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清華大學進軍武裝直升機,交叉雙旋翼尾推獲大獎,布局世界首創!

時間:2019-11-06 09:29來源:航空制造網 作者:中國直升機

 

最近,清華大學傳來喜訊,航院“交叉雙旋翼復合推力尾槳無人直升機”團隊奪得第五屆“互聯網+”大學生創新創業大賽冠軍,這也是清華大學在航空項目上稍有的開創性成就。

 

2015年,李京陽團隊選擇了首架交叉雙旋翼復合推力尾槳無人直升機,交叉雙旋翼技術在全世界僅有美國卡曼直升機公司掌握,算是一種獨門訣竅,對于中國來說完全是個空白,為何選擇這種氣動布局作為高速無人直升機的突破口,這是一個很值得深思的話題。
 
 
 
 
這就是清華的新型無人直升機,交叉雙旋翼加螺旋槳尾推方案
 
設計師的看法是:“交叉旋翼加推力尾槳是我們無人直升機最大的亮點,交叉旋翼載重高,推力尾槳速度快。以前,只有美國的洛克希德·馬丁公司有交叉旋翼,但現在我們不僅也有了,還加了推力尾槳。”又有載重優勢又有速度優勢,他和團隊創造出了世界首架交叉雙旋翼復合推力尾槳無人機,并自主研發了與之匹配的飛控系統。
 
現在就存在一個問題,這兩種元素雜交,究竟合理不合理,或許效率高不高?
 
先說交叉雙旋翼,這僅僅在美國卡曼直升機上應用,而且這款直升機專注起重設計,載重能力比較強,這是兩副旋翼疊加的結果,這款直升機在美國主要用于民用伐木,別的用途很少,從理論上來說如此強悍的飛機,為何不受廣泛重視,這一定有原因。
 
 
 
交叉雙旋翼直升機最大問題是前飛阻力太大,最大速度很難上去
 
交叉雙旋翼直升機最大的問題是,兩個旋翼并列,造成了過大的飛行阻力,這使得提高速度過于困難,美國卡曼直升機無外掛狀態海平面最大速度才185公里每小時,比傳統單旋翼加尾槳布局小了60公里左右,就這一點就嚴重限制了這種氣動布局的發揮和推廣。
 
而清華方案采用尾推提高速度,這也是一種不錯的設計,常規交叉雙旋翼布局理論最大速度并不小,但是實現起來很難,國內有科研人員做過實驗,理論發動機功率可以推進到220-230公里/小時,但是到了170公里每小時就發生嚴重的振動,進一步提高速度困難很大,這也是這一類布局飛機最大的缺點。
 
 
 
尾推設計是提高直升機速度最簡單的辦法
 
對于高速尾推來說,最佳的并非和交叉雙旋翼方案結合,和單旋翼結合更好一些,單旋翼直升機飛行阻力較小,實現高速飛行需要的功率較小,而尾推還有一種選擇,這就是共軸剛性雙旋翼,這種設計在美國波音公司和西科斯基公司合作的SB-1直升機上得到了驗證,但是難度比較大,而且實現一直不太順利。
 
清華這個方案,比美國SB-1方案難度小一些,載重能力比普通單旋翼方案明顯強,從設計師的角度來說,這是一種強調高載重,并適當提高飛行速度的設計,雖然這種高速方案并非最優。
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