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魚鷹機有什么設計缺陷?為何總是墜毀?(Trafalgar18051021的回答,30贊)

 大隆龍 2017-05-03
魚鷹傾斜轉旋翼機。貝爾-波音 V-22(英語:Bell Boeing V-22,綽號:魚鷹,Osprey)是由美國貝爾直升機公司和波音公司聯(lián)合設計制造的具備垂直起降(VTOL)和短距起降(STOL)能力的傾轉旋翼機。



V-22在外形上與固定翼飛機相似,但翼尖的兩臺可旋轉的發(fā)動機帶動兩具旋翼,在固定翼狀態(tài)下,V-22 好像是一架在兩側翼尖有兩個超大的螺旋槳的飛機;在直升機狀態(tài)下,V-22 又好像是一架有兩個偏小的旋翼的直升機,這樣使其具備直升機的垂直升降能力,但又擁有固定翼螺旋槳飛機高速、航程遠及油耗較低的優(yōu)點,最大飛行速度達509公里,是世界上飛最快的直升機。而美國也正在研究魚鷹的預警機與加油機型號與垂直起降戰(zhàn)斗機配合使用[。V-22于上個世紀80年代開始研發(fā),1989年3月19日首飛成功,經(jīng)歷長時間的測試、修改、驗證工作后。2006年11月16日進入美國空軍服役,2007年在美國海軍陸戰(zhàn)隊服役,同年開赴阿富汗進行實戰(zhàn)部署,至今已有超過200架V-22生產(chǎn)下線。

參考數(shù)據(jù):乘員,4人(飛行員、副駕駛和2名飛行工程師),長度 17.5米,翼展14.0米(連同旋翼25.8米), 高度6.73米,機翼面積28.0平方米(旋翼面積為212平方米),空15,032千克 ,最大起飛重量27,400千克,動力系統(tǒng) 2 ×AE 1107C渦輪軸發(fā)動機,每臺4,590 kW,最大飛行速度509千米/小時,實用升限7,620米,航程1,627千米,作戰(zhàn)半徑722千米, 爬升率11.8米/秒,翼載荷102.23千克/平方米,推重比0.33,造價5000—7000萬元。在超過30年的發(fā)展階段,“魚鷹”傾轉旋翼機獲得了不好的名聲,在此期間,已知有30名美國海軍陸戰(zhàn)隊隊員在三起事故中喪生。在2000年發(fā)生在亞利桑那州的一起事故中,19名美國海軍陸戰(zhàn)隊隊員喪生。然而,在過去的十年間,V-22“魚鷹”傾轉旋翼機的事故率一直都是美國海軍陸戰(zhàn)隊整個機群平均事故率的一半左右,
V22傾轉旋翼機有速度快、噪聲小、航程遠、載重量大、振動小、耗油率低、運輸成本低……優(yōu)點,雖然傾轉旋翼機與一般直升機相比有許多優(yōu)點,但也有不少缺點,主要表現(xiàn)在如下幾個方面:技術難度高:傾轉旋翼機因既有旋翼又有機翼,并且要實現(xiàn)旋翼從垂直位置向水平位置或水平位置向垂直位置傾轉,因此在旋翼傾轉過程中氣動特性的確定;旋翼/機翼、旋翼/旋翼、旋翼/機體之間的氣動干擾問題;結構設計;旋翼在傾轉過程中的動力學分析、旋翼/機翼耦合動載荷和穩(wěn)定性問題;操縱控制技術及操縱系統(tǒng)動力學設計等方面都遇到了許多技術難題。2001年,美國航空航天局(NASA)在對MV-22“魚鷹”進行的一項獨立評估中發(fā)現(xiàn),還有未知的航空力學現(xiàn)象會威脅該機的安全,并阻礙該機的開發(fā)和部署。因此,它建議恢復該項目,這樣許多問題可以通過測試來發(fā)現(xiàn)和解決??梢姡瑑A轉旋翼機技術還遠談不上已成熟,還有許多技術有待進一步研究和驗證。研制周期長:從40年代起,美國貝爾直升機公司就開始進行傾轉旋翼機的研究,已經(jīng)過50多年的技術發(fā)展,其技術仍不是很成熟?!棒~鷹”傾轉旋翼機仍存在諸多問題,并沒有真正形成戰(zhàn)斗力和投放民用市場。傾轉旋翼機的技術研究和型號研制的周期都相當長。研制費用高、單機成本高:由于傾轉旋翼機是一項高新技術產(chǎn)品,其技術復雜、難度高,因此要驗證各項技術需要很高的費用,造成研制費用和單機成本都高得驚人。像美國的“魚鷹”傾轉旋翼機的研制費用達380億美元,其海軍型MV-22的單價達4400萬美元。旋翼效率低:與直升機旋翼相比,螺旋槳旋翼的扭轉角比較大,這對于確保槳葉根部能夠在前飛狀態(tài)下產(chǎn)生較大的拉力是十分有必要的。但在懸停狀態(tài)時,采用大扭轉角設計螺旋槳旋翼,其工作效率會大大降低,這就意味著由發(fā)動機輸送過來的可用功率有很大一部分都被損耗了。氣動特性復雜:在直升機前飛速度很低且下降速度較大時,它就會陷入到自身的下洗氣流當中,此時極易導致渦環(huán)狀態(tài)的發(fā)生。在渦環(huán)狀態(tài)下,空氣會繞著旋翼槳葉的葉尖呈環(huán)形流動,形成了類似于炸面包圈的渦流。渦流內(nèi)部的空氣壓力下降,這就導致旋翼會損失一部分升力。如果此時飛行員試圖通過加大油門、增大槳葉工作迎角的方法來彌補因渦流而損失的那部分升力,那么渦環(huán)運動將會加速,導致旋翼損失更多的升力,情況就變得更加糟糕。由于MV-22飛機的機體重量大,導致由發(fā)動機輸出的可用于機動飛行的剩余功率減少。另外,MV-22飛機上的兩副螺旋槳旋翼采用的是較為獨特的橫列式布置方式,一旦在飛行過程中出現(xiàn)一側旋翼進入渦環(huán)狀態(tài),而另一側則正常工作的情況,就會導致左右兩側的升力失衡,飛機就會向著受到渦環(huán)影響的一側旋翼方向滾轉??煽啃约鞍踩缘停嚎煽啃缘母叩椭苯佑绊懼踩缘暮脡?。迄今為止,兩架V-22飛機的墜毀事故都可能是源于發(fā)動機艙內(nèi)液壓系統(tǒng)的泄漏。機上液壓系統(tǒng),尤其是發(fā)動機艙內(nèi)與飛行控制系統(tǒng)相關部分的可靠性低的問題,對V-22飛機的安全飛行構成了極大威脅??煽啃院途S修性之所以不甚理想,除了與維護人員的技術水平、熟練程度等因素相關之外,更重要的還源自于飛機設計上的欠缺。就在2000年發(fā)生兩起墜機事故之后,事故調(diào)查人員就已經(jīng)充分地認識到了這一問題的嚴重性,要求貝爾和波音公司對發(fā)動機艙進行重新設計。綜上所述:V22魚鷹傾轉旋翼機,優(yōu)點很多,缺點(有待f改進)的方面也不少,但不管這么說,V22結合了垂直起降和快速平飛(傳統(tǒng)飛機兩倍速度)的優(yōu)點為一身,必然是將來直升機的發(fā)展方向。

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