美国贝尔公司在上世纪60年代开始研发倾转旋翼机,曾研制出XV-3、XV-15、BA-609,以及与波音联合研制的V-22等型号。V-22已大量装备美军,备受世界关注。倾转旋翼机的两个旋翼固定在机翼上,类似横列式直升机。不同的是,横列式直升机旋翼直径大,柔性大,桨盘距离近、甚至重叠,而倾转旋翼机的旋翼直径相对比较小,刚性大,桨盘相距较远,大于机身宽度。在旋翼轴旋转时,机翼与旋翼同时倾转还是旋翼单独倾转,曾出现两种方案,波音研制的VZ-2就是前者。其优点是,在悬停和前飞时,旋翼相对机翼的干扰损失小,而后者可达10%;缺点是,从直升机模态转为飞机模态的过渡过程中,前者难于掌控,最终被后者取代。
(1) 倾转旋翼机的结构
图1给出了XV-15的结构布局图,从图中可看出,若旋翼轴水平放置,旋翼变为螺旋桨时,倾转旋翼就是一架普通飞机,具备实现飞机飞行所需的全部部件,如襟翼、副翼、平尾、垂尾、方向舵、升降舵等。

图1 XV-15的结构布局
(2) 倾转旋翼机的操纵
图2给出了直升机模态时XV-15操纵示意图,从图中可看到:
- 左侧飞,向左压杆,右边旋翼升力增加,左边旋翼升力减小,飞机左倾,向左侧飞;反之,向右飞,则向右压杆;
- 前飞,前推驾驶杆,两个旋翼同时前倾,产生向前分力,使飞机前飞;
- 转向,如向右转,右脚蹬向前,右边旋翼后倾,产生一个向后分力,同时左脚蹬向后,左边旋翼前倾,产生一个向前分力,这两个分力形式一个顺时针的力矩,使飞机转动。

图2 XV-15操纵示意图
倾转旋翼机的两个旋翼,中间有一传动轴相连(协调轴),以保证两个旋翼同步,更重要的是,如果一台发动机停车,通过协调轴,一台发动机可带动两个螺旋桨旋翼同时工作,保证飞机正常安全飞行。
(3) 倾转旋翼的飞行阶段
这种飞机在飞行中要经历三个阶段:直升机阶段;过渡阶段;飞机阶段;
图3给出XV-15按速度划分的三个阶段:
0—226 km/h 为直升机阶段;
226 km/h—315 km/h 为过渡阶段;
315 km/h—538 km/h 为飞机阶段。

图3 倾转旋翼机的飞行阶段
图4给出了XV-15的三个速度阶段的需用功率。图中5条曲线,从左向右分别是:
直升机模态需用功率曲线(襟翼偏转200);
旋翼轴前倾300需用功率曲线(襟翼偏转200);
旋翼轴前倾600需用功率曲线(襟翼偏转200);
飞机模态需用功率曲线(襟翼偏转200);
飞机模态需用功率曲线(襟翼偏转00)。

图4 倾转旋翼机的需用功率曲线
从图中可看到,在同样需用功率下,如N=1600hp时,直升机模态对应的速度约90节,而第5条线飞机模态对应的速度约为220节,为直升机模态的2.4倍。也就是说,载同样重量的燃油,倾转旋翼机的航程时直升机的2.4倍。这就体现出倾转旋翼机的巨大优越性。
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