直升機作為20世紀(jì)航空技術(shù)極具特色的創(chuàng)造之一,極大的拓展了飛行器的應(yīng)用范圍。直升機是典型的軍民兩用產(chǎn)品,可以廣泛的應(yīng)用在運輸、巡邏、旅游、救護(hù)等多個領(lǐng)域。
直升機的時速可達(dá)300km/h以上,俯沖極限速度近400km/h,實用升限可達(dá)6000米(世界紀(jì)錄為12450m),一般航程可達(dá)600~800km左右。攜帶機內(nèi)、外副油箱轉(zhuǎn)場航程可達(dá)2000km以上。根據(jù)不同的需要直升機有不同的起飛重量。當(dāng)前世界上投入使用的重型直升機的是俄羅斯的米-26(起飛重量達(dá)56t,有效載荷20t)。當(dāng)前實際應(yīng)用的是機械驅(qū)動式的單旋翼直升機及雙旋翼直升機,其中又以單旋翼直升機數(shù)量多。
直升機的突出特點是可以做低空(離地面數(shù)米)、低速(從懸停開始)和機頭方向不變的機動飛行,特別是可在小面積場地垂直起降。由于這些特點使其具有廣闊的用途及發(fā)展前景。在軍用方面已廣泛應(yīng)用于對地攻擊、機降登陸、武器運送、后勤支援、戰(zhàn)場救護(hù)、偵察巡邏、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、反潛掃雷、電子對抗等。在民用方面應(yīng)用于短途運輸、醫(yī)療救護(hù)、救災(zāi)救生、緊急營救、吊裝設(shè)備、地質(zhì)勘探、護(hù)林滅火、空中攝影等。海上油井與基地間的人員及物資運輸是民用的一個重要方面。
缺點及改進(jìn)
當(dāng)前直升機相對固定翼飛機而言,振動和噪聲較高、維護(hù)檢修工作量較大、使用成本較高,速度較低,航程較短。直升機今后的發(fā)展方向就是在這些方面加以改進(jìn)。
短距-垂直起降飛機的作戰(zhàn)目標(biāo)可不是常規(guī)作戰(zhàn)飛機,其作戰(zhàn)目標(biāo)是超低空制空權(quán)控制和打擊空中低速目標(biāo),負(fù)責(zé)隨伴我直升機群,主要遂行反直升機和反無人機作戰(zhàn),兼顧對地近距戰(zhàn)術(shù)支援的短距-垂直起降固定翼飛機尚無可替代。
雙旋翼直升機有兩種,一種是共軸雙旋翼,即兩個旋翼同一個軸心,如俄國生產(chǎn)的卡-27直升機等;另一種是分軸雙旋翼,即兩個旋翼分開比較遠(yuǎn),各有各自的軸,典型代表是美國的支奴干直升機。雙旋翼直升機還可以根據(jù)兩根旋翼軸的相對位置分為縱列雙旋翼直升機和橫列雙旋翼直升機以及橫列交叉雙旋翼直升機。
通過稱為“傾斜盤”的機構(gòu)可以改變直升機的旋翼的槳葉角,從而實現(xiàn)旋翼周期變距,以此改變旋翼旋轉(zhuǎn)平面不同位置的升力來實現(xiàn)改變直升機的飛行姿態(tài),再以升力方向變化改變飛行方向。同時,直升機升空后發(fā)動機是保持在一個相對穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下,控制直升機的上升和下降是通過調(diào)整旋翼的總距來得到不同的總升力的,因此直升機實現(xiàn)了垂直起飛及降落。
盡管垂直起降技術(shù)在不斷進(jìn)步,仍有一個關(guān)鍵目標(biāo)難以實現(xiàn):將時速提升至150-170節(jié)(海里/小時)以上。更快的垂直起降速度可縮短任務(wù)時間,提高任務(wù)成功的可能性,并且降低飛機受到敵人攻擊的概率。但遺憾的是,在不影響飛行范圍、效率、有效載荷或設(shè)計簡單性的前提下,目前的VTOL設(shè)計仍無法提高速度。
過去幾十年中,直升機的垂直起降能力(VTOL)一直是軍事行動必不可少的重要組成部分。它們能向任何方位機動飛行、懸停,并幾乎可在任何平面上降落。美國目前正研發(fā)高速直升機“VTOL X”,期能提高飛行速度和的工作能力。
美國國防部國防高級研究計劃局(DARPA)正在開發(fā)垂直起飛與著陸試驗機(VTOL X-Plane)項目,希望能克服這些挑戰(zhàn)。他們開創(chuàng)性地融合了固定翼飛機和旋轉(zhuǎn)翼飛機的技術(shù)優(yōu)勢,以促進(jìn)VTOL飛行的根本改善為目標(biāo)。
VTOL X機不是調(diào)整過去的設(shè)計和技術(shù),而是挑戰(zhàn)行業(yè)和具有創(chuàng)新精神的工程師,建立一種混合動力飛機,在以下4個領(lǐng)域獲得進(jìn)步:持續(xù)飛行速度達(dá)到300-400節(jié)﹔懸停效率從60%提高到至少75%﹔巡航升阻比從目前的5-6提高到至少10﹔飛機總重為1萬至1.2萬磅,有效載荷占飛機總重的至少40%,以此保證飛機的工作能力。
VTOL X機項目價值1.3億美元﹔項目時間為52個月,從 2013年10月至2018年2月﹔共包括3個階段,在項目啟動的42個月后進(jìn)行次示范飛行。