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低空狂飙——高速直升机的探索

直升机的问世,实现了人们垂直起飞、垂直降落的千年梦想。由于它具有其它飞行器所不能替代的独特性能而被广泛应用。从第一架直升机VS-300于1939年问世以来,直升机已经走过了八十多年的发展历程。直升机无论从有效载荷、用途多样性,还是从安全性和舒适性来讲,都有极大的提高。但是直升机的固有问题,如飞行速度低、飞行高度低,振动、噪声较大,舒适性不如飞机,操纵复杂,驾驶员易疲劳,耗油率高,航程短等不足,没有得到根本的改善。钟爱直升机的人往往这样原谅直升机:认为每种飞行器都有其自己的适用范围,就像“熊掌和鱼不能同时兼得”一样,只能有得有失。


但人们对如何解决直升机的速度低、高度低的探索一直没有停止,梦想有一天既像直升机那样垂直起飞,又像飞机那样飞翔的追求从未停下脚步!要突破直升机固有的速度限制,在直升机的构型设计上必须有创新!创新是技术进步的源泉!创新是一个国家前进的动力。在上世纪60年代,美国就提出短距垂直起落V/STOL计划,并投入巨资进行研究,在上世纪90年代研制了X-15、V-22(鱼鹰)和AW609等倾转旋翼机,实现了既像直升机那样垂直起飞,又像飞机那样翱翔的梦想!使飞行速度达到600km/h,航程超过2000km,这是直升机想都不敢想的指标!


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XV-15的结构布局


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美国海军的MV-22


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AW609


直升机的最大速度主要受三方面的限制:发动机功率、前行桨叶激波、后行桨叶气流分离限制。对于早期装有活塞发动机的直升机,由于活塞发动机的功率小,所以最大速度往往受功率限制,而现代直升机主要受后两项限制。


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桨叶速度分布


从上述分析可发现,为推迟激波出现,希望前行桨叶速度小,采用薄翼型;而希望后行桨叶速度大,有较高的升力系数,采用厚翼型。前行和后行桨叶的要求总是相互矛盾,使得直升机的速度提升很困难。为大幅度提高直升机前飞速度,曾出现多种新型设计方案,主要有:

  1. 直升机+机翼+螺旋桨

  2. 共轴双旋翼+推力螺旋桨

  3. 油/电(eVTOL)垂直起降飞机

  4.倾转旋翼机。


2025-07-05
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