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空客的一個「小改進」 卻設計出了世界上最快的直升機!

空客在今年巴黎航展上公布的Racer直升機以其大大提升的速度縮短了和其它機型的差距。更令人驚訝的係,空客只係在直升機的側翼和尾翼上做了一點“小改進”,並利用這一技術設計出了世界上最快的直升機。

直升機有咩優勢?飛行愛好者們可能會對你如數家珍:直升機能夠在低空、低速的情況下安全飛行;能夠在幾乎任何地理條件下垂直起降;(還能買返嚟展示自己很有錢)……

與此同時,直升機也不可避免地在啲方面有極大的劣勢:它的航程短、速度低;因此在不少使用場景中,直升機的表現總能被其他機型比落去。

不過,空客在今年巴黎航展上公布的Racer直升機以其大大提升的速度縮短了和其它機型的差距。更令人驚訝的係,空客只係在直升機的側翼和尾翼上做了一點“小改進”,並利用這一技術設計出了世界上最快的直升機。

速度提升50%,靠“小改進”解決了旋翼的“轉速瓶頸”

在私人航空領域中,小型公務飛機生產商,通用動力子公司灣流航天公司(Gulfstream Aerospace Corporation)生產的G650固定翼飛機速度能達到600英里/小時(約966公里/小時);而我們目前常見的巡邏用、民用直升機在天空中的盤旋速度僅有160英里/小時(257公里/小時)。

相比之下,空客Racer直升機的設定速度超過250英里/小時(約402公里/小時),將一般直升機的速度提高了50%左右。

儘管依舊比不上固定翼飛機,但Racer的速度對直升機來講也係顯着的進步。

Racer的全稱係快速低成本旋翼飛機(Rapid and Cost-Effective Rotorcraft),其名稱本身也有“比賽選手”的含義。

與一般直升機不同的係,Racer並沒有大家習以為常的單個尾部旋翼,而係使用了兩側機翼上的雙旋翼保持機身平衡。除此之外,機翼也被“加固”成了鏤空三角形支架狀。

Racer係沒有尾部旋翼

空客在Racer中對旋翼位置、數量的重新設定係為了解決傳統旋翼的轉速難題。

一般來講,直升機的頂端旋翼平行於地面,能夠為直升機提供向上的升力;因此,在直升機前進的過程中,頂端旋翼旋轉時總會出現和前進方向相同或相反的葉片。

空氣在與直升機同向的葉片一側流速快,而在與直升機反方向的葉片一側流速慢,因此產生了空氣動力學中“不對稱升力”(Dissymmetry of lift)的問題。不對稱升力能夠帶來直升機機身的不穩定,並且在直升機速度越快的情況下,抖動越嚴重。

旋翼轉速在空氣流速作用下可能逐步提升,甚至達到聲速、產生阻止提速的“音障”。在這樣的情況下,傳統直升機的速度提升遇到了瓶頸。

不過,Racer直升機中使用加固機翼結構、使用兩側旋翼代替尾翼的設計能夠大大減輕頂端旋翼的壓力。

在直升機前進的過程中,機翼增加的三角支架能夠帶來更多升力,同時兩側的旋翼能夠代替傳統直升機的尾翼,為機身提供前進的動力與傾斜時的升力。

在額外升力的支持下,Racer直升機的頂端旋翼轉速就能有所下降,出現“音障”的可能性大大減少,也因此獲得了更大的提速空間。

速度唔係重點,重點係環保、節能和低成本

Racer直升機剛剛在本月早些時候的巴黎航展上亮相,然而這並唔係空客對於此類設計的第一次應用:在2016年,空客期望為相似設計的直升機Eurocopter X3申請“飛行速度最快的直升機”吉尼斯世界紀錄。

由於使用了部分經過適配的噴氣式飛機零件,X3的最高航速可達488公里/小時。我們有理由相信Racer在實際生產和測試過程中能夠有更好的表現。

不過,速度僅僅係空客Racer的優點之一。根據空客直升機公司CEO Guillaume Faury的聲明,空客對於這一直升機有非常長遠的計劃與極高的預期:

“Racer直升機期望通過合適的成本達到提高速度的效果。”

從Faury的話中我們可以看出,Racer直升機的研發關注點並不完全係速度。事實上,“Racer計劃”隸屬於歐盟委員會領導的Clean Sky2科研規劃。這項計劃希望通過較低成本的飛行設備減少航空器的二氧化碳、噪音等污染。

根據空客官方給出的相關信息,這架直升機在使用中將會有一個“環保模式”的選項。這個模式能夠根據飛行模式,在載重輕或低速時將直升機的某一引擎熄滅以減少燃料使用。同時,Racer較輕的機身也能夠在一定程度上節省燃料,降低排放。

同時,Racer直升機的旋翼也進行過改進,能夠有效減少飛行過程中的噪音污染。

Racer的尾翼、機身都經過了環保改進。(背景係個中國銀行)

俄亥俄州立大學航空航天研究中心負責人Mo Sammy對此這樣評論:

“Racer並唔係第一個選擇使用側邊旋翼的直升機設計,它的最新穎之處在於它聲稱的高效率與經濟性。”

根據Clean Sky2計劃在2020年的時限,Racer直升機將在2019年進行量產,並且在2020年進行一系列測試。

空客希望能夠憑藉這架速度快、省燃料的直升機與小型飛機對抗,打開私人直升機的市場。在2020年,坐一架排放更少、污染更小的直升機也挺好的,唔係嗎?

阿波羅網責任編輯:鄭浩中 來源:36氪 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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