主题：【原创】像鸟儿一样腾飞（一） -- 晨枫

其实我也有同样的问题，不过看不到有关的文章，只好猜。估计摆锤的质量和桨叶相差不多，甚至可能更重。毕竟桨叶是玻璃钢（“夏延”的旋翼是玻璃钢的吗？后来的肯定都是）的，而摆锤是实心金属的。摆锤需要一定的质量，这可以增加惯性，起稳定作用，使旋翼运转比较平顺。

有心做一个美国航空工业发展史的包子，不过包子要一个一个蒸，现在这个VSTOL的包子半年前就有这个心了，到现在才出锅，还欠着波音对空客第二回合的包子呢，美国航空工业的包子要有段时间了。

1234567，我们等得好着急！：）

看看美国航空工业是如何越发展越抽抽（仅指厂家越来越少）的很有意思。

来到了祖国西南边陲一个繁花似锦的美丽城市，为了西部的广播电视事业做一点自己能做的微薄的贡献。为了让广大城镇居民少数民族兄弟姐妹能收看到更新鲜更热辣的电视节目，偶是披荆斩棘披星戴月披挂上阵;为了使自己从北京带来的小兄弟有精神支柱，偶日理万机啊～～～

这话咋听者不对捏,应该是昆明

一不小心，看成刘导在日理万鸡了，这还不够腐败呀……

玩笑玩笑，切莫当真。

从复合直升机，到直升-旋翼机，到可锁定的旋翼-机翼，这是一条从直升机向固定翼飞机过渡的路径。与此对应，当然也有一条从固定翼飞机向直升机过渡的路径。如果能使固定翼飞机的推进装置改变方向，不就能实现垂直起落了吗？

贝尔的XV-3是采用倾转动力的固定翼飞机的先驱之一。XV-3的处在翼尖的发动机是固定的，但驱动旋翼的桨轴可以倾转，所以叫倾转轴（tile shaft）。平飞时，旋翼向螺旋桨飞机一样驱动飞机，垂直起落和悬停时，旋翼通过桨轴向上偏转90度。为了保持直升机状态的飞行控制，XV-3的旋翼是和直升机一样的柔性旋翼，具有全套的总距和周期距控制。XV-3的动力不足，无法在超出地面效应的高度悬停，作为直升机的功效有限，但XV-3证明了将直升机和固定翼飞机结合起来的可能性，为贝尔日后争取到XV-15乃至V-22的合同至关重要。

以固定翼状态飞行的贝尔的XV-3，发动机不转动，旋翼的驱动轴转动，所以称tilt shaft，日后成为V-22的重要先驱

以直升机状态飞行的XV-3

XV-3在悬停状态，由于功率不足，XV-3不能在超出地面效应以上的高度悬停

XV-3从直升机状态向固定翼飞机状态转换的过程

与贝尔XV-3竞争落选的Transcendental 1G，这是由从Piasecki分出来的一批人设计的

和贝尔XV-3的技术相似，Transcendental 1G也是采用倾转轴

Vertol（以CH-46、CH-47出名，后为波音收购）XV-21，同样是Tilt Shaft

贝尔对柔性桨叶的局限清楚得很，在70年代，以XV-3的研究结果为基础，和NASA和美国军方合作，研制了采用半刚性桨叶的XV-15。XV-15的发动机舱和旋翼一起倾转，所以成倾转旋翼（tilt rotor）。半刚性桨叶可算是贝尔的看家本领了，当年红透直升机世界半边天的UH-1，就是采用半刚性的双叶旋翼，桨叶和桨毂刚性连接，但桨毂和桨轴通过跷跷板轴承柔性连接，利用前行侧桨叶的自然升起和滞后，带动后行侧桨叶的自然降落和超前。很神妙的设计，可惜只能用于双叶旋翼。贝尔将跷跷板的原理推广到三叶（理论上也可以更多片桨叶），估计就是在万向接头外包覆一个刚性的整流罩，所有桨叶和整流罩刚性连接。

桨叶和桨毂的经典的分立铰链式连接，挥舞铰、摆振铰“五毒俱全”

紧凑一点的重合式铰链连接

双叶桨叶特有的跷跷板式连接，省却了挥舞铰和摆振铰，贝尔的经典之作UH-1和AH-1就是用这种结构

从跷跷板进一步发展而来的万向接头式连接，估计贝尔的半刚性旋翼就是在万向接头外包覆一个刚性的整流罩

贝尔的半刚性旋翼保留了直升机的总距和周期距控制，用于在悬停或直升机飞行状态时的飞行控制。贝尔还采用了宽弦、大弯度的桨叶，是桨叶最大限度地在前飞时接近常规螺旋桨的特性。XV-15引起了军方极大的兴趣，飞行试验远远超过简单的悬停、平飞和直升机-固定翼飞机之间的状态转换等概念证明型的试飞科目，而是进入了演习场、两栖登陆舰等接近实战的条件下的试验。美国军方对实验结果相当满意，这直接导致最终的四大军种联合研制的V-22“鱼鹰”项目。V-22是历史上第一架也是仅有的一架可以垂直/短距起落的量产型运输机，V-22故事的细节请看《吃鱼是如何被熊掌梗住的》。

贝尔XV-15在悬停中

XV-15在平飞中

为了尽可能减小迎风阻力，倾转旋翼的旋翼直径应该在不影响直升机状态下的性能的前提下尽可能减小。但较小的旋翼不可能不影响直升机状态的性能，最突出的就是所谓“涡流环”现象。直升机在快速下降过程中，要使旋翼进入自己的下洗气流，或下洗气流造成的涡流，旋翼和周围空气之间的相对气流方向和相对速度出现本质变化，可能出现“打滑”而失去升力，这时候越是增加旋翼功率，打滑越严重，这就是所谓的“涡流环”现象。常规直升机也会出现“涡流环”现象，但小直径的旋翼更容易进入这一状态。V-22在试飞中几次引人注目的坠机，大多出自这个原因。在悬停或直升机状态时，倾转旋翼在理论上可以通过控制左右发动机的推力来控制横滚，用旋翼的前后转动来控制俯仰，偏航比较难办，可以用旋翼下洗气流作用在机翼的襟翼上，辅以一定的横滚作用来实现。但事实上，增减发动机推力的灵敏度不够，反映不够快，控制量也不够精细。用机电控制倾转旋翼来实现俯仰控制，灵敏度问题更大，无法适应恶劣天气时的飞行要求。实用化的倾转旋翼的V-22（及其前身XV-15）都是采用直升机桨叶，即保留了全套直升机的总距和周期距控制，而不是只可以调节桨距的螺旋桨，所以直升机状态的V-22的操控和直升机无异。在以螺旋桨-旋翼为基础的垂直/短距起落飞机中，倾转旋翼是最成熟的方案。美国的V-22在饱经千难万险之后，终于开始量产。

直升机状态前飞中的V-22在空投伞兵

V-22的半刚性旋翼清晰可见

V-22的宽弦、大弯度、无铰、无轴承桨叶清晰可见

起飞、着陆时，襟翼放下，最大限度地减小对下洗气流的遮挡

V-22双机编队平飞

作为直升机，V-22可以外吊负载，这是固定翼运输机没有办法做到的绝技

V-22着舰试验，一侧旋翼在甲板上空、一侧旋翼在舷外时，两侧升力不均匀，容易造成事故。一架接一架紧接着快速降落时，前面飞机造成的空气涡流容易使后面的飞机进入危险的“涡流环”状态（vortex ring），造成旋翼吃不上劲，导致坠机

为了适合上舰的需要，V-22的旋翼可以折叠，机翼还可以横转90度，和机体平行，以节约占地空间

这是在两栖登陆建“塞班”号机舱内的情景

V-22较快的速度和较大的航程，使其成为搜索救援的理想平台

V-22的性能被说得如此出众，人们不禁疑惑，为什么总统的“海军陆战队一号”要选新机时，没有选V-22？

陆战队一号不敢用v-22恐怕是害怕被冤死的陆战队员们灵魂附体吧？

V22因为旋翼短，造成气流强劲，有导致被救援人员淹死的危险。所以并不合适用来做海上救援。

到底哪个说法是对的？

两个说法都对（不能自己搧自己，是吧？），搜索救援需要较高的速度和较大的航程，到达救援点需要较小的下洗气流，鱼和熊掌不能兼得，这是没有办法的事。不过陆上救援不怕淹死，所以空军还是对CV-22很感兴趣。海军的HV-22也在继续发展，可能可以通过救援战术的改变来缓解下洗气流过于强劲的问题，比如不是像现在这样直接在头顶上缆降救生员，而是用低空低速通过跳水，戴上救生圈以后就不怕淹了。瞎猜而已。

这小子自己当逃兵，把别人送上战场，已经被骂得贼死了，不过活该。美国建国250年时，没准会评比“最愚蠢、最无能、最厚颜无耻的总统”，我看他跑不了。

贝尔在V-22的成功之后，向两条战线出击，一是将倾转旋翼技术用于无人机，以最大限度地利用其垂直起落和速度、航程上的优势，二是将倾转旋翼技术推向民航市场。早先雄心勃勃的中短程支线客机看来一时还难以实现，但小型公务机已经开始了，贝尔和意大利的Agusta合作，正在研制BA-609，其垂直起落的能力和速度、航程将对大公司、政府机构的要员从城市中心到城市中心的空中旅行有很大的诱惑力。欧洲从80-90年代开始，也展开了倾转旋翼的研究。法、德合作的Eurotilt和英、意合作的Eurofar最后合并成一个计划，但在V-22和BA-609面临一系列技术困难后，速度放慢，估计现在处于观望状态，在等待倾转旋翼的技术进一步成熟、技术风险进一步降低后再行动。

BA-609的BA代表Bell Agusta，将成为倾转旋翼在民用领域里“吃螃蟹的人”

BA-609是面对有钱的阔佬的

BA-609在警方和海岸警卫队中也有望得到青睐

BA-609已经试飞，正在欧洲大力推销，力图抢在欧洲公司的前面霸占市场

法国主导的Eurotilt倾转旋翼飞机方案

Eurotilt的倾转和V-22稍有不同，只有发动机前半部分倾转，介于tilt rotor和tilt shaft之间

贝尔当然不会把倾转旋翼的概念只用在载人飞机上，在如火如荼的无人机领域，贝尔也推出了采用倾转旋翼的“鹰眼”（Eagle Eye）

“鹰眼”预计要和海军或海岸警卫队的舰船配合行动，所以有很高的上舰要求

尽管V-22在研制过程中遇到严重的问题，美国军方对用具有垂直/短距起落能力的运输机作为战术空运主力的概念依然不肯放弃，在V-22尚未大规模服役时，已经开始对更大型垂直/短距起落运输机的研制，贝尔的方案自然是V-22的延伸：采用四旋翼的倾转旋翼方案，即所谓quad tilt rotor。值得注意的是，倾转旋翼的发动机通常都是成双布置的。除非在机顶重心处安装一根很高的桅杆，倾转旋翼基本不可能是单旋翼的。

贝尔提出的四旋翼倾转旋翼（Quad Tilt Rotor，简称QTR）方案，用于担当美军战场空运的主力

媒体为新飞机的名字都想好了：V-44，尽管军方并没有这样的命名

四旋翼尽管顺理成章，但平飞时前后旋翼之间相互之间的气动干扰可能会很严重，尤其是机动飞行的时候，后发动机也要避开前发动机的尾流

QTR可以用于在城市中心机降“重型部队”（相对空降兵来说）

QTR的结构想象图，传动轴不仅要左右同步，前后也要同步，复杂性和重量肯定要增加

QTR是和Groen Brothers的Gyrolifter竞争，当然也不会忘了海军型

四旋翼倾转旋翼运输机的另一个方案

NASA还在研究更大型的QTR，用于民航

螺旋桨可以看成小直径、宽弦、大弯度的刚性旋翼，除了桨距以外，没有挥舞铰、摆振铰之类的，只是螺旋桨一般比刚性旋翼的直径小一点就是了。不过直径小，对减小前飞阻力具有不可置疑的好处。只要能够满足垂直起落要求，用螺旋桨代替旋翼是倾转旋翼的一个自然的延伸，Curtis-Wright就是这方面的先驱。Curtiss-Wright是航空先驱Glenn Curtiss和Wright兄弟的公司合并的结果，50年代时已经落后于喷气时代，但在螺旋桨领域还是一方好汉。倾转的螺旋桨称为tilt prop。螺旋桨需要较高的转速才能产生足够的推力，这对小直径刚性的桨叶不成问题。不过Curtiss-Wright的研究机没有发展到V-22的阶段，估计快速下降时，会有更严重的“涡流环”问题。但是Curtiss-Wright的螺旋桨还有玄机在里面。普通螺旋桨是针对迎面气流的，如果把螺旋桨略微向上倾斜一点，下行的桨叶相对迎面气流的迎角增加，上行桨叶的迎角减小，这样下行桨叶产生向下的划动大于上行桨叶产生向上的划动，产生所谓“轴向升力”（radial lift），可以减小机翼面积，有螺旋桨产生部分升力。这里要注意的是，螺旋桨抬起来一点，倾泻的推理矢量本身就产生一点向下的升力分量，但轴向升力比这点升力分量要大很多。为了最大限度地实现轴向升力，螺旋桨的桨叶应该是宽弦、大弯度的。Curtiss-Wright先研制X-100研究机，特意设计了出奇地小的机翼，以证明轴向升力的概念。不过要是现垂直起落，还是要老老实实把发动机竖起来，推力朝下。在向军方游说假如下面还要提到的三军联合直升机计划后，空军同意投资，这以后Curtiss-Wright在已经部分完成的M-200试验机基础上，大规模展开四发动机的X-19的研制，采用四个角落的四台发动机的差动升力控制横滚和俯仰姿态，螺旋桨的差动扭力控制偏航。试飞中，控制反应不够灵敏，控制力矩不足，但机械可靠性是最大的问题，主齿轮箱的寿命只有50小时，发动机的倾转机构只有15小时的寿命。在50个起落的试飞中，留空时间一共只有4小时，计划在4个月后放弃了。

Curtiss Wright X-100是X-19的先驱，只有两台发动机，采用导至机尾的发动机废气喷管提供姿态控制，效果不好

Curtiss Wright X-19，预计用作小型公务机或短程客机，但飞行控制问题没法很好地解决

Curtiss Wright X-19在悬停中，前后左右的四台发动机用于悬停中的姿态控制。为了避免陀螺力矩，左前、右后和左后、右前的发动机交联

由于螺旋桨比直升机旋翼简单、可靠，平飞速度高，美国军方对X-19寄予很大的希望，空军、海军、陆军三军联合研制，这是“三军攻击运输机计划”（Tri-Service Assault Transport）的一部分