作者| 石筱玉

编辑| 傅博

直升机有什么优势?飞行爱好者们可能会对你如数家珍:直升机能够在低空、低速的情况下安全飞行;能够在几乎任何地理条件下垂直起降;(还能买回来展示自己很有钱)……

与此同时,直升机也不可避免地在一些方面有极大的劣势:它的航程短、速度低;因此在不少使用场景中,直升机的表现总能被其他机型比下去。

不过,空客在今年巴黎航展上公布的Racer直升机以其大大提升的速度缩短了和其它机型的差距。更令人惊讶的是,空客只是在直升机的侧翼和尾翼上做了一点“小改进”,并利用这一技术设计出了世界上最快的直升机。

速度提升50%,靠“小改进”解决了旋翼的“转速瓶颈”

在私人航空领域中,小型公务飞机生产商,通用动力子公司湾流航天公司(Gulfstream Aerospace Corporation)生产的G650固定翼飞机速度能达到600英里/小时(约966公里/小时);而我们目前常见的巡逻用、民用直升机在天空中的盘旋速度仅有160英里/小时(257公里/小时)。

相比之下,据Wired报道,空客Racer直升机的设定速度超过250英里/小时(约402公里/小时),将一般直升机的速度提高了50%左右。

尽管依旧比不上固定翼飞机,但Racer的速度对直升机来说也是显著的进步。

Racer的全称是快速低成本旋翼飞机(Rapid and Cost-Effective Rotorcraft),其名称本身也有“比赛选手”的含义。

与一般直升机不同的是,Racer并没有大家习以为常的单个尾部旋翼,而是使用了两侧机翼上的双旋翼保持机身平衡。除此之外,机翼也被“加固”成了镂空三角形支架状。

看,Racer是没有尾部旋翼的。

空客在Racer中对旋翼位置、数量的重新设定是为了解决传统旋翼的转速难题。

一般来说,直升机的顶端旋翼平行于地面,能够为直升机提供向上的升力;因此,在直升机前进的过程中,顶端旋翼旋转时总会出现和前进方向相同或相反的叶片。

空气在与直升机同向的叶片一侧流速快,而在与直升机反方向的叶片一侧流速慢,因此产生了空气动力学中“不对称升力”(Dissymmetry of lift)的问题。不对称升力能够带来直升机机身的不稳定,并且在直升机速度越快的情况下,抖动越严重。

旋翼转速在空气流速作用下可能逐步提升,甚至达到声速、产生阻止提速的“音障”。在这样的情况下,传统直升机的速度提升遇到了瓶颈。

不过,Racer直升机中使用加固机翼结构、使用两侧旋翼代替尾翼的设计能够大大减轻顶端旋翼的压力。

在直升机前进的过程中,机翼增加的三角支架能够带来更多升力,同时两侧的旋翼能够代替传统直升机的尾翼,为机身提供前进的动力与倾斜时的升力。

在额外升力的支持下,Racer直升机的顶端旋翼转速就能有所下降,出现“音障”的可能性大大减少,也因此获得了更大的提速空间。

速度不是重点,重点是环保、节能和低成本

Racer直升机刚刚在本月早些时候的巴黎航展上亮相,然而这并不是空客对于此类设计的第一次应用:在2016年,空客期望为相似设计的直升机Eurocopter X3申请“飞行速度最快的直升机”吉尼斯世界纪录。

由于使用了部分经过适配的喷气式飞机零件,X3的最高航速可达488公里/小时。我们有理由相信Racer在实际生产和测试过程中能够有更好的表现。

不过,速度仅仅是空客Racer的优点之一。根据空客直升机公司CEO Guillaume Faury的声明,空客对于这一直升机有非常长远的计划与极高的预期:

“Racer直升机期望通过合适的成本达到提高速度的效果。”

从Faury的话中我们可以看出,Racer直升机的研发关注点并不完全是速度。事实上,“Racer计划”隶属于欧盟委员会领导的Clean Sky 2科研规划。这项计划希望通过较低成本的飞行设备减少航空器的二氧化碳、噪音等污染。

根据空客官方给出的相关信息,这架直升机在使用中将会有一个“环保模式”的选项。这个模式能够根据飞行模式,在载重轻或低速时将直升机的某一引擎熄灭以减少燃料使用。同时,Racer较轻的机身也能够在一定程度上节省燃料,降低排放。

同时,Racer直升机的旋翼也进行过改进,能够有效减少飞行过程中的噪音污染。

Racer的尾翼、机身都经过了环保改进。(看,背景是个中国银行)

俄亥俄州立大学航空航天研究中心负责人Mo Sammy对此这样评论

“Racer并不是第一个选择使用侧边旋翼的直升机设计,它的最新颖之处在于它声称的高效率与经济性。”

根据Clean Sky 2计划在2020年的时限,Racer直升机将在2019年进行量产,并且在2020年进行一系列测试。

空客希望能够凭借这架速度快、省燃料的直升机与小型飞机对抗,打开私人直升机的市场。在2020年,坐一架排放更少、污染更小的直升机也挺好的,不是吗?

空客的一个“小改进”,却设计出了世界上最快的直升机!|潮科技

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