直升機發動機裝在槳葉上見過沒——概談噴氣驅動式直升機

軍情 01-15

摘要

在直升機近幾十年的發展過程中，噴氣驅動形式曾受到一定的重視，但是呢，到目前為止，僅有個別的噴氣驅動式直升機進行了生產，並應用於實際作業中，但是這種形式的直升機對於直升機設計師而言仍然是具有吸引力的，因此呢，仍然不斷有新的噴氣驅動式的發展方案被提出來。

圖——槳尖噴氣式直升機 Hiller Hornet

在開始寫之前，我覺得甩張圖是必要的，不然你們肯定又要說我標題黨了。

圖——直升機傳動系統

最主要的原因就是這種形式的直升機基本取消了複雜又笨重的機械傳動系統（各種傳動軸啊、減速器啊，眾所周知，減速器的重量在直升機總重所佔的比例是可觀的），因此可以大大的提高直升機的重量效率。此外，由於取消了機械傳動系統，還降低了成本，而減少了日常檢修維護的工作量（傳動軸的存在導致了一系列結構和動力學的問題，比如說共振之類的，分分鐘讓維護人員跪）。

但這種構型之所以沒有被廣泛的採用，顯然是具有其不可避免的缺點的，其中最顯著的就是他在噴氣的時候所產生的巨大雜訊，眾所周知，這個直升機的雜訊啊，本來就已經很大了，如果再加上噴氣的話，那個雜訊簡直要逆天，而且這種構型的單位耗油率極高，這些都限制了這種構型直升機的發展。

1. 噴氣驅動的兩種類型

圖——第一台安裝於槳尖的渦輪噴氣式發動機

1.1槳尖發動機式驅動系統

在槳尖安裝噴氣發動機，借發動機的推力來驅動旋翼，這種發動機有衝壓式、脈衝式，也可以是渦輪噴氣式發動機。

1.2壓氣機式驅動系統（槳尖供氣）

在直升機機體中設有氣體發生器，或由主要發動機帶動的空氣壓縮機，向槳尖噴管供應壓縮空氣，借氣流從噴管中噴出時，所產生的反作用來驅動旋翼，這種形式也被稱為「冷噴氣」。

從兩種驅動系統的描述就可以看出，採用衝壓式或者脈衝式發動機，主要優點呢，就是結構簡單，重量最輕，不少超輕型直升機採用了這種方案，但是呢，這種方案的嚴重缺點是其單位耗油率太大，因此航程或續航時間往往非常的短，實用意義不大；另外呢，衝壓式發動機不具備靜推力，因而啟動問題很難解決，脈衝式發動機就很難保證閥門工作可靠，且具有足夠長的壽命，所以這種動力裝置在直升機上不會有太大的前途。

在槳尖安裝渦輪噴氣發動機進行驅動，也曾受過相當的關注，在噴氣驅動各種方式中，他的耗油率最低，較適用於重型直升機，目前主要困難在於發動機本身，因為發動機裝在旋翼上之後，它會處於旋翼巨大的離心力和陀螺力矩作用下進行工作，那這樣發動機結構和工作就會產生一些新的問題，目前還沒有能夠解決，此外發動機的陀螺力矩還會作用在槳葉上，給槳葉的設計也帶來了不少困難。

就目前來說，比較成熟的，並且有實際應用的還是第二種壓氣式驅動系統，一方面的這種系統單位耗油率大大低於衝壓式或者脈衝式，另一方面它避免了在槳尖安裝渦輪噴氣發動機存在的嚴重困難。但是這種構型的也有一個主要困難，由於他的槳轂和槳葉中要通過高壓的空氣或燃氣，會引起引起一系列的絕熱，密封和強度的問題，這些呢，也都使得結構的複雜化，而且相比於常規機械驅動直升機，噴氣效率比較低，功率消耗比較大。

2. 噴氣驅動需要注意的問題