自由进出机舱。另外机上有2个大尺寸的侧门。

CH-47采用不可收放的4轮起落架,2个前起落架均为双轮。2个后起落架为单轮。

CH-47与美国海军陆战队装备的CH-46外形十分相似,主要区别在于发动机的形状。前者位于后旋翼塔前部两侧,呈暴露状态,而CH-46为内置发动机,在相同部位仅有排气孔。

双引擎双螺旋的CH-47支奴干运输直升机

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CH-47A运输直升机最初安装2台单台功率2200轴马力(1640千瓦)的莱康明公司T55-L-5涡轴发动机,后来换装了2650轴马力(1980千瓦)的T55-L-7发动机,空重14982千克,最大有效载荷4500千克。

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CH-47不仅用于运兵、运送物资,还用于救援受到战损尔不能飞返基地的轻型直升机,其 出色的外挂吊运能力可以把完整的UH-1从战场吊走,运到后方修复。同样的吊运能力也可以用于运送车辆、火炮,使越战时代开始的空中机动概念从轻装步兵扩展到炮兵和摩托化步兵,极大地提高了空中机动部队的战斗力和机动性。由于 CH-47 宽大的机身和很大的装载能力,一些CH-47 被改装为空中火力平台,安装多挺机枪,尤其是超高射速的加特林机枪,杀伤或者压制暴露的有生力量,对缺乏重武器和坚固工事的游击队尤其有效。在干运输直升机的老本行方面,CH-47 是较早采用尾门跳板的直升机,可以大大加速人员和车辆、物资的装卸,甚至容许在离地面不到 1 米高的极低空慢速前进的同时,让步兵从尾门跳板上直接跳落到地面,或者把减震托盘上的物资直接推落到地面,避免了着陆步骤,节约时间,也提高飞行安全。

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