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看似很強其實很拉的魚鷹————V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機

2022-10-02 14:05 作者:真菌不是蕈  | 我要投稿

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(英語:Boeing Bell V-22,綽號:魚鷹,Osprey),是美國一型具備垂直起降(VTOL)和短距起降(STOL)能力的傾轉(zhuǎn)旋翼機。

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機在外形上與固定翼飛機相似,但翼尖的兩臺可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機帶動兩具旋翼,在固定翼狀態(tài)下,V-22像是一架在兩側(cè)翼尖有兩個超大的螺旋槳的飛機;在直升機狀態(tài)下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509千米,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。其是按照美國空、海、陸軍及海軍陸戰(zhàn)隊4個軍種的作戰(zhàn)使用要求而設(shè)計的。


V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機于20世紀80年代由美國波音公司和貝爾直升機公司(Boeing Bell)【主要產(chǎn)品:UH-1易洛魁人、AH-1眼鏡蛇、A139直升機以及ARH直升機等等】聯(lián)合開始研發(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,已有超過200架V-22生產(chǎn)下線。


研制背景

在各種飛行器中,最奇特的是高速直升機。它在空中能自如地向前飛,后退飛,側(cè)著飛,甚至翻筋斗,它可以不需要機場,只要有塊小空地,便能起飛降落,并可垂直升降,平穩(wěn)地懸停在空中。雖有以上優(yōu)點,但仍有速度低、航程短、可靠性差、噪音大、操縱復雜、事故率高的缺點。這些缺點,特別是速度低,安全性差,是直升機與生俱來的,難以根本改進。因此人們夢想著能設(shè)計出新的更好的飛行器以超越直升機,于是傾轉(zhuǎn)旋翼機就此誕生。?傾轉(zhuǎn)旋翼機是一種將固定翼飛機和直升機特點融為一體的新型飛行器,有人形象地稱其為——空中“混血兒”。傾轉(zhuǎn)旋翼機的發(fā)展經(jīng)歷了漫長曲折的發(fā)展過程,在過去半個多世紀中,共開發(fā)研究過XV-3、X-22A、XC-124A、CL-84、“伏托爾”76等43 種不同的型號,但多數(shù)以失敗而告終。只有美國貝爾直升機公司成功地研制出了XV-3,XV-15,并在XV-15的基礎(chǔ)上成功地研制出軍用型“魚鷹”及民用型BA609傾轉(zhuǎn)旋翼機。經(jīng)過漫長的探索研究之后,傾轉(zhuǎn)旋翼機終于真正地投入了實際應(yīng)用。

20世紀40年代末期,美國貝爾直升機公司就開始了對傾轉(zhuǎn)旋翼機技術(shù)進行研究。1951年,貝爾直升機公司在軍方的支持下開始研制 XV-3傾轉(zhuǎn)旋翼機。1955年8月第一架XV-3傾轉(zhuǎn)旋翼試驗機以直升機模式進行了首次垂直起降飛行試驗。通過風洞試驗發(fā)現(xiàn),XV-3旋翼系統(tǒng)存在氣動彈性不穩(wěn)定的問題,為了解決這一問題,技術(shù)人員將XV-3的3片槳葉鉸接旋翼系統(tǒng)改為2片槳葉半剛性旋翼系統(tǒng)。

1958年12月12日,XV-3第二架原型機在美國愛得華空軍基地試飛。同月18日,該飛機成功地完成了兩副旋翼傾轉(zhuǎn)90°的飛行試驗,整個傾轉(zhuǎn)過程只需10秒鐘。這標志著傾轉(zhuǎn)旋翼機技術(shù)取得了重大的進展。在飛行試驗中,該型以固定翼飛機的模式飛行的最大飛行速度為213千米/小時。小角度俯沖速度為287千米/小時。由于XV-3沒有完全解決好氣動彈性不穩(wěn)定性的技術(shù)問題,該型的性能受到了很大的限制。1965年第二架原型機在風洞實試中,旋翼與機身脫離,從而結(jié)束了XV-3的歷史使命。XV-3傾轉(zhuǎn)旋翼機的飛行試驗成功,證明了傾轉(zhuǎn)旋翼機具有強大的生命力,同時也引起了美國航空航天局和軍方的高度關(guān)注,為傾轉(zhuǎn)旋翼機的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。開創(chuàng)了傾轉(zhuǎn)旋翼機這一新型飛行器發(fā)展的新局面。

1972年,美國航空航天局和陸軍開展了一項全新的、以渦輪軸發(fā)動機驅(qū)動的傾轉(zhuǎn)旋翼機計劃。貝爾直升機公司于1973年獲得研制合同,并將原型機取名為XV-15,便是V-22“魚鷹”飛機的雛形。

1977年5月,貝爾直升機公司生產(chǎn)的第一架原型機完成首次懸停試驗。?該原型機經(jīng)過3小時的飛行后,轉(zhuǎn)入風洞試驗,以遙控的方式試驗原型機不同飛行模式的情況和尋找動力不平衡的原因。第二架原型機于1979年4月23日進行首次懸停試驗,同年7月24日完成了旋翼的傾轉(zhuǎn)試驗。試驗中,XV-15原型機在短距起落時的最大起飛重量為6804千克,以飛機模式飛行時的水平飛行速度達到555千米/小時,最大俯沖速度達到639千米/小時。XV-15原型機還能以74千米/小時的速度后退飛行。

1981年,第一架XV-15原型機代表貝爾直升機公司和美國陸軍在巴黎航展上展出,它在連續(xù)11天的飛行表演中,給參觀者尤其是直升機同行們留下了深刻的印象。XV-l5傾轉(zhuǎn)旋翼機在此次航展上卓越的、具有創(chuàng)造性的表演,促使后來的V-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機計劃的誕生?;赬V-15的出色表現(xiàn),美國政府于1981年年底提出了“多軍種先進垂直起落飛機”(JVX)計劃,要求在XV-15的基礎(chǔ)上研制三軍共用的傾轉(zhuǎn)旋翼機。1982年這項計劃由美國陸軍負責,1983年1月后該計劃轉(zhuǎn)交給了美國海軍。而XV-15的2架原型機一直進行著飛行試驗,直至1992年第一架原型機失事。第二架原型機于1994年由美國國家航空航天局返還給貝爾直升機公司,用作民用傾轉(zhuǎn)旋翼機的試驗機,并進行有關(guān)聲學的試驗。

建造沿革

1983年,美國國防部批準了貝爾直升機公司和波音直升機公司的設(shè)計方案。

1986年5月與兩公司簽訂了耗資37.14億美元的研制合同。V一22飛機將制造10架原型機:6架用于飛行試驗:4架用于地面試驗。用于飛行試驗的6架原型機,除l架已V一22飛機的基本設(shè)計布局與貝爾直升機公司1973年開始研制的XV-15(貝爾301)傾轉(zhuǎn)旋翼研究機一樣,發(fā)動機和旋翼/螺旋槳安裝在翼尖處,方向可調(diào),飛機垂直起飛到高速巡航時,可傾轉(zhuǎn)90度。V-22飛機由于在機翼翼尖處安裝可傾轉(zhuǎn)的發(fā)動機和直徑達11.57米的旋翼,可像直升機那樣垂直起飛著陸并懸停。發(fā)動機直立時,飛機垂直起飛著陸;發(fā)動機轉(zhuǎn)到水平方向時,飛機則如同固定翼的渦輪螺旋槳飛機那樣,可高速巡航飛行。

1983年4月26日,貝爾/波音直升機公司與美國海軍航空系統(tǒng)司令部簽訂了一項為期24個月的合同,對V-22進行初步設(shè)計。 1985年1月正式將這種旋翼機命名為V-22“魚鷹”。1986年5月2日,美國海軍航空系統(tǒng)司令部又與貝爾和波音直升機公司簽訂了合同。這個合同是 V-22旋翼機為期7年的全尺寸研制(FSD)總合同的第一期合同。合同要求制造6架試飛原型機,以及用于靜力試驗、地面試驗和疲勞試驗的試驗型。

1989年3月19日完成首次試飛,同年9月14日完成首次由直升機狀態(tài)向定翼機狀態(tài)過渡的飛行轉(zhuǎn)換。1990年4月美國政府開始對“魚鷹”進行試驗,其中包括三軍試飛員15個小時的飛行試驗。1990年12月4~7日,在美海軍“大黃蜂”號航空母艦上進行了海上試飛,其中包括第三架原型機的起飛和著艦試飛,以及第四架原型機的設(shè)備和功能試飛。

1990年底已完成起飛著陸轉(zhuǎn)換試飛、機翼失速試飛、單發(fā)試飛以及飛行速度高達647千米/小時的試飛。同年獲得美國國家航空協(xié)會頒發(fā)的“航空重大進步獎”。1992年7月在V-22總計飛行643個起落763小時后,由于第四架原型機在試飛中發(fā)動機艙起火后墜毀而造成臨時停飛。1993 年,第二架和第三架原型機又重新試飛,并且改進了防火墻、發(fā)動機艙、放泄口及驅(qū)動軸的防熱層。??1997年5月7日,首架MV-22B開始生產(chǎn)。

服役歷程

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機


1999年5月開始交付14架給海軍陸戰(zhàn)隊試用。

1999年11月開始,美國海軍陸戰(zhàn)隊對海軍型MV- 22進行使用鑒定計劃以來,獨立測試小組對MV-22進行了廣泛的測試,測試地點包括艦船、機場、野外地點、受限區(qū)域以及測試站。對MV-22進行了包括部署、著陸和艦上作業(yè)、兩棲攻擊、掠海飛行、夜間飛行、低空飛行、吊掛飛行、與C-130加油機進行空中加油、人員和貨物的空中運輸、登陸、從艦船起飛著陸等一系列測試,用以評估MV-22的作戰(zhàn)能力。

但在經(jīng)過8個多月522架次、804個飛行小時的使用鑒定試驗之后,發(fā)現(xiàn)MV-22的槳葉折疊系統(tǒng)有缺陷,而該系統(tǒng)是MV-22艦載所不可缺少的,并且發(fā)現(xiàn)可靠性、維護性、可用性和互用性仍然存在不少問題。測試結(jié)果表明MV-22傾轉(zhuǎn)翼機暫時不符合使用要求。據(jù)測試報告稱,MV-22達到了重大故障時間間隔的要求,但是該型只滿足平均故障間隔時間(MTBF)要求的一半。為了實現(xiàn)MTBF的要求,海軍陸戰(zhàn)隊已發(fā)現(xiàn)該型有149處需要修改,并隨后進行了改進。經(jīng)過測試表明,MV-22能滿足甚至超過其他重要的性能指標,其中巡航速度達到了 478千米/小時,比要求的高33千米/小時;海上部隊運輸半徑幾乎比要求的增加了一倍,并可攜帶770千克的外掛。值得指出的是,該型可在8小時內(nèi)實現(xiàn) 3890千米外的部署,比要求的12小時大大縮短。

2000年美國海軍陸戰(zhàn)隊對MV-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機進行了一系列的測試。2000年,在美國傾轉(zhuǎn)旋翼機MV-22“魚鷹”發(fā)生兩次重大事故后,停止了其所有的飛行試驗計劃。造成這兩起災(zāi)難的原因有液壓系統(tǒng)故障、機電問題和飛行控制軟件缺陷。在海軍、海軍陸戰(zhàn)隊、國防部和工業(yè)部門協(xié)商擬訂一項計劃、并通過改進一系列硬件和軟件以及提高MV-22安全性和性能后,于2002年5月29日恢復了“魚鷹”的飛行試驗。在此次試飛中,MV-22完成了20次起降,并且在空中連續(xù)多次進行了從直升機模式轉(zhuǎn)換到飛機模式的飛行。在整個測試過程中,直升機沒有出現(xiàn)異常情況。與以往的機型相比,這架MV-22在液壓系統(tǒng)設(shè)計上作了很大的改動,動力系統(tǒng)上也作了相應(yīng)的調(diào)整。MV- 22經(jīng)過一系列飛行測試后,于2004年年底重新進行評估。2002年9月11日,空軍特種作戰(zhàn)型CV-22在愛德華茲空軍基地也恢復了試飛。另外,2002年9月,美海軍陸戰(zhàn)隊已要求波音公司和貝爾直升機公司就增加V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機槳葉升力和推力的技術(shù)途徑進行競爭。V-22計劃官員正在評審提高槳葉15%~20%性能的可能性。計劃在2005財年進行新槳葉技術(shù)的原型機飛行驗證并做出決定,2006財年將決定是否繼續(xù)進行設(shè)計。

2005年10月,MV-22“魚鷹”項目被批準進入全速生產(chǎn)階段,將于2007年形成初始戰(zhàn)斗力。美國海軍陸戰(zhàn)隊于2000年開始,訓練V-22的飛行員,并在2007年派出,將用于補充且最后將取代CH-46海上騎士。美國空軍在2009年開始引進V-22。自進入美國海軍陸戰(zhàn)隊和美國空軍,V-22已被部署在伊拉克,阿富汗和利比亞用于戰(zhàn)斗及救援行動。

2000年,美國海軍陸戰(zhàn)隊開始培訓“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機的飛行員;2007年,“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機投入作戰(zhàn),作為CH-46“海上騎士”(Sea Knights)直升機和海上型“支奴干”(Chinook)直升機的補充使用,并將最終將取代它們。

2011年2月18日,海軍陸戰(zhàn)隊指揮官James Amos表示, 美國海軍陸戰(zhàn)隊部署到阿富汗的MV-22飛行超過10萬小時,并指出MV-22已成為最安全或接近最安全的飛機。MV-22在過去十年每飛行小時的事故發(fā)生率大約只有美國海軍陸戰(zhàn)隊飛行機隊平均事故發(fā)生率的一半。V-22已成為海軍陸戰(zhàn)隊中事故發(fā)生率最低的旋翼機。

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機服役于美國空軍第8特戰(zhàn)中隊(駐扎佛羅里達州),第58特戰(zhàn)大隊(駐扎新墨西哥州)。美國海軍陸戰(zhàn)隊VMM-162,VMM-263,VMM-266,VMMT-204 - 訓練中隊,VMX-22 - 陸戰(zhàn)隊旋翼機適用性試驗和評估中隊。

設(shè)計特點

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機可滿足32種軍事任務(wù)的需求,并能賦予戰(zhàn)場指揮官更多的選擇和更大的靈活性。它出動時所需的支援較少,且不需要機場和跑道,加之維修簡單,生存力強,因而特別適用于進行特種作戰(zhàn)和緝毒行動,可大大提高軍隊布防、緝毒、救援、拯救人質(zhì)等行動的速度。傾轉(zhuǎn)旋翼機能完成直升機所能完成的一切任務(wù),由于其速度快、航程遠、有效載荷較大等優(yōu)點,因此它特別適合執(zhí)行兵員/裝備突擊運輸、戰(zhàn)斗搜索和救援、特種作戰(zhàn)、后勤支援、醫(yī)療后撤、反潛等方面的任務(wù)。

除此之外,在民用運輸方面,由于常規(guī)直升機經(jīng)濟性差、速度較小、振動大,因而作為一種運輸工具受到了很大限制。而傾轉(zhuǎn)旋翼機的飛行速度與支線客機相近,可在沒有機場的任何地區(qū)執(zhí)行運輸任務(wù),特別適用于經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)的開發(fā)和建設(shè),可以局部替代支線客機成為現(xiàn)代化空中運輸網(wǎng)的一個重要組成部分,在商業(yè)上具有極高的價值,它不僅解決部分空港和跑道擁擠問題及邊遠地區(qū)的運輸問題,而且其運輸成本要比常規(guī)直升機和固定翼飛機低得多


氣動結(jié)構(gòu)

機型

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機設(shè)計基于貝爾負責的實驗機XV-15,早于80年代開始研發(fā),于2007年開始在美國海軍陸戰(zhàn)隊服役,取代CH-46 Sea Knight作拯救及作戰(zhàn)任務(wù),2009年,美國空軍也開始配備。

V-22是在類似固定翼飛機機翼的兩翼尖處,各裝一套可在水平位置與垂直位置之間轉(zhuǎn)動的旋翼傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件,當飛機垂直起飛和著陸時,旋翼軸垂直于地面,呈橫列直升機飛行狀態(tài),并可在空中懸停、前后飛行和側(cè)飛;在傾轉(zhuǎn)旋翼機起飛達到一定速度后,旋翼軸可向前傾轉(zhuǎn)90°角,呈水平狀態(tài),旋翼當作拉力螺旋槳使用,此時傾轉(zhuǎn)旋翼機能像固定翼飛機那樣以較高的速度作遠程飛行。

傾轉(zhuǎn)旋翼

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機是一種性能獨特的旋翼飛行器。它既具有普通直升機垂直起降和空中懸停的能力,又具有渦輪螺旋槳飛機的高速巡航飛行的能力。傾轉(zhuǎn)旋翼機采用了新的思維方法來設(shè)計直升機的旋翼和總體布局,設(shè)計思想已突破了傳統(tǒng)直升機的范疇,屬于新原理旋翼構(gòu)型,是直升機技術(shù)突破性、跨越性的發(fā)展、是直升機行業(yè)帶有革命性的一項高技術(shù),也是直升機技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,MV-22的問世已使美國海軍陸戰(zhàn)隊重新定義兩棲作戰(zhàn)的法則。傾轉(zhuǎn)旋翼機是90年代直升機界最矚目的飛行器,并將成為21世紀美國海軍的主要裝備。1991年,“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機曾獲得美國國家航空協(xié)會頒發(fā)的“重大航空進步獎”,同時由于傾轉(zhuǎn)旋翼機重大事故頻繁、研制費用高、技術(shù)復雜且難度大、研制周期長,也引起人們極大的爭議。盡管如此,由于傾轉(zhuǎn)旋翼機集直升機能垂直起降和渦輪螺旋槳飛機能高速飛行的優(yōu)點于一身,世界各國競相在這方面加強研究。

傾轉(zhuǎn)旋翼機融合了直升機與固定翼飛機的優(yōu)點,是一種軍民兩用的高技術(shù)產(chǎn)品,因此,在未來高技術(shù)戰(zhàn)爭和國民經(jīng)濟建設(shè)中必將發(fā)揮巨大的作用,在軍民領(lǐng)域的用途非常廣泛。

變向旋翼

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機在機翼兩端各有一可變向的旋翼推進裝置,各包含勞斯萊斯T406 (AE 1107C-Liberty)渦輪軸發(fā)動機及由三片槳葉所組成的旋翼,整個推進裝置可以繞機翼軸由朝上與朝前之間轉(zhuǎn)動變向,并能固定在所需方向,因此能產(chǎn)生向上的升力或向前的推力。這轉(zhuǎn)換過程一般在十幾秒鐘內(nèi)完成。

當V-22推進裝置垂直向上,產(chǎn)生升力,便可像直升機垂直起飛、降落或懸停,其操縱系統(tǒng)可改變旋翼上升力的大小和旋翼升力傾斜的方向,以使飛機保持或改變飛行狀態(tài)。 在起飛之后,推進裝置可轉(zhuǎn)到水平位置產(chǎn)生向前的推力,像固定翼螺旋槳飛機一樣依靠機翼產(chǎn)生升力飛行。這時以主翼后緣的兩對副翼可保證飛機的橫向操縱,鉸接在端板垂直尾翼上的方向舵和水平尾翼上的升降舵可以依靠舵機改變飛行方向和飛行高度。

由于旋翼直徑大,在地面將推進裝置可轉(zhuǎn)到水平位置會使旋翼會碰到地面,所以V-22不能像飛機一樣在跑道滑行升降。為此,V-22另一升降模式為短場升降(STOL,Short Take-Off and Landing),推進裝置會轉(zhuǎn)至前向45°,同時產(chǎn)生升力及向前推力,使機身在跑上滑行,主翼產(chǎn)生升加上旋翼的升力使V-22在滑行短距離后能起飛,同樣方式也能用于降落。此模式之好處在于較垂直起降節(jié)省燃料。在直升機模式下,因為主翼擋住了部份旋翼的氣流,相比Tiltwing設(shè)計損失了10%的升力,但卻有更佳的短場升降性能。

材料

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機機身有超過43%為復合材料制造,包括旋翼。為減少被運載時所需空間,整主翼可以轉(zhuǎn)動90°,變成與機身平行,三葉旋翼也能轉(zhuǎn)動重疊在一地。整個收納過程只需90秒。兩具勞斯萊斯Rolls-Royce T406引擎以轉(zhuǎn)軸及齒輪箱連動,因此即使其中一個失去動力,另一個也能讓整架機繼飛行。 大部份V-22的任務(wù)有超過70%時間以固定翼飛機模式飛行,定翼機飛行模式有比直升機更高的飛行高度,讓V-22有更遠的航程,更快的飛行速度,也方便了通訊。

座艙

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機乘員3人,其中一名飛行員,一名副駕駛員和一名飛行工程師。它的駕駛座艙類似于航天飛機的玻璃駕駛座艙,安裝了一些多功能顯示器。這些顯示器提供發(fā)動機機油壓力和溫度等信息,還提供液壓和燃油狀態(tài)等讀數(shù)。駕駛員和副駕駛員同飛行計算機的交互和駕駛桿對飛行中飛機的控制,都通過鍵盤來實現(xiàn)。

荷載

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機可以輸送24名軍人或者重9072千克的物資,它們可能利用降落傘空投或者著陸后下機。此外,“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機還有一套外部拖鉤與絞車系統(tǒng),這套系統(tǒng)使其能夠吊載重6803千克的貨物。

動力系統(tǒng)

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機每套旋翼系統(tǒng)由一臺艾利遜公司(Allison)制造的AE1107C渦輪軸發(fā)動機提供動力,這種發(fā)動機能生產(chǎn)超過6000馬力的動力。每臺發(fā)動機驅(qū)動其自身的旋翼,并將一些動力傳遞給驅(qū)動翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的機翼中部變速箱。在一臺發(fā)動機出現(xiàn)故障的情況下,剩下的一臺發(fā)動機通過內(nèi)部連接驅(qū)動軸將動力分配給兩套旋翼系統(tǒng),“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機還能夠運行。根據(jù)不同的配置,“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機最多可容納多達13779升燃料。如果“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機失去了一臺發(fā)動機,兩臺發(fā)動機通過齒輪箱相互耦合,這使一臺發(fā)動機可以同時驅(qū)動兩套旋翼系統(tǒng)。因此,在“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機一臺發(fā)動機發(fā)生故障的情況下,飛行員很有機會關(guān)閉這臺發(fā)動機,駕駛它在最近的機場著陸

武器系統(tǒng)

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機為特種作戰(zhàn)用途,裝備了面向后方的防御機炮。在伊拉克使用的“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機,配備了安裝在后舷梯上的M240G中型機槍,用于清除敵對的著陸區(qū)。

作戰(zhàn)性能

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機能在大氣溫度33℃、高度900多米處進行無地效懸停。不過,由于它的螺旋槳直徑小于同等重量直升機的旋翼、排氣速度較大、槳盤載荷略高于一般直升機,因此垂直起飛和懸停時的效率亦稍遜于直升機。但它的常規(guī)飛行性能卻是直升機無法匹敵的。該型在直升機狀態(tài)的最大垂直起飛重量為23980千克,最大前飛速度396千米,小時;在固定翼飛機狀態(tài)的最大短距起飛重量為27442千克;實用升限約8000米,試飛速度曾達到647千米/小時,垂直起飛的航程為2224千米,短距起飛的最大轉(zhuǎn)場航程接近3900千米。與普通的直升機相較,這無疑是一個巨大的飛躍。

美國空軍是使用“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機的另一軍種,其空軍型傾轉(zhuǎn)旋翼機于2009年投入使用。自加入美國海軍陸戰(zhàn)隊和美國空軍服役以來,“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機一直運用在伊拉克、阿富汗和利比亞的作戰(zhàn)和救援行動中。這種獨特的平臺已經(jīng)在一些能夠想像出的最惡劣的條件下飛行超過10萬個小時,具有實際上被認為是美國海軍陸戰(zhàn)隊所有旋翼機中最佳的安全記錄,214架“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機在作戰(zhàn)部署中共計飛行了近20萬個小時。

維運成本

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機的安全性一直都不是大問題,但是維修肯定其一項大問題。美國五角大樓2012年關(guān)于作戰(zhàn)試驗與評估的一份報告指出,從2007年6月至2010年5月,美國海軍陸戰(zhàn)隊的“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機能夠執(zhí)行任務(wù)的完好率僅在53%左右。因為這種飛機每架成本超過1億美元,這有點令人難以接受。然而,隨著維修人員機場在機場維護工作區(qū)積累更多經(jīng)驗,這種情況有望改善。

美國五角大樓的阿富汗行動記錄表明,V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機的發(fā)動機使用壽命剛剛超過200小時。美國軍方預計這一數(shù)字約為600小時?!棒~鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機的發(fā)動機使用壽命縮短,使其飛行成本增加了一倍以上,達到每小時10萬多美元,而其將要取代的“海上騎士”直升機每小時飛行成本為4600美元。

系列型號

CV-22A

空軍使用的陸基型運輸直升機要求能在任務(wù)半徑為1,297公里的范圍內(nèi)運輸12名特種部隊,或是能在463公里/小時的速度下,運送1300公斤的物資飛行1297公里(注:美國陸軍則同意以海軍陸戰(zhàn)隊的型號為標準,但要改為比較適用的陸上作戰(zhàn)型,用來執(zhí)行多種作戰(zhàn)運輸任務(wù))

MV-22B

美國海軍陸戰(zhàn)隊所使用的基本運輸型,2004年前共訂購552架。陸戰(zhàn)隊是V-22魚鷹的主要客戶。陸戰(zhàn)隊專用型MV-22B是為步兵、裝備和補給品提供快速運輸,能夠從船艦上或從遠征部隊的飛機場上起降的中型運輸機。它將替換陸戰(zhàn)隊的CH-46海上騎士和CH-53E超級種馬。自2007年3月起,陸戰(zhàn)隊編組了三個魚鷹中隊。

MV-22B運輸機具備航程遠、航速高、載重大等優(yōu)點,更適用于空中運輸與特種作戰(zhàn)。MV-22B運輸機的最大起飛重量27.4噸,巡航速度478千米/小時,航程超過2200千米,最大飛行速度509千米/小時。不僅如此,該機在滿載條件下,曾創(chuàng)下8小時飛行3890千米的航程紀錄。如此大載重、遠航程,使得部隊全球部署、遠距離作戰(zhàn)成為現(xiàn)實。近年來,美國海軍陸戰(zhàn)隊還將MV-22B運輸機納入分布式作戰(zhàn)概念中。未來,該機將搭載岸艦導彈在西太平洋島礁執(zhí)行前沿部署任務(wù)。

MV-22

MV-22是V-22系列第一種變型,為海軍陸戰(zhàn)隊使用,部署在海軍兩棲攻擊艦上。計劃取代CH-46和CH-53A/D直升機,計劃產(chǎn)量425架。MV-22的主翼可以以主翼軸心為圓心做大范圍的折疊。該型載3名駕駛艙乘員和24名全副武裝的海軍陸戰(zhàn)隊員或者等量的貨物。MV-22有一種小改型:陸軍救護型,未獲得正式定單。

CV-22

美空軍計劃采用50架CV-22取代自身裝備的所有MH-53J、MH-60G直升機和MC-130E“攻擊爪”運輸機。性能先進的CV-22比上述飛機飛得更快、更遠,將使美空軍和陸軍的戰(zhàn)術(shù)突擊空運能力大大增強。而在以往,上述的多種直升機因為航程有限,必須由運輸機先行運送到目標區(qū)域附近,然后再自行出動,CV-22就省卻了這些麻煩,突然性和可靠性大大增強。舉一個典型例子,CV-22能在接受任務(wù)后的一天時間內(nèi)抵達亞非大陸的任何地點執(zhí)行任務(wù),而且不需要其他機種輔助。

為了更好的完成上述任務(wù),CV-22特別裝備了大型的副油箱,容量達7950升。電子設(shè)備方面將加裝雷聲公司的AN/APQ-174D地形回避/跟蹤雷達、兩臺能實時接受衛(wèi)星通信的Rockwell Collins公司的AN/ARC-210電臺、改進的電子戰(zhàn)系統(tǒng)、一個GPS定位裝置、數(shù)字化地圖和Motorola公司的單兵通信裝置。另外還加裝了三個鉸繩速降裝置、三個快速收繩裝置和一個救生吊籃。

CV-22B

由美國特種作戰(zhàn)司令部(英語:United States Special Operations Command,簡稱:USSOCOM)屬下的航空戰(zhàn)力使用的型號,將展開遠程,特種作戰(zhàn)任務(wù),并將裝上外掛油缸。在2006年11月16日,佛羅里達州西北部的Hurlburt Field舉辦的儀式中,空軍正式宣布會采用CV-22。

HV-22B

僅限計劃階段,但未備資金,美國海軍的HV-22將提供戰(zhàn)斗搜索和搶救、投遞和回收特戰(zhàn)部隊與艦隊后勤支援運輸一起。

EV-22

美陸軍計劃用V-22的電子戰(zhàn)改型EV-22取代EH-1、EH-60、RV-1、RC-12和OV-10等幾種機型。

SV-22

SV-22是美海軍計劃取代S-3“海盜”(Viking)反潛機的艦載通用機型。其最大作戰(zhàn)半徑達1205千米。SV-22將裝備懸掛聲納、磁異常探測器、聲納浮標和Mk-50反潛魚雷。

WV-22

WV-22是美海軍和英國皇家海軍計劃中的預警型。將用于取代E-2“鷹眼”(Hawkeye)預警機。它將采用先進的嵌入機身和機翼的相控陣雷達,即所謂的“智能蒙皮”。

改型型號

除V-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機之外,美國貝爾直升機公司正計劃研制未來的傾轉(zhuǎn)旋翼機V-44。這種還處在圖板上的旋翼機由“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機衍變而來,旋翼機有4個機翼,在每個機翼的翼尖裝有一個可以傾轉(zhuǎn)的短艙。旋翼機的尺寸與一架加長型C-130飛機相當,可裝下80~100名士兵或10~20噸貨物,載重量是V-22的2倍,內(nèi)部體積是V-22的8倍。V-44旋翼機可垂直起落,不需跑道和機場,航程在1609~3218千米之間,速度超過 483千米/小時,除可作為軍民用運輸機外,還可掛導彈等武器,作為軍用作戰(zhàn)旋翼機使用。

服役動態(tài)

5架原型機中有3架分別于1991年、1992年與2000年發(fā)生意外。美國在研制軍用傾轉(zhuǎn)旋翼機MV-22“魚鷹”的過程中,幾乎事故不斷,并且發(fā)生了四次墜機重大事故,造成30人死亡。自“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機加入美國空軍服役以來,也就發(fā)生過一次造成人員死亡的墜機事故。2010年,美國空軍的一架CV-22傾轉(zhuǎn)旋翼機在阿富汗的一場著陸事故中毀壞,造成4人死亡。直到最近,那是過去十年間美國空軍這種傾轉(zhuǎn)旋翼機上發(fā)生的唯一一次亡人事故。相比之下,自2001年以來,共有6架CH-46“海上騎士”直升機墜毀,造成20人死亡。功能多樣的“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機的反對者們,需要更加客觀地評估這種空中平臺。

1991年6月11日,由于飛機上3個橫滾陀螺中的兩個接線有錯誤,“魚鷹”的第五架原型機在首次飛行中墜毀。所幸未造成人員傷亡。

1992年7月20日,4號原型機在弗吉尼亞州匡蒂科海航站降落時墜入波多馬克河,造成3名陸戰(zhàn)隊員和4名平民喪生。事故原因是聚集在發(fā)動機短艙內(nèi)的減速器潤滑油被吸入進發(fā)動機。著火后,燃燒的高溫使傳動橫軸不能正常向兩旋翼傳輸功率,使升力突然下降引起墜機事故。

2000年4月8日,2架MV-22“魚鷹”在參加服役前的飛行評估時,一架在降落過程中墜毀,造成19名人員傷亡。這次事故的原因是 MV-22下降速度太快而前飛速度太慢,在槳葉內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的上洗流超過了槳葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的下洗流,使該飛機進入渦環(huán)狀態(tài),從而使槳葉失去升力,最后滾轉(zhuǎn)墜地。

2000年12月11日晚,一架載有4名乘員的美國海軍陸戰(zhàn)隊的MV-22墜毀,4名乘員全部遇難,其中包括一名美國海軍駕駛MV-22經(jīng)驗最豐富的中尉。這次事故的原因還沒有定論。在2000年12月11日的事故后,美國海軍陸戰(zhàn)隊于當日起停飛了所有的MV-22,對該項目進行審查并對所有的MV-22進行檢查。原計劃2000年12月中旬做出對MV-22的投產(chǎn)決定已無限期推遲。直至2002年4月26日,美國國防部負責采辦的副部長奧爾德里奇在國防采辦會議上宣布,國防部已批準恢復對MV-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼飛機的飛行測試。不難看出,傾轉(zhuǎn)旋翼機克服了常規(guī)直升機速度慢的缺點,并兼有常規(guī)直升機和固定翼飛機的優(yōu)點,必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。特別是美國海軍已把MV-22“魚鷹”作為21世紀的主要裝備之一,不惜重金加速研制。雖然在研制過程中遇到了一些挫折,但2010年后,美國海軍的主要運輸直升機都將逐步被“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機替代的趨勢不會改變。

2012年4月,一架MV-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機在摩洛哥墜毀,造成兩名海軍陸戰(zhàn)隊隊員死亡,對“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機的安全紀錄帶來不利影響。在超過30年的發(fā)展階段,“魚鷹”傾轉(zhuǎn)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。

2014年正當多國聯(lián)軍空襲伊拉克及敘利亞IS據(jù)點之時,一架美軍直升機10月2日在波斯灣起飛執(zhí)勤后不久墜海,一名海軍陸戰(zhàn)隊隊員死亡,是美軍空襲IS以來首次有美軍士兵在行動中陣亡。這起事故現(xiàn)場的照片直到2015年7月后才對外公開。

2022年3月,一架參加北約軍事演習的美軍飛機在挪威北部墜毀,機上4名美軍士兵死亡。?[12]?

2022年3月29日,美國海軍陸戰(zhàn)隊一架MV-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機緊急迫降在日本沖繩縣石垣市的新石垣機場,當?shù)叵儡囻傔M停機坪待命,暫未傳出有人員傷亡。

2022年3月30日,美國海軍的一架飛機在弗吉尼亞州附近水域墜毀。截至目前,已有兩人被救起,有關(guān)部門正在對另外一名失蹤人員進行搜救。美國海岸警衛(wèi)隊在收到海軍的協(xié)助申請后在相關(guān)水域進行了救援。據(jù)當?shù)孛襟w報道,墜毀的飛機是一架海軍V-22魚鷹式傾轉(zhuǎn)旋翼機,然而海岸警衛(wèi)隊尚未對墜毀飛機的機型進行確認。

如圖

2022年6月8日,據(jù)《紐約郵報》報道,周三美國海軍陸戰(zhàn)隊一架MV-22B“魚鷹”運輸機在加州格拉米斯附近墜毀,飛機上共載有5人,全部遇難。該MV-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機墜毀時正在進行例行實彈訓練。??有消息稱機上載有放射性物質(zhì),??美國海軍陸戰(zhàn)隊尤馬航空基地的一名發(fā)言人布雷特·瓦尼爾則稱,周三墜毀的“魚鷹”上沒有核材料。

如圖

2022年8月20日,日本防衛(wèi)省證實,鑒于因安全事故頻發(fā),美軍停飛52架魚鷹運輸機,日方認為有必要與美方確認相關(guān)情況,并對現(xiàn)有“魚鷹”機做進一步檢查,日本陸上自衛(wèi)隊決定停飛V-22型“魚鷹”機。

因此有了這樣的圖。

總結(jié)

優(yōu)點

傾轉(zhuǎn)旋翼機與常規(guī)直升機相比,歸納起來有以下幾個性能優(yōu)點:

1.速度快

直升機因受到旋翼前行槳葉激波失速和后行槳葉氣流分離的限制,當直升機飛行速度為:360千米/小時(即100米/秒)時,則旋翼前行槳葉處于90°處的槳尖相對氣流速度達300米/秒(旋翼旋轉(zhuǎn)時槳尖處的切線速度一般為200米/秒),接近聲速340.2米/秒,再增加速度就很容易產(chǎn)生激波失速了,而此時后行槳葉在270°處相對氣流的速度為100米/秒,槳根部分會出現(xiàn)氣流從槳葉后緣流向前緣的反流區(qū),從而使槳葉產(chǎn)生的升力減少,為使升力保持與前行槳葉相同,需要增加后行槳葉的槳距,但槳距過大會出現(xiàn)氣流分離現(xiàn)象。因此常規(guī)直升機最大速度超過360千米/小時、巡航速度超過300千米/小時的不多,而 V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機的巡航速度為509千米/小時,最大速度可達650千米/小時。

2.噪聲小

傾轉(zhuǎn)旋翼機因巡航時一般以固定翼飛機的方式飛行,因此噪聲比直升機小得多,并且在150米高度懸停時,其噪聲只有80分貝,僅相當于30米外卡車發(fā)出的噪聲。

3.航程遠

如V-22的航程大于1850千米,若再加滿兩個轉(zhuǎn)場油箱,航程可達3890千米。如果進行空中加油,則具有從美國本土直飛歐洲的能力,而直升機的航程很少超過1000千米。

4.載重量大

美國研制的傾轉(zhuǎn)旋翼機V-22懸停重量已達21800千克。貝爾直升機公司計劃研制的下一代四旋翼傾轉(zhuǎn)旋翼機(V-44)可裝載80~100名士兵或10~20噸貨物。

5.耗油率低

傾轉(zhuǎn)旋翼機在巡航飛行時,因機翼可產(chǎn)生升力,旋翼轉(zhuǎn)速較低,基本上相當于兩副螺旋槳,所以耗油率比直升機低。

6.運輸成本低

綜合考慮傾轉(zhuǎn)旋翼機耗油量少、速度快、航程遠、載重大等優(yōu)點,其運輸?shù)某杀緝H為直升機的1/2。

7.振動小

由于一般傾轉(zhuǎn)旋翼機的旋翼布局在遠離機身的機翼尖端,并且旋翼直徑較小,因此其座艙的振動水平比一般的直升機低得多。

缺點

雖然傾轉(zhuǎn)旋翼機與一般直升機相比有許多優(yōu)點,但也有不少缺點,主要在如下幾個方面:

技術(shù)難度高:傾轉(zhuǎn)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(zhuǎn),因此在旋翼傾轉(zhuǎn)過程中氣動特性的確定;旋翼/機翼、旋翼/旋翼、旋翼/結(jié)構(gòu)之間的氣動干擾問題;結(jié)構(gòu)設(shè)計;旋翼在傾轉(zhuǎn)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(shù)及操縱系統(tǒng)動力學設(shè)計等方面都遇到了許多技術(shù)難題。?[11]?

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(zhuǎn)旋翼機的研究,已經(jīng)過50多年的技術(shù)發(fā)展,其技術(shù)仍不是很成熟?!棒~鷹”傾轉(zhuǎn)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(zhuǎn)旋翼機的技術(shù)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(zhuǎn)旋翼機是一項高新技術(shù)產(chǎn)品,其技術(shù)復雜、難度高,因此要驗證各項技術(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)角設(shè)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布置方式,一旦在飛行過程中出現(xiàn)一側(cè)旋翼進入渦環(huán)狀態(tài),而另一側(cè)則正常工作的情況,就會導致左右兩側(cè)的升力失衡,飛機就會向著受到渦環(huán)影響的一側(cè)旋翼方向滾轉(zhuǎn)。

可靠性及安全性低:可靠性的高低直接影響著安全性的好壞。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。飛機上液壓系統(tǒng),尤其是發(fā)動機艙內(nèi)與飛行控制系統(tǒng)相關(guān)部分的可靠性低的問題,對V-22飛機的安全飛行構(gòu)成了極大威脅。

可靠性和維修性之所以不甚理想,除了與維護人員的技術(shù)水平、熟練程度等因素相關(guān)之外,更重要的還源自于飛機設(shè)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(shè)計。

當魚鷹真正完善之后,傾轉(zhuǎn)旋翼機也許會變?yōu)橹髁鳌?/p>





看似很強其實很拉的魚鷹————V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機的評論 (共 條)

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