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垂直起落的路上布满了先行者的遗迹

晨枫老苑  · 公众号  ·  · 2025-04-11 16:10

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升力和推力分离的复合直升机,图中为空客X3

倾转旋翼是另一个办法,这就是V-22到V-280一路发展过来的技术路线,已经说了不少了,这里不再重复。其实这一技术路线还有倾转机翼,整个机翼连同发动机一起倾转,好处是下洗阻力小,坏处是短距起落模式时阻力惊人。

还有一个思路是多旋翼。可以像大疆那样,更早还有贝尔X-22。

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这是涵道风扇,在本质上和旋翼一样,不过涵道壁降低桨叶叶尖损失,和翼尖小翼减阻的道理相似。涵道本身还有环形翼的作用,所以贝尔X-22的等效翼展壁实际翼展要大。但涵道结构本身也有阻力和重量。一般说来,只有在没法用更大直径的旋翼而推力依然不够的时候,才采用同等直径的涵道风扇。涵道风扇的噪声也较小,但这不是采用涵道风扇的主要原因。

但旋翼(或者涵道风扇)之间需要机械同步,否则一旦在悬停或者垂直起落中发生升力不平衡,连恢复的时间也没有。但这大大增加了机械复杂性、重量、阻力。

跳出旋翼/螺旋桨的思路,直接用喷气发动机是另一个思路。当然,这时垂直起落飞机(VTOL)只是能垂直起落而已,长时间悬停、侧飞、前后蠕行等特殊机动是谈不上的。

喷气发动机体积小、推力大,但这时垂直起落完全靠推力硬推了。也就是说,推力必须大于重力。对于V-280这样14吨级的飞机,需要至少14吨垂直推力,实际上需要16吨,才能可靠地垂直起飞。

战斗机发动机推重比已经达到10:1了。升力发动机只需要短时间工作,寿命、油耗方面都要求降低,在70年代推重比就可以达到16:1一级,比如雅克-38的RD38就达到16.5:1。假定现在可以达到20:1,那14吨的飞机仅升力发动机就有0.8吨的重量,加上安装结构、辅助系统,这在平飞时是可观的死重。

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