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2024-06-29 01:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

本文由我(桜川暁)和CGZJS联合创作。

没有阅读第一节的同学请看这里:

在上一节当中,我们大致了解了直升机从粗糙且天马行空的概念一直到初具现代雏形的过程。而在这一节当中,我们将会开始真正了解美军的直升机是如何一步一步发展的。

自从德国人有了Fw-61开始,美国人看到了旋翼飞机(旋翼机或直升机)技术成熟的希望,同时也意识到旋翼飞机似乎越来越可能在未来的战斗中发挥作用。

一位名叫Wynn LePage的机械工程师在Fw61的欧洲巡回展示期间被其留下了深刻的印象,他曾试图与福克谈判以直接取得Fw61的技术,但德国工程师坚持太多限制并且没有达成协议。

而后他找到了一个合作伙伴,Havilland H. Platt,两人一起成立了普拉特-勒佩奇(Platt-LePage )公司,并一起于1938年研制出了一种直升机。

1940年,陆航进行招标,而两人的设计被评为最优(因为Fw61给人留下的印象还是很深刻),并赢得了合同,获得了研发资金。

该机在1941年4月完成,被命名为XR-1,比合同要求的晚了3个月,并在41年5月12日进行了首飞。但随着测试的深入,逐渐发现了控制力不足,机身共振等问题。

XR-1

虽然经过了许多改进,但是直到1942年6月,装备司令部仍报告XR-1有较大问题。1943年的测试中,尾翼遭到了损坏。1943年7月又坠毁,导致试飞员Jim Ray重伤。

最后该机被华盛顿国家航空航天博物馆收藏。

不过就在XR-1发展的同时,1938年,Vought-Sikorsky公司(现联合技术公司下属西科斯基飞行器公司)的部门工程经理,伊戈尔.西科斯基(Igor Sikorsky)建造了一架实验机。

这架实验机最终发展成为了VS-300,并于1939年9月首飞。它最初搭载一台75马力发动机,最终型由150马力富兰克林发动机提供动力。

试飞的VS-300

最初,西科斯基在尾梁处还加上了两个额外的小螺旋桨,通过控制螺距(具体请查阅可控螺距螺旋桨)来让飞机进行侧倾和俯仰。但测试中发现飞行控制不是很好,1941年12月8日后换成了单尾桨。

试飞的VS-300,可以清晰地看到两个额外的水平尾桨

这是第一架实用的直升机,它做出了我们现在认为理所当然的机动,当然也打破了Fw61创下的各种记录。西科斯基公司的经理是这么评价的:

“Before Igor Sikorsky flew the VS-300, there was no helicopter industry; after he flew it, there was.”(在伊戈尔西科斯基驾驶VS-300之前还没有直升机行业,他飞了之后才有。)

后期型的VS-300,加了蒙皮看上去好多了

VS-300不仅仅是第一架单旋翼单尾桨的直升机和首批能够载货的直升机,它还是第一架实用的两栖直升机,测试中安装了浮筒,并于1941年4月17日进行了水上降落和起飞。

顺便一提,这里对于载货的定义比较微妙……机头的这个买菜自行车上也有的柳条框其实是用于在其中放置物品来体现直升机操控性的,不过因为做到了客货分离,所以载得再少它也算是载货。

1940年5月26日,西科斯基访问了俄亥俄州代顿市莱特菲尔德的美国陆军航空兵团。展示了VS-300,给陆航留下了深刻的印象。

1941年8月14日,VS-316提案被递交给陆航,1941年10月正式分配其R-4的编号。

VS-316/R-4是VS-300的进一步发展,主要改进在于新增了全封闭座舱,主旋翼的材料采用了更轻的云杉木,并且它和VS-300一样都可以安装浮筒。

R-4于1942年1月14日首飞,它超越了之前所有直升机的续航高度和空速记录,并于同年5月30日被陆军接受。

1943年1月5日,美国陆航订购了29架原型机(3架YR-4A,27架YR-4B),而YR-4B于1944年正式量产,量产型的编号为R-4B。

R-4B的主要用途是搜救和运输,但其实在原型机的YR-4B上还安装有炸弹挂架,可以挂载三枚100磅的航空炸弹或者一枚325磅的深水炸弹,甚至还有安装浸入式声呐的方案。不过最后因为陆航取消了需求所以都没有在量产型上安装。

像R-4系列这样技术成熟且产量较大的直升机的出现对于救援手段来说是一项历史性的进步,因为直升机的起降不需要跑道,取而代之的是面积不大而且对地面状况要求很低的降落场,就算连降落场的条件都不具备,直升机也可以在悬停的同时通过直接抛下或者绳降的方式来运送物资和人员。

卡特·哈曼(左二)和他所驾驶的YR-4B,这位飞行员驾驶直升机实施了一次非常著名的救援

不过直升机的性质决定了它的用途肯定不止救援这一种,但作为多用途直升机来说,R-4明显太小了一些。

所以基于R-4的部分设计,西科斯基公司又研发了VS-327(S-48)型直升机:

它的有效载荷超过R-4的三倍,而且搭载了全新的450马力的引擎。

这款直升机在1942年被美国陆军航空兵认可,并赋予了XR-5的编号。第一架原型机则在1943年8月18日进行了成功的试飞。

在这之后的1945年有26架YR-5A被生产出来并交给了美国陆军,用以评估。同时还有34架R-5A被生产了出来,同样交给美国陆军试用。

不过尽管西科斯基公司的服务态度这么好,R-5还是没能赶在二战结束之前获得量产的订单,所以在战争结束之后,西科斯基公司又开发出基于R-5(S-48)改进的S-51,面向民用市场。但实际上陆军和海军也订购了S-51,并分别赋予了R-5F和HO3S-1的编号。

描绘HO3S-1在1947年2月9日救援飞行员的油画

1947年,由于美国空军的成立,R-5被改名H-5。H-5参加了朝鲜战争,执行的任务多为前线救援或转移伤员。

一架隶属于海军陆战队的HO3S-1

R-5/H-5同样可以加装浮筒来实现水上起降:

这是在南极洲上空

或者来点劲爆的:

加挂4枚100磅航空炸弹的R-5/H-5

当然R-4也没有就此彻底退休,毕竟无论是大还是小,都有地方需要它们。所以在R-5研发的同时,R-4的改进型也诞生了:

R-6

研发与1943年的R-6保留了和R-4完全相同的旋翼和传动系统,但是改进了机身设计以简化生产过程和获得更好的气动性能。

R-6在1944年完成了第一批量产,赶上了二战。

在这之后西科斯基公司还开发了比R-6更加现代化的轻型直升机:S-52。

S-52于1947年2月12日完成首飞,美国陆军随后购买了4架改进型(S-52-2)进行测试,但是并没有下大量订单。

但等到1951年,正酣战于朝鲜战争的美国海军陆战队一口气订购了79架,取制式编号HO5S-1,并直接投入了朝鲜战场。

HO5S-1正在转运伤员

这款直升机随后还发展成为了S-59,参与了美军新型直升机的竞标,而它的竞争对手,就是大名鼎鼎的UH-1型直升机……

当然,这些都是后话了。

以上介绍的四款直升机均为西科斯基公司的产品,不过在那个时代西科斯基并不是唯一会造直升机的。

火石(Firestone)公司曾经开发过一款型号为GA-45的直升机,最终被赋予了XR-9的制式编号。不过XR-9直到1946年3月才完成首飞,此时战争已经结束快半年了。

而且XR-9在性能上有着较大的缺陷,所以无论是军方还是民间,它都没能受到欢迎。火石公司只好在1947年放弃了计划。

这个不死心的外行人(火石公司依靠合成橡胶产业起家,收购了G&A公司之后才开始涉足直升机制造业务)并没有放弃制造直升机。

由于美国陆军航空兵在1946年2月开启了新型联络和观察飞机的竞标,火石公司在XR-9的失败之后基于XR-9改进出了GA-50型直升机用于投标,并且获得了美国陆军航空兵的三架订单,并获得制式编号XR-14。

而同时参与竞标的还有另一家叫做贝尔(Bell)公司的飞行器制造商,投标方案为54型直升机,这款直升机同样获得了陆军的三架订单用于评估,制式编号XR-15。

XR-15三视图

但很巧的是,XR-15直到1948年3月才首飞(XR-14则迟迟没能完工),而这个时候项目的主办方已经变成了美国空军了。

空军对于这两种直升机都不大感兴趣,简单评估之后没有下单,直接取消了计划。

关于两个几乎中标的厂商:贝尔公司直接放弃了该计划转而研发其他项目;而火石公司在寻求民用市场无门之后在直升机行业销声匿迹了。

但比起一败涂地的火石公司,贝尔公司的战绩要好得多。

贝尔公司在先前的1945年12月8日成功试飞了47型直升机,它的优异性能被军方青睐,并赋予了R-13的制式编号。

很像GTA罪恶都市里的轻型直升机对吧?

加装浮筒的R-13

因为它就是。

R-13型直升机还被美军取了一个叫做“Sioux”的代号,这在后来形成了一个传统:美国陆军和空军的大量生产的军用直升机基本用印第安人或印第安部落的名称命名,而海军则在这个名字前面加上“海”的前缀来作为代号。

R-13在朝鲜战争和越南战争当中都有出现过,被用于观察,训练和救援(外部可以安装担架)。

相比前面介绍的几款直升机,R-13的产量非常大,达到了5600架以上。

机械化航空牛仔(不是

由于R-13的成功,贝尔公司直接放大了R-13的结构,研制了面向民用市场的42型直升机,可以搭载2名飞行员和5名乘客,却因为旋翼有严重的问题和机械结构过于复杂没能量产。

但是美国空军对这款直升机产生了兴趣,命令贝尔公司开发军用版本。

而贝尔公司给出的答案是48型直升机。相比42型直升机,它搭载了功率更大的540马力引擎,并改进了旋翼转子的设计。

48型直升机

这款直升机被军方赋予了R-12A的制式编号,并获得了首批34架的生产订单,而后却发现旋翼的问题依然存在,所以在1947年又取消了全部订单。

作为美国风格的一种体现,追求更大的直升机在当时也成为了一种趋势:

H-16

虽然怎么看它都像一架运输直升机,但H-16实际上是为了搜救被击落的战略轰炸机机组人员而开发的。

但是空军评估之后决定不采购,并将用于评估的那架YH-16交给了陆军,陆军迫不及待地测试了YH-16的性能,发现它可以一次性运载40名乘客或者3辆吉普车。

虽然这在当时对于直升机来说是很梦幻的载重水平,不过陆军仍然认为YH-16动力不足,并委托重组后的Vertol公司将它的动力来源改装为涡轴发动机。

改装之后的型号被称作YH-16B,并且运力又有所增加,一次性可以携带50名乘客。

但第二架原型机于1956年发生了坠机事故,并导致了2名试飞员的死亡,陆军最后还是终止了计划。

不过这样的小失败并不影响美国人继续追求更大的直升机。

XH-17

休斯公司在1947年从Kellett Autogiro公司手中买下了XH-17的设计,并将其完善。

XH-17是应陆军需求为了起重而设计的,专门吊运一些大型军械设备。其有效载荷达到了10284磅,约合4.665吨。

同时XH-17还保持着世界上直升机最大旋翼翼展的记录,一对旋翼的直径达到了39.62米。

XH-17有一套独特的动力系统,安装在机身两侧的两台燃气涡轮引擎并不会驱动旋翼,而是提供压缩空气,这些压缩空气会通过空心的旋翼输送到翼尖,在那里与燃料混合并点燃。

虽然运载能力达到了招标要求,但是由于特殊的动力系统造成了极高的耗油量,航程仅仅达到了招标要求的40%,最终计划被取消。

休斯公司后来还研制了更大的H-28,结构与XH-17相似,但装载重量达到了47吨,不过并没有建造出来。

而从二战结束一直到越南战争爆发,直升机的发展都处于开拓时期,所以设计师们也在摸索直升机的正确道路,其中不乏各种各样非常规的设计。

XR-8

双旋翼无尾桨的XR-8由Kellett Autogiro公司于1942年11月11日向陆航提议,当时制造这种直升机的目的旨在验证这种双旋翼无尾桨方案的可行性。

该机于1944年8月7日首飞,然而却暴露出了我们直观上感觉就会出现的问题,比如飞行控制困难和两个旋翼会互相碰撞。在多次改进无果之后,计划最终被取消。

但也许是出于这种外形比较帅的考虑,Kellett Autogiro公司不久之后又将这种设计搬了出来,并让陆航立项了新的运输直升机项目:XR-10。

XR-10

以运输直升机作为设计目标的XR-10拥有充足的动力和运载能力。它由两台怀特R-975型引擎驱动,单台功率为425马力,并且可以一次性运载10名乘客或者1.6吨的货物。

不过和XR-8相同的双旋翼无尾桨设计也让它出现了和XR-8相同的问题,虽然不断在修复这些问题,但是第一架原型机还是在1949年10月3日的试飞当中因控制系统故障而坠毁,并导致了Kellett的首席试飞员Dave Driskill的死亡。

在这之后项目迅速取消了。

使用类似设计的还有查尔斯卡曼公司的K-225:

不过K-225在历史上的意义并不只是双旋翼无尾桨这么简单,它还是世界上第一架使用燃气涡轮作为动力来源的直升机。

当然双旋翼无尾桨也只是各种奇怪设计当中的一种。

为了避免复杂的机械传动结构和追求极致的轻量化,设计师们还想出了把发动机放到旋翼上去的设计:

H-26

美利坚直升机(American Helicopter)公司在1951年开发了XA-8型直升机(制式编号H-26),它由两台安装在旋翼翼尖的XPJ49脉冲喷气发动机提供动力。

由于翼尖动力不会产生反扭矩,而且也省掉了复杂的机械传动系统,所以这类直升机都非常轻巧。XA-8的空重仅仅只有135kg,并且可以拆卸之后折叠装上吉普车,并在30分钟内组装好。

同样设计的还有希勒公司的HJ-1型直升机(制式编号H-32):

它和XA-8参与的是同一个计划的竞标,所以性能指标上其实都差不多。但是HJ-1可以加挂8枚火箭弹。

以上两款直升机最后都没有量产,原因是这种超轻型直升机的作战构想本身就不现实:

在指挥层的概念当中,像XA-8和HJ-1这样的超轻型直升机可以大量配备给步兵,通过轻型车辆运载,或者随伞兵一起空投,从而大大提高步兵的机动性。

但这样的话步兵得先学会怎么开直升机。

步兵:爷要是会开飞机的话还做你*的步兵呢。

除了以上两种奇怪的设计,麦克唐纳公司还研制过一种缝合怪:

XV-1

麦克唐纳公司的XV-1(制式编号H-35)更像是一种使用旋翼起降的固定翼飞机。它的旋翼在巡航时仅仅只产生15%的升力,而剩下的85%则来源于两个固定的机翼。

在起飞和着陆时,整套动力系统和休斯公司的XH-17非常相似,机身内的主引擎负责压气,并输送到翼尖,在翼尖与燃料混合之后点燃,推动旋翼。

而巡航时,机身内的主引擎直接产生推力,因为速度足够,两个固定翼会变成升力的主要来源。

不过这套看似完美的系统有着极其复杂的结构,而且还有着机身强度上的问题,同时飞行员和地勤都报告这架飞机的噪音问题十分严重(机舱内为116dB,舱外更糟)。

最终计划还是取消了。

但是让直升机变身固定翼的办法不止上面这一种,还有这个:

XV-3

贝尔XV-3是V-22“鱼鹰”的直系祖先。不过这也代表着它替倾转旋翼机的发展走过了不少弯路。

XV-3于1955年8月11日首飞,那次试飞是成功的,但是没有测试倾转旋翼系统。

在1956年10月25日的试飞中,试飞员Dick Stansbury将旋翼向前倾转17度时,飞机出现严重振动并坠毁,导致他在坠机中身受重伤。

直到1956年12月18日,XV-3才完成了一次从垂直飞行到水平飞行的完整过渡。

但在1966年NASA的风洞测试中,XV-3的旋翼直接解体,导致飞机和风洞都严重损毁。这次事故直接让军方对XV-3失去了信心,取消了项目,好在贝尔公司依然坚持研发,不然我们今天就看不见鱼鹰了。

另外还记得我在上一章末尾提到的雅利安超人吗?

类似的东西美国人也有研发:

MEG-2X

不过MEG-2X使用的是翼尖动力的原理(不产生反扭矩),所以是可以飞起来的。

但也仅限于飞起来而已了。

大家好,这里是作者之一的樱川晓。

说实话这篇文章真的是把我累惨了。原本是CGZJS负责创作,我排版之后代发,结果这一次的质量实在是不大行,我就花时间做了大量修改(其实基本是重新写过了)。

CGZJS一会儿应该会在评论区出现的,有什么问题问他吧。

我得休息一会儿了……



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