西科斯基S-57之后的收起旋翼直升机

军心安营扎寨 2024-01-28 15:11:06

“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案 285

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这张概念图展示了转换为常规飞行的1963年收起旋翼方案

单片改两片

本期算是烂尾文章拯救计划的一部分,又是一个时隔半年的续集。@nordland 今日头条 原创首发

单片旋翼S-57方案

1954年,西科斯基放弃了脑洞过大的单片旋翼S-57方案(详见),但对收起旋翼的VTOL技术探索没有停止,很快,1955年拿到空军的第二份合同,评估双叶片收起旋翼的空气动力学特性,并验证在上一份合同中开发的一些半经验理论。工程师设计制造了一个直径为 10 英尺的双叶片收起旋翼,叶片沿飞机的纵轴向后折叠。由于早期直升机旋翼负载低,随之而来旋翼直径大,远超过机身长度。为了纳入机身,新的旋翼甚至可以折叠缩短。

西科斯基两片式收起旋翼方案

这个双叶片旋翼于1957年安装在联合飞机公司18英尺的风洞中,并进行了广泛的测试,以确定旋翼在启动、停止和稳定运行的所有阶段的行为。“风洞测试期间,理论研究继续评估飞机在过渡飞行期间的行为。完成了用于在过渡期间分析旋翼动态的迭代计算程序。此外,还对自旋启动到停止期间所经历的俯仰和滚动力矩进行了详细分析研究,包括确定转换飞行期间损失的高度。

旋翼收起和展开状态

1958年4月第二份合同的工作被空军以财政原因终止,当时合同已经完成了大约80%。在1951年至1958年,在两份空军合同的条款中,对收起旋翼的研究获得了相当多的知识,包括根据经验开发了在转换阶段控制旋翼行为的技术。此外,还为开发计算叶片空气动力学和结构特性所需的理论方法奠定了基础。

专利图

1963,西科斯基飞机公司积极恢复了收起旋翼概念的设计工作。技术的进步与新的概念要求相结合,使得可以采用在早期被认为不可能的设计方法。特别是大幅改进的气体发生器,对设计参数的自由度产生了深远的影响,这些参数用于新的收起旋翼的概念方案。具体来说,新型轻型涡轮机允许使用更高的圆盘负载,从而使旋翼直径相对于飞机尺寸更小,无需折叠即可收纳在机身内部。

一个模型

1963年的西科斯基收起旋翼概念飞行器更像一架战斗机,拥有尖锐的头部,后掠下单翼和T尾,作为发动机兼燃气发生器的涡轮喷气引擎位于后机身后部下方,从翼根两侧进气,两片式可收放旋翼位于背部,使用一个机械机构可收纳在机身内,由舱盖遮挡。在伸出机身后,旋翼接通燃气管路,以桨尖喷气的方式旋转,进入直升机模式,实现垂直起降。

燃气和动力系统结构

两片改四片 西科斯基 CARA

西科斯基 CARA 方案

1967年5月, 空军救援和回收部门启动了战斗机组人员回收飞机(CARA)计划。主要目的是寻求用于营救越南战场弹射跳伞的飞行员。这种飞机必须穿透敌方防御,因此必须具备较高的飞行速度和较远的内油航程,同时由于跳伞飞行员的位置通常无法满足常规起降,必须具备垂直起降和悬停能力。

西科斯基 CARA 方案,注意这个方案是下单翼

西科斯基与北美航空公司合作,为这次任务提出了一个收起旋翼概念。西科斯基负责推进和垂直升力系统,而北美公司则负责高速传统喷气式飞机的设计。西科斯基的CARA方案是一架中型飞机,为了确保足够的载荷和航程。使用了一个四叶片旋翼,其中两片叶片向前折叠,两片向后折叠,然后将它们缩回机身。西科斯基在这个方案里放弃了桨尖喷气,因此在尾部追加了尾桨。两台涡轴引擎位于机身两侧,在直升机状态驱动旋翼和尾桨,在常规状态驱动引擎外侧的两个风扇推进飞行。

西科斯基1967年的广告

CARA方案的需求提的过高,比如飞机必须在15分钟内飞行到150英里以外的救援点速度360km/h,5分钟的悬停救援,下洗气流不能超过15FPS等,有些指标即使现在的V-22鱼鹰也无法满足。因此不出意外的所有9家方案无人获胜,项目直接取消了。虽然有50年代是技术积累,收起旋翼在当时仍然有许多技术问题尚未解决,生产的可能性也很小。因此,西科斯基相关设计和研究被终止。接下来,西科斯基的高速直升机工作方向转向为更保守的辅助推进装置的复合直升机(S-61F)上。@nordland 今日头条 原创首发

CARA

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