无人机"抢了不少工作",未来直升机会变成什么样

2018-08-27 06:50:27 来源: 网易科技报道 网易号 举报
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(原标题:Future helicopters will fly in new ways)

无人机抢了不少工作,未来直升机会变成什么样

网易科技讯8月27日消息,据国外媒体报道,直升机有着无可替代的特殊用途,无论在战时还是平时都扮演着无可替代的角色。在未来,其速度将会更快,也会实现自动驾驶。

以下是文章内容翻译:

“与直升机不同的是,普通飞机更倾向于飞行,”美国资深新闻记者哈里·理查尔(Harry Reasoner)在看到越南战争期间美军的直升机行动后挖苦道。他描述道:“直升机并不想飞行。它由各种相互对立的力量和控制力量维持在空中。如果在微妙的平衡中有任何干扰,直升飞机就会立即停止飞行,造成灾难性的后果。”

尽管直升机的机械复杂性和驾驶技巧类似于杂技人员骑独轮车,但直升机的特别用途也能够让人忍受这一切。它能做飞机所做不到的事情。自美国首次在越南大规模部署UH-1“休伊”(Huey)直升机以来,起垂直起降和低空盘旋能力使其成为美军不可或缺的武器。在越南,无处不在的UH-1“休伊”(Huey)直升机甚至使得这场战争被称为“直升机战争”。直升机在和平时期所扮演的角色同样重要,从救援被困人员到用作空中救护车,从扑灭野火到运送人员往返没有跑道的地方,我们都可以看到直升机的身影。

不过随着时间的发展,直升机也有了一个新的竞争对手。一些无人机也能够通过电动马达驱动的旋翼实现垂直起飞和降落,从机械角度讲其控制和操纵也更加直观。此外,无人机也更安静、更便宜、更容易飞行。这主要是因为它们基本上都是无人驾驶的,可以由地面上的人进行远程控制,也不需要飞行员执照。毫无疑问,无人机已经开始从直升机那里抢走了不少工作,比如从事侦察等军事任务,以及摄像、测量和运送货物等民用任务。而能够运载乘客的无人机也处在研发之中。这样以来,直升机还有未来可言吗?

毋庸置疑,制造直升飞机的公司认为他们的机器还有很长的寿命。目前,电池驱动还无法让电动旋翼无人机进行长时间的飞行或携带重物。而且许多直升机任务仍然可能需要机上的机组人员,你大可以想想直升机机组人员操纵绞盘机来进行海空救援。大多数无人机可以在空中盘旋,但无法在高强度的风暴和暴风雪中飞行,相比之下直升机有时不得不扎进去。但这一切并不意味着未来的直升机仍将以同样的方式飞行,或者永远都会有飞行员在机上进行操控控制。

关于未来直升机的一些新想法正在酝酿之中。其中包括由西科斯基公司(Sikorsky)开发的“X2”技术。西科斯基公司是康涅狄格州的一家公司,由伊戈·尔西科斯基(Igor Sikorsky)创建,西科斯基于1939年制造了第一架实用直升机,并开发出一款“倾转旋翼”设计的直升机V-280 Valor(见题图)。该设计由总部位于得克萨斯州的“休伊”直升机生产商贝尔公司(Bell)提供支持。两家公司的目标都是克服直升机一个固有的缺点:有限的最高速度。

提高速度

直升机的速度受到其飞行方式的限制。飞机是通过流过机翼的空气获得升力。而直升机的叶片有相似的形状,工作起来像一个旋转翼。问题是,直升机在前行飞行过程中,流过主旋翼桨盘的相对气流在前行侧和后行侧是不同的 前行桨叶侧的相对气流速度较大。而后行桨叶侧的相对气流速度较小。这种升力的不对称随着前行速度的增加而增加。直升机设计者主要通过调整桨叶旋转时的角度来进行补偿,从而使整个桨盘获得相同量的升力。一旦直升机的速度超过280公里每小时(174英里每小时),后行桨叶的叶片角度就会导致“失速”,根本不会产生升力。到那时,直升机可能会产生低频振动,并可能发生翻转。

倾转旋翼通过安装在机翼上的一对反向旋转转子克服了这个问题。这种布置有效地将直升机转换为飞机。这种飞机在升空后,使旋翼向前倾斜实现更快速度的飞行,然后将旋翼向上翻转,使直升机实现垂直降落并垂直起飞。贝尔设计的V-280倾转旋翼可以以每小时520公里的速度飞行(根据飞行员的说法是每小时280海里,因此其得名V-280)。这款飞机在搭载四名机组人员和14名全副武装人员的情况下,续航里程也达到了近1500公里。

此外,贝尔与波音公司还生产过一款更老更大的倾转旋翼飞机V-22鱼鹰。其也比普通直升机更快,而且可以飞得更远。它被美国海军陆战队所使用。然而,V-22在飞行中需要同时倾斜其转子和发动机。而V-250简化了这种设计,通过使发动机保持在原位并仅倾斜驱动轴和转子来减少必须旋转的重量。

贝尔军事业务主管文斯·托宾(Vince Tobin)说,新的设计可以扩大规模,制造出更大的飞机。贝尔也考虑在未来的某个时候研究电动飞行系统。

无需飞行员

V-280在设计上将是“可选配飞行员”。一些乘客可能更喜欢驾驶舱里有一个人,但这在很大程度上取决于任务本身。托宾曾是美国陆军直升机飞行员,他说,“在战争中,乘客不会在乎飞机是有人驾驶还是无人驾驶。”他补充称,在民用领域,倾转旋翼以其速度和续航里程开辟了各种各样的旅行机会。其可以从屋顶到直升机场在内的很多地方起降,可以节省传统机场占用的土地。

而西科斯基的X2直升机系统则使用了两个安装在直升机顶部的旋翼,一个在另一个之上,但转向相反。这种所谓的同轴结构长期以来一直被一些俄罗斯直升机使用,因为它不再需要尾桨,这让直升机更易于通过狭隘环境。在传统直升机上,尾部旋翼主要用于抵消“扭矩”,也就是由直升机主旋翼旋转过程中产生的扭转力。而同轴转子结构设计则可以自行抵消扭矩。

与之前的同轴直升机不同的是,西科斯基在尾部安装了一个螺旋桨,以推动直升机以更快的速度前进。另一个不同之处在于,每个转子上的四个叶片比通常情况下要硬得多,这样转子与转子就能够靠得更近,而不会发生叶片碰撞。其结果是,在高速飞行中克服了叶片失速问题,因为总是有一个叶片朝向向前移动的方向,从而提供了平衡的升力。

这样的设计使直升机速度更快,也更加灵活。西科斯基创新公司(Sikorsky Innovations)负责人克里斯·范·布伊滕(Chris Van Buiten)说,这款发动机也更安静,因为后螺旋桨可以用于提供大部分前进推力,不必让主旋翼的转子旋转得更快。该公司有两种使用该技术的机型。其中一架S-97突袭机(见下图)能够搭载六名乘客,时速超过400公里。波音公司正在开发一种更大的机型SB> 1 Defiant,其将于今年晚些时候开始试飞。它可以搭载12名全副武装人员。两者的民用机型都在计划之中。

无人机抢了不少工作,未来直升机会变成什么样

所有这些新型直升机都将通过计算机飞行控制系统进行飞行,这使得直升机控制变得更容易。例如,西科斯基正在开发一种系统,只需按下一个按钮就可以实现起飞和悬停。这种自动化水平使直升机的自动驾驶成为可能。范·布伊滕表示,这可能用于无人驾驶任务,也可能作为单飞行员使用的后备系统。如果飞行员丧失了行动能力,这种自动驾驶系统能够控制直升机返回基地。大约10年前,当西科斯基开始试验自动飞行系统时,测试直升机的整个机舱里都装满了电脑。现在需要的工具只有烤面包机大小。不管最终能否搭载人员,但无疑无人机和直升机的区别已经开始缩小。

王凤枝 本文来源:网易科技报道 责任编辑:王凤枝_NT2541
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