发动机放在机翼上面如何?VFW614

军心安营扎寨 2024-03-14 22:24:44

冷门飞行器90

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技术繁荣时代

现在,商业民航喷气式客机的布局已经基本成为定式,只有以大型干线客机为代表的翼下悬挂发动机布局,和以窄体支线客机以及小型公务机为代表的后机身侧面悬挂发动机布局两类成为主流,这使得这个时代的民航客机外观上几乎千篇一律相当无聊,甚至需要靠驾驶舱玻璃的形状才容易区分厂家。不过在喷气式客机诞生之初,还是有一个百花齐放的技术繁荣阶段的,那个时代的工程师会让发动机出现在现在看来比较意外的地方,机场有如动物园般热闹。@nordland 今日头条 原创首发

E.614

本文的主角诞生在那个热闹的时代,1961年战后重建的第一批西德航空企业福克-沃尔夫(Focke-Wulf)、汉堡飞机(Hamburger Flugzeugbau ,HFB) 和 Weser 组成了合资企业北方开发集团(Entwicklungsring Nord,ERNO),同一年推出了他们第一个项目,同时也是西德战后第一个喷气式客机项目E.614,这个代号简单的表示项目开始于1961年第四季度,充满了德式无趣。

ERNO E.614

E.614是一架 36-40 座飞机,它的开发部分是为了替代流行的螺旋桨驱动的战前道格拉斯DC-3,使用一对美国制造的莱康明 PLF1B-2 涡扇发动机,有趣的是此时发动机还在后机身侧面。在开发期间,西德工业进行了重大重组,短暂的ERNO迅速成为过去式,在德国不来梅成立了 Vereinigte Flugtechnische Werke (联合航空工程公司,VFW)。项目改为VFW 614 继续在新公司下开发。

不过随后莱康明宣布放弃PLF1的开发,这导致VFW必须寻找替代动力装置。随后选择了罗-罗/ 斯奈克马宣布为VFW单独开发 M45H涡扇发动机。这个选择颇为冒险,在当时,人们认为同时开发全新的机身和新的发动机是一个挑战。在整个开发过程中,发动机的首要任务是降低噪音,以便使客机能够在不对其运营造成噪音限制的情况下使用小型市政机场。

引擎的位置在1962年发生了变化,移动到了机翼上的支架上。VFW考虑这种布局是基于几方面的好处,首先是方避免了后置发动机增加的结构重量,其次也避免了发动机安装在机翼下方时存在的潜在异物吸入风险。上至发动机同时允许采用短小而坚固的起落架,特别适合在简陋或准备不足的跑道上运行操作,附带机身距离地面较低,乘客可以从尾部的自带舷梯上下,无需地面服务车。与机翼下方相比,发动机在机翼上方的位置也保护了地面上的人在飞越期间免受进气噪音的影响。

在开发阶段VFW 614另一个主要特色是可以像货机一样完全打开的机头驾驶舱,可以方便的装载大型货物,这在这种中小型飞机上非常罕见。但是这个设计在1970年被放弃。

带有头部货舱门的早期方案,这个没有保留下来非常可惜

VFW-福克 614

1968年,该项目获得批准,考虑到当时混战中的支线喷气客机市场,没有来自德国政府的80%的担保支持,这是很难实现的。1970 年,VFW 614 的全面生产获得批准,此时 VFW 已与荷兰飞机制造商福克(Fokker) 合并,此举使其成为欧洲第一家跨国飞机制造公司。

福克对VFW 614的设计进行了一些改进和更改,其中包括放弃T型尾翼,转而采用传统的尾翼系统。在此期间,福克还试图扩大其财务基础,通过福克已建立的民用销售部门和支持基础设施来销售,然而,一些评论家认为VFW-福克联盟是一个“令人不快的安排”,在解散之前联盟只持续了十年。公司当时乐观的估计VFW 614客机的整体销量将达到300至400架,其中包括将在美国多家运营商的使用。

1971年定型的VFW-福克 614是一架小巧简单的支线客机,结合机翼上方的发动机装置,采用了配备连续后缘襟翼的前缘小后掠平直翼,发动机被支架抬升到不影响机翼的高度,连续襟翼具有出色的低速性能,然而,在高速行驶期间,机翼和挂架流场之间的干扰导致流场分离,巡航速度因此被限制在M0.65,实际上614是同类客机中飞的最慢的。

驾驶舱的大型挡风玻璃,为两人机组提供了良好的外部能见度和相对宽敞的环境。大型中央安装的控制台容纳主发动机控制装置和 VHF 通信/导航无线电系统,以及用于调整扰流板、襟翼的单独控制装置。航空电子设备包括柯林斯制造的飞行导向器,自动驾驶仪和飞行员警报系统。

1971年7月14日,第一架进行了首飞。同时也是发动机第一次空中试车。为了加快飞行测试,第一架和第二架原型机被派往西班牙进行为期三个月的全面试验,以评估它们在“炎热和高温”条件下的性能。在积累了800个飞行小时后不久,设计被冻结,并启动批量生产,第一批10架。

VFW 614具有相对温顺且易于处理的飞行倾向,有利的副翼特性和高滚转率。但失速特性不佳,最初发生在“几乎最糟糕的地方——副翼的内侧端”。在飞行测试计划中,对失速机制进行了大量探索,这导致重新设计了机翼的前缘的剖面,以提高失速性能。

商业失败

尽管进行了强有力的营销活动,但旷日持久的开发后,订单增长缓慢。1972年2月1日,第一架原型机因升降舵颤振坠毁,这加剧了销售困难。

第一批丹麦的Cimber Air航空的两架订单之后,迟迟没有获得新的订单。1975 年 4 月,第一架生产型 VFW 614 首飞,四个月后,完成交付。

但此后就很难获得任何新订单,只有两家法国航空公司订购了11架,但很快取消了6架订单,VFW和福克的联盟开始动摇,德国的工程师开始指责福克优先考虑销售荷兰产品。这么说没错,614和福克本身的产品线本来就有竞争关系,但荷兰人会用居然连汉莎航空都不考虑614来反击。这让德国人哑口无言,所有人都看得出汉莎的拒绝才是614失败的主要原因,而当时的德国政府拒绝向汉莎施压。

海上巡逻版本

海上巡逻版本模型

最终VFW 614只生产了13架,只有三家航空公司和德国空军运营了VFW 614。VFW曾经提出过一个德国海军的海上巡逻反潜机方案,不过也没有获得德国政府支持。1977年,由于销售不足,VFW 614被取消,最后一架未售出的飞机于1978年7月飞行,到1981年商业飞行就结束了,此后,德国空军继续使用到1999年,最后一架适航的VFW 614为DLR(德国航空航天中心)服务用于先进技术测试飞机系统(ATTAS)项目,一直服役到2012年底。

海上巡逻反潜版本剖视

翼上发动机布局还有继承人,本田的HondaJet也采用了翼上发动机布局,但它使用了高速自然层流翼型,因此速度更搞,实际上在高速时发动机还会对机翼产生有利的影响。@nordland 今日头条 原创首发

HondaJet

VFW 614 技术参数

机组:2人

载客量:4 个并排座位,可容纳 40-44 名乘客

长度:20.6 米(67 英尺 7 英寸)

翼展:21.5米(70英尺6英寸)

高度:7.82 米(25 英尺 8 英寸)

机翼面积:64 m2(690平方英尺)

翼型:根:NACA 63A015;提示:NACA 65A012[33]

空载重量:12,179千克(26,850磅)

最大起飞重量:19,958公斤(44,000磅)

动力装置:2 × 台罗-罗/SNECMA M45H Mk. 501 涡扇发动机,每台推力为 33.2 kN(7,500 lbf)

性能

最高速度:704公里/小时(437英里/小时,380节)

航程:1,195 公里(743 英里,645 海里),载客 40 人

实用升限:7,620米(25,000英尺)

爬升率:15.75米/秒(3,100英尺/分钟)

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