超前時代,早期直升機軍用型號探索,貝爾模型48直升機設計與發展

上世紀三十年代末,在伊戈爾·西科斯基先生的努力之下,世界上第一種真正實用可靠的直升機

VS-300(或者叫做S-46)正式問世。這種獨特的航空器採用了後來被奉為經典的單旋翼帶尾槳設計,它能夠實現幾乎所有固定翼飛機所無法實現的垂直起降、空中懸停和低速飛行任務,儘管當時的直升機性能很弱,但這並不妨礙人們開始憧憬這種可以彌補固定翼飛機所欠缺的能力的飛行器的潛在發展空間,於是在西科斯基VS-300問世之後引發了航空界的直升機研發熱潮。

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△西科斯基先生和他的VS-300直升機

其中有一家飛機公司的行動速度非常迅速,他們所研製的直升機也在當時收穫了大量的讚譽,並對其飛行器生產製造業務結構帶來了巨大的影響,這家公司就是貝爾飛機公司(Bell Aircraft Corporation),本文的主角也正是貝爾直升機公司的“模型48”(也叫做貝爾48)直升機,下面請看正文。

從民用市場轉向軍用型號——貝爾48的誕生與發展

上世紀四十年代末,貝爾飛機公司開始初步發展早期的直升機型號,並頗取得了一些令人印象深刻的成功。其中包括雙座的“模型47”(該機是第一架通過商用適航認證的直升機)、軍用型雙座“模型47A”以及六座的“模型42”。

儘管貝爾公司的“模型42”直升機幾乎沒有引起民用航空市場客戶的任何興趣,但是通過積極遊說,貝爾公司還是說服美國陸軍航空軍(USAAF;U.S. Army Air Forces,美國空軍的前身)位於俄亥俄州代頓地區賴特機場的工程部門採購了“模型42”直升機的一種軍用衍生型號,也就是正是本文的主角,貝爾“模型48”直升機。

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△飛行中的貝爾47、48和54直升機編組,其中48就是前景中的這架,不過拆除了發動機罩和旋翼軸整流罩

在1946年間,貝爾公司從美國陸航那裡接收到了第一份“模型48”直升機的採購申請。作為軍用直升機原型機,“模型48”被美國陸軍航空軍命名為XR-12,它也是當時貝爾飛機公司所製造過的最大型的直升機。美國陸航最初簽署的合同是以研發經費的形式來購買3架XR-12直升機,然後以生產製造經費的形式採購10架XR-12。

美國陸航這些小規模的採購合同當然不是指望能借此打造什麼直升機機隊的,他們只是希望通過這種“經費扶助”的模式來推動貝爾飛機公司持續進行直升機設計研發和生產製造技術探索,同時也希望這些經費能夠幫助貝爾飛機公司保證持續正常運轉下去。

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△第一架貝爾“模型48”直升機原型機(編號46-214),該機的旋翼軸比“模型42”來得更短一些

按照合同的規劃,貝爾直升機公司在“模型42”民用型直升機的基礎上,儘快改裝出了兩架“模型48”,也就是XR-12原型機直升機,外加一架靜力測試機。不過這兩架直升機都被留在了貝爾公司,被用來進行測試和研究工作。

XR-12直升機可以搭載兩名機組成員和四名乘客,可用於執行聯絡、信使、觀察、貨運和人員撤離任務。該機與“模型42”顯著的差異在於該機尾梁尺寸更小,旋翼軸更短、並在尾梁部位安裝了安定面。XR-12直升機配備了普惠R-1340型黃蜂氣冷發動機,這種發動機的出軸功率為550馬力上下,並配備有齒輪驅動的渦輪增壓器。該機的起落架為固定的前三點輪式起落架,機身設計有救生艙口和絞盤。如果需要執行水面起降任務的話,該機還可以在起落架部位選裝浮筒。

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△配備有試驗性浮筒的貝爾“模型48”(YH-12B型)直升機

雖然之後貝爾公司收到了來自美國陸航的34架R-12A生產型直升機的訂單,但是很快(1947年)這份訂單就被取消了,所以貝爾公司後續實際上並沒有生產任何一架這份合同約定的R-12A型直升機。

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△一架YH-12B(美國空軍早期給該機賦予的代號,對應XR-12B)直升機飛越尼亞加拉大瀑布

雖然合同取消了,但是美國陸航對這種直升機的興趣並沒有淡化,他們決定讓貝爾公司製造一種更大的“放大版模型48”,這種放大版本的直升機能夠容納多達8名成員。這種型號的直升機被稱為“模型48A”(軍方代號則是R-12B),貝爾公司很快按照要求製造了一架XR-12B用於評估。放大版的直升機採用了更寬更長的客艙和更可靠的四輪式起落架,並採用了性能更強(出軸功率600馬力)的普惠發動機,直升機機頭則採用覆蓋透明塑料板的設計。

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△第一架XR-12B型直升機,該機的編號為46-217

XR-12B直升機採用了貝爾“模型47”直升機的旋翼系統和穩定杆設計,同樣都是貝爾經典的雙槳葉單旋翼構型,不過相比“模型47”,XR-12B的旋翼系統尺寸更大,生產製造難度也顯著增加。不過憑藉這種成熟的旋翼系統,XR-12B的穩定性和可靠性還是得到了保證。該機的尾槳也同樣是雙槳葉構型,其槳葉總距可變,安裝在尾梁端部塔架的左側,起著補償主旋翼反扭矩和進行航向操縱的作用。全機的飛行操縱系統由主旋翼總距操縱桿、傳統型週期變距操縱桿和尾槳操縱腳蹬組成。

該機在主駕駛員和副駕駛員之間還設計了一個救生艙口和救援絞車,這樣,飛行員或者副手都可以進行救援操作任務。座艙也為乘客進出和貨物裝卸設計了單獨的艙門,該機最多可以容納六名全副武裝的士兵。該機的機艙空間設計還是比較寬敞的,必要時可以裝載六副擔架傷員,醫護人員則需坐在副駕駛上。

無疾而終——軍用型貝爾48直升機的發展

上世紀四十年代初,美國軍方進行了一項軍事任務需求評估,

評估結果認為他們需要一架內部有效載荷超過680公斤的新型直升機來執行人員和貨物運輸任務,並且這架直升機還要能夠保證一定的續航性能。而貝爾飛機公司對XR-12B型直升機的飛行試驗證明,該直升機的有效載荷完全可以達到1040公斤,為此,貝爾飛機公司的設計師們開始展開設計研究,該機機艙的佈局和其他部件配置,從而來滿足美國軍方提出的需求指標。

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△美軍士兵進入一架YH-12B型直升機,這是一架被美國軍方用來進行任務性能測試評估的XR-12B型直升機

貝爾飛機公司總計製造了10架XR-12B型直升機交付給美國軍方進行軍事任務測試,這些直升機本來的預期交貨時間是1946年夏天,每架直升機的價格在17.5萬美元上下。然而,貝爾飛機公司在製造該機旋翼槳葉和旋翼的調速器的時候碰上了技術問題,結果導致無法按時交付這批直升機。為此,在1946年4月份,美國陸軍航空軍派遣駐紮在賴特機場的“螺旋槳實驗室”(Propeller Laboratory)的技術專家介入該項目來幫助貝爾飛機公司解決了XR-12B型直升機旋翼系統中碰上的主要問題。

儘管旋翼系統的問題解決了,但是這樣一種在當時顯得非常“超前”(儘管現在看起來很普通)的直升機要投入使用顯然不會如此順利,貝爾飛機公司也“毫無意外”地在飛行測試中碰上了其他的一系列問題,並導致該機的交付時間繼續延誤。在這種情況下,美國陸航相關項目的負責人甚至提出採用西科斯基的S-51型直升機來替代貝爾“模型48A”直升機,不過最終美國陸航還是沒有改變最初的合同,第一架XR-12B在1946年9月份交付到美國陸航手中,並被改名為YR-12B。

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△在美國陸航進行YR-12B型直升機任務性能評估期間,士兵將傷員裝入機艙

YR-12B型直升機的主旋翼直徑為14.48米,機身長度12.06米,機身高度為3.343米。滿載的YR-12B總重為2854公斤上下,空機重量則為1680公斤左右。該機的巡航速度為145公里/時,最大飛行速度可達168公里/時,其實用升限為3960米,航程則為480公里。

YR-12B型直升機設計本身就是一種“穩定飛行”的航空器,說白了也就是該機很難完成一系列花裡胡哨的特技飛行動作,尤其是在該機的飛行速度低於48公里/時的時候,飛行員就需要特別謹慎操作了。配裝有浮筒的YR-12B型直升機能夠在地面、水面和雪地上著陸。並且還允許該型直升機在水面上以每小時80公里的速度滑行。

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△起落架裝備浮筒的貝爾48型直升機在飛行中

作為基本的兵員運輸和貨物運輸直升機,YR-12B的任務性能測試評估可謂是完成得相當順利,隨後,該型直升機飛往美國陸航分佈各處的基地進行試驗性使用。

1947年9月18日,美國空軍(USAF;United States Air Force)正式成立,直接接管了美國陸軍地面部隊直升機的採購工作。1948年,美國空軍將

所有采購直升機代號從R(對應Rotary-Wing)更新為H(對應Helicopter)。所以,YR-12B也就變成了YH-12B。

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△美國空軍的YH-12B直升機,這架編號為225

1950年12月,考慮到美國空軍可能不會再繼續採購YH-12B直升機,貝爾飛機公司開始轉向加拿大軍方推銷該型直升機,並在提交的建議書中將該機的能力稍微誇大了一番——建議書說這種直升機能夠運送8名全副武裝的士兵執行突擊運輸任務,也能在部隊撤離的時候裝下六副擔架運送傷員,同時還能夠承擔運輸貨物和執行補給的任務。除此之外,貝爾飛機公司還指出該機能夠“很方便”地裝進標準運輸機進行長途運輸——只需要地勤人員拆除後輪、主旋翼和旋翼軸,然後將這些部件存放在直升機機身旁側,就能完成遠距離部署任務。

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△YR-12型直升機原型機的三視設計草圖

然後,貝爾這份建議書並沒有得到加拿大軍方的熱情回饋,對加拿大方面來說,其中原因很簡單:美國軍方都不採購了,那就說明他們並不認可這種直升機,加拿大軍方肯定也不會採購。事實上,上世紀五十年代早期開始,美國軍方確實開始停止使用YH-12B型直升機,也沒有繼續與貝爾飛機公司簽署新的生產合同,不過這倒並不是這種直升機不好,而是當時剛從美國陸軍中獨立出來、方興未艾的美國空軍實在不知道拿這種直升機來幹什麼。而到了五十年代中期,美國軍方的YH-12B幾乎都已經完成退役,還能飛的YH-12B直升機大概只剩下留在貝爾飛機公司工廠中的一架參與了軍方早期測試評估工作的YH-12B原型機。

民用版本的“模型48A”直升機構想

由於美國軍方沒有持續採購H-12B型直升機的計劃,於是貝爾飛機公司考試考慮打造民用版本的“模型48A”直升機,在貝爾飛機公司的計劃中,這種民用版本的直升機將會採用10座機艙佈局,從而滿足當時日益增長的直升機商用航空需求。

這種民用版本的“模型48A”直升機空重1907公斤,起飛總重大概在2900公斤上下,不過可以通過滑跑起飛的方式使得最大起飛重量達到3265公斤。這種版本的“模型48A”可以搭乘一名飛行員,一名副飛行員和八名乘客,其發動機採用的是普惠加拿大的R-1340型發動機。

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△貝爾飛機公司的YR-12民用版設計圖樣,其座位可以坐下八名乘客,加上主副飛行員,總計搭乘10人

這種設想中的改進的“模型48A”還採用了新型的起落架、浮筒,同時還可選裝撬式起落架。貝爾飛機公司還為該機配備了早期的直升機自動駕駛儀,以便飛行員進行長時間的儀表飛行。除此之外,貝爾飛機公司還專門考慮了北極作業的需求,其巡航速度為144公里/時,極限飛行速度為224公里/時,同樣也配備了救援絞車和設計了救生艙口。

走向歐洲與落葉歸根——來往於大西洋兩岸的YH-12B

1952年,貝爾飛機公司與意大利製造商喬凡尼·阿古斯塔簽署了一份直升機製造許可協議,該許可協議授權的第一種直升機就是貝爾的“模型47D-1”型直升機。到1956年,貝爾剩下的YH-12B型直升機被運往意大利阿古斯塔的公司,阿古斯塔決定以此為基礎,開始設計和生產製造屬於自己的新型直升機。

阿古斯塔的計劃是製造一架尺寸更大的直升機,至少要能夠搭乘九名乘客,不過旋翼系統和動力傳動系統還是採用“模型48”直升機的那套。貝爾飛機公司的設計師協助阿古斯塔公司的設計師完成了

這種新型的被稱為AB-102的直升機的設計工作,該機採用了與“模型48A”直升機一樣的普惠加拿大R-1340型星形發動機。1959年2月份,AB-102原型直升機完成了首次試飛。

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△阿古斯塔公司生產製造的AB-102直升機

而貝爾運往阿古斯塔的那架YH-12B型直升機在完成了自身作為“樣板機”的使命之後,被放入阿古斯塔公司的博物館中展出,後來被轉移到米蘭的沃蘭蒂亞博物館。最近一段時間,

這架古董直升機又橫跨大西洋返航,抵達了位於印第安納州門託內的貝爾飛機博物館,目前正在那裡進行修復工作,後續將會在那裡展開。

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​△XR-12A型直升機的原型機,貝爾只造了兩架


儘管貝爾48型直升機在現在看起來很普通,但是對於當時的直升機界以及美國軍方來說,這樣一架直升機大概已經算是跑在了時代的前頭,美國軍方可能還沒考慮好到底該在哪種任務中應用上這種直升機,這大概就是該機沒能大放光彩的重要原因。不過幸運的是,貝爾公司在該機的研製中積累了大量的經驗,並在關鍵的生產製造技術上取得了突破,這一切都促成了後續的

貝爾“模型204”或者說XH-40型渦軸動力直升機的成功,當然這就是另外一個故事了,一個同樣精彩的故事,感興趣歡迎持續關注... ...


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