旋翼的选择

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旋翼的选择

作者:

来源:《航空世界》2015年第10期

20世纪70年代的军用直升机工艺技术水平根本不可能满足陆军对于UTTAS 在性能、可靠性和生存力方面的苛刻要求。新型直升机的设计方案不是通过在参数上按比例缩放现有直升机就能实现的。由于陆军要求在作战性能上进行重大改进,因此其技术团队鼓励UTTAS 采用全新构型并对UTTAS 所需的旋翼机技术进行新的研究,尽量采用全新结构和旋翼技术。无疑竞标者需要提出创新的设计方法和新技术,这就不可避免地会产生一定程度的风险。因此,数据论证的力度和对技术风险的评估成为衡量原型机和生产型机提案的关键性因素。

综合来看,陆军对于通用战术运输直升机的要求强烈地表明了旋翼和尾桨比其他任何系统都更需要利用新技术,由于旋翼一直是直升机的心脏和核心,这也无可厚非。旋翼系统产生力和力矩,但同时也是产生振动、噪声和需要维修的主要原因。因此,直升机由于其旋翼的独特特点,尤其是振动、机动灵敏性、噪声和维修负担,为人们所牢记。

西科斯基公司当时的旋翼技术特点是全铝桨叶、对称翼型、滑油润滑的铰接式桨毂,这离UTTAS 的要求目标差得很远。UTTAS 直升机需要非常先进的桨叶和桨毂设计才能满足技术要求。因此,有必要考虑新桨叶空气动力设计参数、新桨叶结构设计和材料以及从全铰接式到无铰链刚性旋翼的新旋翼桨毂概念。

问题在于如何在技术风险和技术利润之间取得适度平衡,并说服陆军相信天平两边是非常平衡的。在“黑鹰”40多年的服役过程中,累计飞行超600万航时,事实证明适度平衡的确得到了实现。

UTTAS以及后来“黑鹰”所采用的新旋翼技术或设计方法都未进行任何根本的改动,而且在日后H-60所有型号的长期服役过程中也都没有出现任何问题。新旋翼系统的性能表现符合预期计划,且应用到了西科斯基公司后来生产的所有型号中,直到25年之后被更新的技术所取代。下面主要讨论的是对“黑鹰”的成功贡献最大的旋翼革新,特别是钛合金旋翼桨叶、弹性旋翼桨毂、“十字交叉梁”尾桨以及斜置尾桨。

钛合金/复合材料旋翼桨叶

UTTAS旋翼桨叶的空气动力学特点是影响直升机性能最重要的因素。旋翼桨叶的这种结构特点为直升机提供了高可靠性和战斗生存能力。新旋翼桨叶独特的扭转分布、弯曲翼型、后掠式桨尖再加上钛合金大梁的结构特性,使得旋翼桨叶很好地满足了陆军最为关注的要求。它的空气动力学效率、结构完整性和弹伤容限是西科斯基公司之前生产的所有桨叶都无法与之相比的,甚至同时代其他直升机生产商所生产的桨叶也都无法与之匹敌。旋翼的效率用Q 值(FM )来表示可达0.75,是已知的作战直升机上所取得过的最佳效率。从结构角度来讲,这

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来源:《航空世界》2015年第10期

20世纪70年代的军用直升机工艺技术水平根本不可能满足陆军对于UTTAS 在性能、可靠性和生存力方面的苛刻要求。新型直升机的设计方案不是通过在参数上按比例缩放现有直升机就能实现的。由于陆军要求在作战性能上进行重大改进,因此其技术团队鼓励UTTAS 采用全新构型并对UTTAS 所需的旋翼机技术进行新的研究,尽量采用全新结构和旋翼技术。无疑竞标者需要提出创新的设计方法和新技术,这就不可避免地会产生一定程度的风险。因此,数据论证的力度和对技术风险的评估成为衡量原型机和生产型机提案的关键性因素。

综合来看,陆军对于通用战术运输直升机的要求强烈地表明了旋翼和尾桨比其他任何系统都更需要利用新技术,由于旋翼一直是直升机的心脏和核心,这也无可厚非。旋翼系统产生力和力矩,但同时也是产生振动、噪声和需要维修的主要原因。因此,直升机由于其旋翼的独特特点,尤其是振动、机动灵敏性、噪声和维修负担,为人们所牢记。

西科斯基公司当时的旋翼技术特点是全铝桨叶、对称翼型、滑油润滑的铰接式桨毂,这离UTTAS 的要求目标差得很远。UTTAS 直升机需要非常先进的桨叶和桨毂设计才能满足技术要求。因此,有必要考虑新桨叶空气动力设计参数、新桨叶结构设计和材料以及从全铰接式到无铰链刚性旋翼的新旋翼桨毂概念。

问题在于如何在技术风险和技术利润之间取得适度平衡,并说服陆军相信天平两边是非常平衡的。在“黑鹰”40多年的服役过程中,累计飞行超600万航时,事实证明适度平衡的确得到了实现。

UTTAS以及后来“黑鹰”所采用的新旋翼技术或设计方法都未进行任何根本的改动,而且在日后H-60所有型号的长期服役过程中也都没有出现任何问题。新旋翼系统的性能表现符合预期计划,且应用到了西科斯基公司后来生产的所有型号中,直到25年之后被更新的技术所取代。下面主要讨论的是对“黑鹰”的成功贡献最大的旋翼革新,特别是钛合金旋翼桨叶、弹性旋翼桨毂、“十字交叉梁”尾桨以及斜置尾桨。

钛合金/复合材料旋翼桨叶

UTTAS旋翼桨叶的空气动力学特点是影响直升机性能最重要的因素。旋翼桨叶的这种结构特点为直升机提供了高可靠性和战斗生存能力。新旋翼桨叶独特的扭转分布、弯曲翼型、后掠式桨尖再加上钛合金大梁的结构特性,使得旋翼桨叶很好地满足了陆军最为关注的要求。它的空气动力学效率、结构完整性和弹伤容限是西科斯基公司之前生产的所有桨叶都无法与之相比的,甚至同时代其他直升机生产商所生产的桨叶也都无法与之匹敌。旋翼的效率用Q 值(FM )来表示可达0.75,是已知的作战直升机上所取得过的最佳效率。从结构角度来讲,这


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