直升機邊條翼結局方案—概述、歷史與應用
> 前言
> 本篇大致介紹了邊條翼是什麼,怎麼來的,用在哪了這幾個問題,邊條翼的原理、技術邏輯和特點將會在下一篇相關文章中介紹,敬請期待。
尾槳效能損失(LTE)一度都曾是直升機所需面臨的重要問題之一。若是直升機駕駛員無法正確通過操縱來應對這一問題,LTE甚至能致使直升機墜毀。
上世紀80年代,NASA Langley(蘭利)研究中心開始與軍方一道致力於通過氣動布局設計解決直升機尾槳效能損失(LTE;loss of tail rotor effectiveness)的問題。
Henry Kelley 就是當年該研究團隊的成員之一(現已退休),他表示:「從我們的風洞測試結果中,我們發現直升機機身對於直升機方向控制的需求是能做出一定的貢獻的。」
該研究團隊發現——直升機主旋翼的下洗氣流將會繞著尾梁進行加速運動,從而導致了意料之外的氣壓變化並對直升機的操縱產生了不利影響。
再進行了一系列的風洞測試和數值模擬計算之後,該研究團隊發展了一項用於應對該問題的解決方案,也就是本文地主角:直升機邊條翼。
在常規的飛行器專業術語中,邊條翼就是一種在飛行器機體外側(連接在機體上)突起的微段,邊條翼的作用一般都是用來提升氣動效率或者穩定性。
Kelley 表示他們團隊通過試驗和計算,認為這種「給直升機尾梁加裝邊條翼」的做法可以改變旋翼下洗流繞尾梁的運動方式,從而使得那些意料之外的氣壓變化消失。而在該項目完結之時,研究團隊決定使用「雙邊條翼」——兩個邊條翼一高一低安裝在直升機尾梁之上。測試數據表明雙邊條翼的氣動布局提升了直升機的穩定性,這也意味著直升機的氣動效率得到了提升。
可惜的是,蘭利研究中心從未將該項技術商業化。直到上世紀末,Robert Desroche(BLR航空公司的老闆,他既是一名空氣動力學家同時也是一名飛行員)讀到了蘭利直升機研究團隊關於邊條翼的一篇文獻。
Dave Marone,BLR航空的副總表示:「Desroche 看到蘭利的論文里關於邊條翼技術對氣流控制以及腳蹬裕度的改善之後,認為通過該項技術可以在不需要尾槳提供額外的不必要對的能量的情況下還可以提供足夠的反扭矩。」
這對於那些負載巨大且需要長時間進行懸停的直升機駕駛員來說非常的重要。
BLR最後獲得了蘭利該項技術的「專利獨佔許可證」。有了這張許可證之後,BLR就開始積极參与到直升機行業中。通過將該項研究的成果落地,BLR開發了一系列的產品。邊條翼不是什麼新概念,它早在船舶行業中應用了幾百年。但是BLR通過優化設計的方法將該項技術手段成功應用到了直升機的尾樑上,並且確定了邊條翼的最佳安裝位置和安裝長度。最終,該公司為他們的雙邊條翼技術申請了專利並獲得了FAA的適航許可。
加裝了BLR雙邊條翼系統的直升機廣泛應用於緊急醫療救援、消防滅火、人道搜救、離岸石油勘測、軍事等多種行業,一般來說,不加裝BLR雙邊條翼系統的直升機其負載往往只有加裝了的直升機的80%~90%。
此外,給直升機尾梁加裝雙邊條翼相比於其他改造本就是相當容易的事。就像蘭利研究團隊曾確認過的——僅僅只要加裝合理的雙邊條翼,直升機就將獲得更好的性能和更高的效率。
Marone表示:「雙邊條翼能夠從主旋翼的下洗尾流中回收能量,創造性地通過尾梁來提供10%的反扭矩。加裝了雙邊條翼之後,一側的氣流將被阻滯,而另一側則仍然保持原樣,這為Bell 412EP中型直升機增加了91%的有用載荷。」
這就意味著氣動損失和經費的降低,尤其是對那些大負載直升機而言,效果更為顯著。
Marone 相信通過與NASA的合作來將邊條翼技術融合到他們的產品中,BLR能夠對多種型號的Bell直升機性能進行改良。
未完待續——下一篇主講邊條翼的原理和技術特點。


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