【航空史话】新蒲梢上立蜻蜓——“虫眼”Optica观察机小记

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前言

如果有人问淘金客,最想乘坐的飞机是哪一款?可能答案会有长长的一串,会随着乘坐的目的、心情不时变化。但在名单上肯定有这种飞机一个非常靠前的位置,这就是英国的EA-7Optica观察机!相信任何人一看到这飞机的外形就会情不自禁地钻进它的座舱里!

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这张神似卡通萌物小黄人吧?

为观察而生

每个人第一眼看到这架飞机,可能都会想:这是不是把一架直升机锯断了,机舱焊到固定翼飞机上了?是的,好多直升机的视野都还不如Optica,之前的两篇文章里讲了“白鹳”和“野马”的座舱外凸,能不开舱盖伸出脑袋向下看,Optica却更胜出许多,像直升机一样连地板都是透明的!无需探头,低头就能看到下方景物。直升机因为是垂直起降时需要感知与地面的距离,而Optica就是为了更方便地观察!

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Optica座舱的下方视野

它的座舱能提供最大270度的水平视野,和超过180度的垂直视野!坐在里面感觉像浸泡在空气中,充分感受到飞行的乐趣!也非常适合自身的定位,执行例如输电线路巡检、火灾巡察、灾情监视这一类的任务!这个科幻气息十足的座舱让它获取了“虫眼”的绰号,也影响了许多好莱坞科幻电影里飞行器的设计,电影《遗落战境》里“靓汤哥”那架非常酷炫的座驾,显然就是在向Optica致敬!如果说Optica的座舱有什么缺憾的话,那么3个人并排而坐会有点挤。

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电影《遗落战境》的飞行器在向Optica致敬

飞机的整个头部都让位给了透明的座舱,其它设备的布置未免就有些局促,前起落架也只能固定安装在座舱的左下方,这不利于高速飞行,也不利于在粗糙的无铺装跑道上起飞,不过Optica飞行速度并不快——低空飞行速度太快就啥也看不清了,而且它的定位是民用,也不需要像前文的“白鹳”、“野马”那样要随野战部队一起行动,所以这些都不算什么大问题。

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注意Optica的前起落架并不在中线上,有些偏左

大眼球般的座舱后面的机身,就是一段粗壮的导管,里面容纳了一个硕大的5叶螺旋桨。这个涵道螺旋桨最大的好处是噪音比较低,因为高速的桨尖产生的噪音都被限制在涵道内部了。现在客机上广泛使用的高涵道比涡扇发动机,可以视为由涡喷发动机驱动的涵道螺旋桨,噪音也远低于喷气核心机驱动无涵道螺旋桨的涡桨发动机;潜艇上有涵道的泵喷推进器噪音也低于普通螺旋桨。Optica的这个大涵道螺旋桨还位于座舱之后,对乘员的干扰降到最低,因此被誉为“噪音最小的飞机”

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潜艇上的泵喷推进器也是一种涵道螺旋桨,也能降低噪音

当然涵道螺旋桨也有缺点,就是效率较低,同样的输入功率产生的推力一般会小于无涵道的普通螺旋桨,不过Optica的涵道直径颇大,大直径桨叶虽然不利于高速飞行,但效率又会比小直径桨叶要高。而且Optica的外涵道还成为整架飞机的结构中心,座舱、机翼、尾部都安装在它上面,一物多用也巧妙地节省了部分结构重量。Optica的发动机是一台莱康明IO-540风冷6缸发动机,260马力燃油直喷,因启动困难而广受诟病——这架飞机诞生于1979年,那个年代的燃油直喷技术还不太完善。

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Optica尾部的涵道螺旋桨和发动机布置

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莱康明的IO-540空冷发动机,相当紧凑

短距起降

涵道螺旋桨的外壳成为Optica的结构中心,但螺旋桨正后方显然不再适合布置后机身,于是Optica的后机身又顺势成为了上一篇“野马”观察机类似的双尾撑布局, 。Optica有了两个垂尾,水平尾翼也像“野马”一样高高架在垂尾的顶上,

这是为了避开涵道螺旋桨后方的高速尾流。如果尾流直接吹到水平尾翼上,会让升降舵的舵效过于灵敏,飞机飞起来像波浪一样忽高忽低,不要问淘金客怎么知道的——在双尾撑无人机上吃过类似的亏。

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Optica的尾部结构,平尾高置避开尾流

作为民用观察机,不一定要适应简易的无铺装跑道,但短距起降能适应多种机场还是很有必要的。Optica和“白鹳”、“野马”一样,是规规矩矩的矩形机翼,不过

展弦比达到了9.1!这比“白鹳”的7.8还要大,“野马”就更不用说了。这么大的展弦比让Optica的升力系数相当高,翼载荷(起飞重量与机翼面积的比值)也小到只有83公斤每平米,翼型(机翼的剖面形状)也是高升力翼型,所以Optica只需要200米跑道就能起飞。前一篇文章介绍的“野马”没有这么大的展弦比,是因为身为攻击机要抵抗低空的乱气流,要有稳定的保持航线的能力,而Optica没有这方面的要求。

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Optica的动态三视图

1979年12月Optica首飞成功,立刻引起了广泛的关注。埃德利公司颇有野心地想用它取代一部分直升机。直升机对比固定翼飞机,最大的优势是具有垂直起降、空中悬停能力,但是在气动效率(固定翼只需要很小的功率就能飞)、燃油效率(单位距离消耗的燃油)、飞行速度、系统复杂性(直升机复杂得多)、可靠性(直升机因过于复杂所以故障率高)、安全性、造价等方面均落后于固定翼飞机

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普通直升机在许多方面都不如Optica

而Optica还经过了特别的优化,独特的设计可以代替直升机完成许多任务,价格和使用成本都低于直升机,“昆虫复眼”式的外观也让人过目难忘!在航展上露面以后,许多单位对此表示了浓厚的兴趣,连80年代我国的《航空知识》都发了专文予以报道,发展前景一片光明。

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注意机头红圈内,这一架已经装上了专业的光学转塔

霉运缠身

1982年,投资机构者收购了整个项目,并在威尔特郡建立了生产线。Optica于1983年开始量产,1985年2月8日获得了英国民航局的认证。英国汉普郡警察局成为最早的客户之一。然而天不遂人愿,就在3个月后,一架Optica载着一名汉普郡警察带着一名摄影师在空中拍摄交通状况的时候,飞到第三或第四个圈子的时候,飞机突然从240米高度陡然降到45米高,倾斜角度达到90度并进入尾旋,然后坠毁并燃起大火。两名乘员当场丧生!

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正在压坡度转向的Optica,转向时容易掉高失速

事故的原因至今成谜,不知道是什么原因让飞机陡然掉高度,估计是突然出现了功率损失,而飞行员又死死抓住操纵杆不放导致了尾旋。不过,以Optica展弦比高达9.1的机翼,本该即使是空中停车也能滑翔着陆的,实际上却并没有。回头审视,Optica暴露出一个缺陷:作为一架巡航速度为130公里每小时的飞机,失速速度却高达108公里每小时!这意味着正常飞行中稍微收油门的动作大一点就可能失速。

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Optica的失速速度相对比较高

这个毛病在没有数字化安全操作系统的80年代(其实军机上已经有了,但民用飞机上却很少),还是相当麻烦的。而且高置平尾的飞机,一旦进入尾旋后很难改出,著名的例子是米格-15,当年在朝鲜战争中不少美国飞行员都声称取得过“不费一弹的胜利”——米格-15在格斗中进入尾旋无法改出而坠毁。而且Optica平时活动的低空,留给尾旋改出的时间也相当有限!

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米格-15的高平尾导致很难改出尾旋,吃了旁边的F-86很大的亏

事故还在调查中,Optica也还在销售和生产,毕竟失速问题还是可以通过小心操作来解决的。接着又出现了重大打击,量产了22架以后,第23架正在生产时,工厂发生了火灾,10架尚未交付的飞机被焚之一炬!这对规模不大的埃德利公司可谓雪上加霜,立刻陷入了严重的财政危机。

勉强拖到了1990年,又一架Optica在飞行中涵道螺旋桨出现了故障,轮毂发动机损坏连带机身也轻微损坏。飞行员成功迫降了飞机。调查发现涵道外壳上有疲劳裂纹,这是严重的结构缺陷,“大眼萌”们只好集体停飞等待解决方案。连番的挫折让Optica完全销售无望,产量就此定格在22架。这架特别呆萌的飞机可谓霉运缠身,如今知之者甚少,实在是令人可惜。

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“大眼萌”沦为航展表演机

尾声

其后Optica项目几经易手,其间还试图向英国国防部推销,成为初级教练机,但国防部没有同意。直到2007年,Optica最初的设计者埃德利重新回到项目中,但项目仍然难以重新启动。2016年,在全国爱好者的关注下,美国公司InterFlight Global(IFG)开始重新评估Optica,认为它拥有非常良好的基础设计,可以通过最新的发动机和电子技术改造来重获新生。

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在航展中奔波募资

2018年,IFG修改了重新启动Optica的计划表,继续寻找合适的战略合作伙伴;2019年, ,IFG也有意通过电动化或者混合动力技术让Optica重生,但仍然还没有开始动手。

Optica的故事就此结束了,不过全球的“大眼萌”爱好者都还保留着希望,希望能借电动航空的风口看到它重生。还有大约6架Optica保持着飞行状态,美国、英国、澳大利亚各有2架,航展中、天空上还不时能看到这个萌物的身影。

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受Optica影响的澳大利亚观察机,外形远不如前者那么酷

淘金客认为:Optica这样的有鲜明特色的飞机在今后的低空观察任务中应该仍然有用武之力,不落窠臼的外观也果然不负英国飞机之名——以古怪、务实的英国设计师们为世界航空贡献了不少骨骼清奇甚至是惊世骇俗的作品,真心希望这架小飞机能得以重生,能有机会坐上去感受一下那种与自然融为一体的飞行!

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真心希望它还有重返蓝天的机会


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