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清华大学进军直升机领域:首创交叉双旋翼尾推布局!
2019年11月05日03:23:48 [军事新闻]

编者按:最近,中国第一学府清华大学传来喜讯,航院“交叉双旋翼复合推力尾桨无人直升机”团队夺得第五届“互联网+”大学生创新创业大赛冠军,这也是清华大学在航空项目上稍有的开创性成就。Mitbbs.com


2015年,李京阳团队选择了首架交叉双旋翼复合推力尾桨无人直升机,交叉双旋翼技术在全世界仅有美国卡曼直升机公司掌握,算是一种独门诀窍,对于中国来说完全是个空白,为何选择这种气动布局作为高速无人直升机的突破口,这是一个很值得深思的话题。Mitbbs.com


这就是清华的新型无人直升机,交叉双旋翼加螺旋桨尾推方案Mitbbs.com



设计师的看法是:“交叉旋翼加推力尾桨是我们无人直升机最大的亮点,交叉旋翼载重高,推力尾桨速度快。以前,只有美国的洛克希德·马丁公司有交叉旋翼,但现在我们不仅也有了,还加了推力尾桨。”又有载重优势又有速度优势,他和团队创造出了世界首架交叉双旋翼复合推力尾桨无人机,并自主研发了与之匹配的飞控系统。Mitbbs.com


现在就存在一个问题,这两种元素杂交,究竟合理不合理,或许效率高不高?Mitbbs.com


先说交叉双旋翼,这仅仅在美国卡曼直升机上应用,而且这款直升机专注起重设计,载重能力比较强,这是两副旋翼叠加的结果,这款直升机在美国主要用于民用伐木,别的用途很少,从理论上来说如此强悍的飞机,为何不受广泛重视,这一定有原因。Mitbbs.com


交叉双旋翼直升机最大问题是前飞阻力太大,最大速度很难上去Mitbbs.com


交叉双旋翼直升机最大的问题是,两个旋翼并列,造成了过大的飞行阻力,这使得提高速度过于困难,美国卡曼直升机无外挂状态海平面最大速度才185公里每小时,比传统单旋翼加尾桨布局小了60公里左右,就这一点就严重限制了这种气动布局的发挥和推广。Mitbbs.com


而清华方案采用尾推提高速度,这也是一种不错的设计,常规交叉双旋翼布局理论最大速度并不小,但是实现起来很难,国内有科研人员做过实验,理论发动机功率可以推进到220-230公里每小时,但是到了170公里每小时就发生严重的振动,进一步提高速度困难很大,这也是这一类布局飞机最大的缺点。Mitbbs.com


尾推设计是提高直升机速度最简单的办法Mitbbs.com


对于高速尾推来说,最佳的并非和交叉双旋翼方案结合,和单旋翼结合更好一些,单旋翼直升机飞行阻力较小,实现高速飞行需要的功率较小,而尾推还有一种选择,这就是共轴刚性双旋翼,这种设计在美国波音公司和西科斯基公司合作的SB-1直升机上得到了验证,但是难度比较大,而且实现一直不太顺利。Mitbbs.com


清华这个方案,比美国SB-1方案难度小一些,载重能力比普通单旋翼方案明显强,从设计师的角度来说,这是一种强调高载重,并适当提高飞行速度的设计,虽然这种高速方案并非最优。Mitbbs.com


 
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