09.18 英國人的冷戰超級腦洞——超音速旋翼高速直升機

自直升機誕生以來,航空發明家們和各路廠商就絞盡腦汁對其基本設計進行革新,試圖彌補直升機的飛行速度短板,提高其應用範圍。經過幾十年摸索之後複合直升機和傾轉旋翼機這兩種高速直升機技術終於走向成熟,即將引爆高速直升機革命。

人們在這漫長的摸索過程中也走過無數彎路和提出了無數腦洞,其中一種鮮為人知的高速直升機腦洞就是英國韋斯特蘭直升機公司在冷戰時期提出的超音速旋翼直升機(SSRH)。

英國人的冷戰超級腦洞——超音速旋翼高速直升機

上世紀70年代,英國著名的韋斯特蘭直升機公司通過研究發現,直升機前飛時旋翼槳尖旋轉線速度與後退槳葉失速邊界成正比,這個比例函數就被稱為旋翼前進比(advance ratio)。簡單說來,在直升機高速飛行中,隨著旋翼轉速的提高,後退槳葉的失速速度也相應提高,這個現象有利於提高直升機的速度。

舉個栗子,假設一架直升機的槳尖線速度為0.6馬赫且處於恆定葉片載荷狀態,,旋翼前進比0.3,那麼其後退槳葉需要在0.18馬赫(約370公里/小時)的速度下才會失速,按照10%安全餘量計算,該機最快能飛到338公里/小時。但如果把槳尖線速度提高到1.2馬赫,該機就能飛到大約644公里/小時的速度,速度幾乎加倍。

英國人的冷戰超級腦洞——超音速旋翼高速直升機

根據這個原理,韋斯特蘭公司在1976年初的報告中對超音速旋翼槳尖激波的傳播方式進行了研究,並進行了基本性能計算,提出三種種採用超音速旋翼的艦載直升機設計。這些方案都採用剛性共軸雙旋翼設計,以取消尾梁和尾槳並簡化機身設計,並分別採用單發、雙發和三發設計。

超音速旋翼直升機從原理上看完全行得通,但困擾該機成為現實有兩大無法解決的難題,一是超音速旋翼在旋轉時槳尖激波產生的高頻嘯叫會導致嚴重環境危害。上世紀50年代美國共和公司曾測試了F-84F渦槳驗證機,其機頭的超音速螺旋槳在旋轉時產生的激波嘯叫足以震碎塔臺玻璃,並使地面人員噁心和頭痛。

英國人的冷戰超級腦洞——超音速旋翼高速直升機

​其次想要共軸雙旋翼超音速旋轉,發動機功率高得離譜,韋斯特蘭提出的最誇張三發設計在機身兩側和機尾塞進了三臺萊康明渦軸發動機,並不具備實用性的機身內部空間。

與複合直升機相比,超音速旋翼直升機並沒有表現出更高的潛在性能且研製風險過高,所以最終止步於紙面。


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