想象一下直升机,你可能会想到一个有两个旋翼的飞行器:一个大的水平旋翼提供升力和推力,还有一个小的垂直旋翼在尾部。当然,它需要尾部的螺旋桨来防止整个飞行器因顶部大旋翼的反作用力而原地打转。
但上周,一种截然不同的直升机在佛罗里达州首次起飞。这款名为Defiant的原型机有两个大的旋翼,一个直接叠在另一个之上。它们以相反的方向旋转,所以这架直升机不需要尾部的垂直螺旋桨来防止其原地打转。相反,尾部螺旋桨向前推动直升机并提高其速度。虽然由波音和西科斯基联合制造的Defiant只是一个演示级别的原型机,但像这样的直升机有一天可能会像今天的“黑鹰”直升机一样执行陆军的任务。
工作原理
普渡大学航空航天学院教授William Crossley说,有了像Defiant这样的直升机,“就不需要单独的反扭矩系统了,”他指的是典型的尾部旋翼。相反,尾部的推进螺旋桨提供速度提升,而不是操心保持飞行器的直线飞行。“然后你就可以比传统直升机快得多,快得多。”
当然,一架比“黑鹰”直升机飞得更快的直升机对军队来说将至关重要。Crossley说:“更快的旅行速度,能够快速地运送人员进出——这对陆军来说将是一个巨大的优势。”
他指出,大多数直升机的最高速度仅略高于150英里/小时,尽管由Westland Lynx制造的直升机速度记录保持在约249英里/小时。Defiant应该能够以超过265英里/小时的速度巡航——这几乎是标准直升机速度的两倍。它还承诺具有更强的机动性,这对于城市作战情况来说可能是有利的。
除了速度,同轴设计还有另一个优点。顶部的旋翼从上方吸入空气,然后向下推——将更快的空气送入下方的旋翼。“下方的旋翼进一步加速了空气,这种加速提供了升力,”Crossley说。这使得同轴设计更有效率。
灵活性是坏的
Defiant并不是第一架同轴直升机:俄罗斯的卡莫夫Ka-80拥有两个叠在一起的旋翼,而“支奴干”直升机也使用两个以相反方向旋转的大型旋翼。虽然这不是同轴布局,但“支奴干”不需要垂直旋翼来防止机身原地打转。与此同时,贝尔公司也在开发同一大类别的相关飞行器,称为V-280 Valor。
当然,制造像Defiant这样的飞行器也有其自身的挑战。首先,双旋翼必须完全刚性,这样它们才不会弹跳并相互碰撞——这种情况对飞行器来说将是灾难性的。据波音和西科斯基称,这些旋翼由复合材料制成,没有任何弯曲度。
而且,毫不奇怪,能够让两个旋翼向相反方向旋转的齿轮系统必须非常复杂。还有其他考虑因素:叠放的旋翼在直升机穿过空气时会产生更大的阻力,因此Defiant的未来版本将在旋翼毂周围以及它们之间设计有部件,以限制这种阻力。
波音和西科斯基正计划在不久的将来进行更多的Defiant试飞。