[科普中国]-双旋翼纵列式直升机

简介

双旋翼纵列式直升机机身前后各有一个旋翼塔座，两副旋翼分别安装在两个塔座上，两副旋翼完全相同，但旋转方向相反，它们的反作用扭矩可以互相平衡。通常后旋翼稍高于前旋翼，以避免互相影响。

随着纵列式直升机应用领域的不断扩大，其在军事、采矿、消防、抢险救灾、海洋开发、工程运输以及基础建设等领域发挥越来越重要的作用。纵列式直升机构型独特，主要用于战术运输、客运、医疗、搜救等任务，越来越受到各国的重视，并在战争中频繁使用。纵列式直升机主要优势是：载重量大、空间尺寸小、利于舰载，同时具有很高的悬停效率。在海湾战争、科索沃、阿富汗和伊拉克战争中，纵列式直升机展示出了难以替代的优势，发挥了重要作用。在越南战争期间，纵列式直升机更是发挥了极大的作用。

纵列式直升机能快速有效地完成战场机动任务。纵列式直升机不受地面条件限制，能准确地将战人员和物资运送到预定地点，这是它要完成的主要任务，也是其主要特点之一。可与地面部队密切协同，进行低空、超低空飞行，能准确、清晰地了解地面战斗的情况，并与地面部队保持密切联系，随时配合地面部队行动，将战斗人员、武器弹药和各种后勤补给，运送到最急需和最适合的地点。1

发展历程从20世纪40年代起国外就开始研制纵列式直升机，起步最早的是美国，发展最持久的也是美国。直到今天美国还在进行纵列式直升机的改进改型工作。最早从事纵列式研制工作的公司是美国的PV公司，该公司后来发展为波音伏托尔公司。20世纪50 - 60年代，纵列式直升机的研制迎来了黄金时代，同时纵列式直升机也进人了发展的鼎盛期。这一时期，美国、苏联和英国都在进行着自己的纵列式直升机的研制，研制比较成功国家的还是美国。20世纪70年代，随着苏联和英国相继退出纵列式直升机的研制舞台，美国在整个纵列式直升机的研制和生产领域独占熬头。20世纪80年代以来，为了满足各种任务需求，美国纵列式直升机的发展主要以改型为主。最具代表性的机种就是CH-46和CH-47直升机。这两种机型都有大量的改型，形成庞大的直升机家族。目前已有多个批生产型纵列式直升机，并得到广泛应用。纵列式直升机的研制和改进改型以美国为主导，美国纵列式直升机的研究和应用又以CH - 46和CH - 47为主。到目前为止CH -47及其系列型号还在改进和不断完善。

1952年，英国布列斯特飞机公司成功试飞了布列斯特-173纵列式直升机，随后又研制了布列斯特-192直升机。

1952年7月前苏联首次试飞了雅克-24纵列式直升机，雅克-24是雅克福列夫设计局研制的，也是前苏联乃至俄罗斯唯一的纵列式直升机。

国外研制纵列式直升机公司有：波音伏托尔公司、贝尔公司、雅克福列夫设计局、布列斯特飞机公司等，其中较著名的是波音伏托尔公司，该公司研制了大量的纵列式直升机，有多种批生产型。纵列式直升机主要型号有：H-21、雅克-24、布列斯特-173、布列斯特-192，CH-46，CH-47、波音360等。2

结构特点纵列式直升机机身前后各有一个旋翼塔座，两副旋翼分别安装在两个塔座上，两副旋翼完全相同，但旋转方向相反，它们的反作用扭矩可以互相平衡。通常后旋翼稍高于前旋翼，以避免互相影响。两副旋翼桨盘一般是有重叠的，通常大约为30%-50%，即两旋翼轴间的距离为1. 7R一1. 5R。

从气动力上来看，前旋翼尾涡对后旋翼会产生气动干扰，后旋翼总是处在非常不利的气动环境中。为了使后旋翼在前旋翼尾涡中工作所产生的气动干扰减少到最低程度，将后旋翼提高些，安装在一个支架上，一般高于前旋翼0. 3一0. 5 R。纵向操纵通过主旋翼差动总距变化使主旋翼拉力改变来进行，滚转操纵由周期变距使拉力产生横向倾斜而得到，而高度操纵则由主旋翼总距改变来完成。利用差动周期变距使两主旋翼拉力差动横向倾斜，以达到航向操纵目的。后旋翼在前旋翼的尾涡中工作，这就是振动、交变载荷、噪声和功率损失的重要根源。一般说来，纵列式旋翼结构适合中型和大型直升机。

这种结构型式的直升机的突出优点是纵向重心范围大，因此可以将机身设计得比较庞大。双旋翼纵列式直升机的明显缺点是结构复杂。

纵列式直升机其俯仰惯性和滚转惯性较大，机身气动力矩不稳定，偏航操纵效率较低，这些都会对直升机的操纵品质产生不利影响。纵列式直升机尾面布置的主要问题是如何克服飞行时的横侧动不稳定运动，即所谓的“荷兰滚”，出现这种动不稳定运动的主要原因是航向静稳定性不足，“上反效应”过大，反滚转阻尼不足。

与单旋翼直升机相比，纵列式直升机的结构紧凑，所以航空母舰大多使用纵列式直升机。纵列式直升机抗侧风能力强，在大风作用下有较大的操纵余量。从安全统计资料表明：纵列式直升机的事故率明显低于单旋翼直升机，总事故率和事故所造成的灾难都低得多。

悬停时，纵列式直升机由于其较大的俯仰阻尼和较大的操纵功效，故其纵向操纵品质优于单旋翼式直升机，而另一方面由于其较低的偏航阻尼和较大的偏航和滚转惯性，故其横向操纵品质差于单旋翼式直升机。前飞时，纵列式直升机具有较大的迎角不稳定性。另外两副旋翼之间气动力的干扰在纵列式直升机的操纵品质上会产生一些影响。

纵列式直升机有两个纵向布置、转向相反的主旋翼。庞大的机身是这种设计所固有的特性，因为有两个主旋翼要安装在机身上。由于利用差动拉力来平衡直升机的俯仰，所以纵列式直升机还有纵向重心范围大的特点。后旋翼在前旋翼的尾涡中工作，这就是振动、交变载荷、噪声和功率损失的根源。俯仰惯性的滚转惯性大，不稳定的机身气动力矩以及偏航操纵功效低都对直升机的操纵品质不利，后旋翼机架使结构重量增加。这种构型自平衡主旋翼扭矩并不需要吸收功率的尾桨，但旋翼与旋翼的气动干扰损耗吸收了差不多同量的功率。2

纵列式直升机的优点·相同升力时，结构更加紧凑;

·载重量大;

·折叠后直升机尺寸小，更适合海上舰载使用;

·在较低桨盘载荷下可得到最佳性能，具有很高的悬停效率;

·在悬停时抗侧风扰动能力较强，有较大的操纵余量;

·允许较大重心变化;

·任务可靠;

·安全性高;

·生存率高。

纵列式直升机的缺点·结构复杂(传动结构);

·前旋翼对后旋翼产生气动干扰(后旋翼气动效率差);

·俯仰惯性较大;

·偏航操纵效率较低;

·迎角不稳定;

·操纵品质低。2