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2022-02-21 08:23

贝尔的新直升机可能看起来很奇怪,但它可以减少事故和噪音

Bell helicopter

看一架直升机飞行,大旋转的顶部旋翼占据聚光灯。毕竟,这是让旋翼飞机克服重力并在飞行员的指令下在空中翱翔的主要机制。

但几乎所有的直升机都有一个关键的配角:较小的尾桨。它在抗扭矩装置中起着至关重要的作用——它可以防止直升机因主旋翼的运动而打转,还可以让飞行员在直升机悬停时调整机头指向的方向。

但是直升机制造商贝尔公司已经试飞了一种全新的实验飞行器,它采用了一种完全不同的尾桨,这种系统在某些情况下比传统的尾桨更安全,也更安静。它由四个封闭在管道中的旋转风扇组成,而且,它们是电力驱动的。这与普通尾桨的工作方式完全不同。事实上,贝尔声称这是有史以来第一架拥有这种尾翼的直升机。这是一种混合体,介于普通的直升机和未来的航空领域之间。

在典型的尾桨中,那些旋转的尾桨叶通过机械连接到飞机的发动机上。诸如传动轴、齿轮箱和联轴器等物理部件负责转动。那个转子总是以每分钟相同的转数旋转。当驾驶员想通过踩踏板来确定机头的方向时,尾桨的桨叶会改变它们的角度,但它们不会改变速度。当主上旋翼旋转时,尾旋翼也在旋转。

贝尔的新飞机,后面的四个风扇没有机械连接到直升机的引擎和主旋翼。与顶部旋翼齿轮箱相连的发电机产生电力,通过直升机尾杆上的电线为带动风扇转动的发动机提供动力。

这个新设置允许Bell用尾巴做一些有趣的事情。最引人注目的是,在某些情况下,即使主旋翼在旋转,它们也可以简单地关闭这些风扇——这是传统飞行器不可能做到的。这意味着当直升机降落在地面,主旋翼在旋转时,没有危险的尾桨在人附近旋转。四个风扇可以静止不动,因为地面和直升机之间的摩擦意味着它不需要一个反扭矩系统来防止它旋转。

这项新技术的项目主管埃里克·西努萨斯(Eric Sinusas)说:“转动的刀片不会让任何人受伤。”贝尔公司将其称为电力分布式抗扭矩(EDAT)。他们称这种新型直升机为EDAT演示机。

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传统的旋转尾桨是一个真正的危险:如果一个人与尾桨接触,情况会非常糟糕。例如,疾控中心的一份报告指出,1994年,在阿拉斯加,一名伐木设备经理在“直接走进尾桨”后死亡。2018年,一名海军中尉也以类似的方式死于一架海军陆战队直升机。1993年发表的一份关于美军直升机叶片撞击造成伤亡的分析报告发现,50%的事故是由上旋翼造成的,这意味着另一半事故是由机尾造成的。

这台EDAT机器的尾部电扇是封闭在导管里的,用直升机的话说,这些特征被称为开窗管。欧洲航空航天公司空中客车(Airbus)在将无人机安装在直升机尾部方面有着悠久的历史,可以追溯到1968年。事实上,fenestron这个词来源于一个普罗旺斯法语单词,意思是“小窗户”,正如这段视频解释的那样。尾部旋翼的小窗口增加了安全的因素,希望能让人们更不容易撞到它,或者让旋转的旋翼在事故中撞到地面。

在贝尔的尾部还有更多的技巧,它有四个小窗户,四个电扇。一个普通的转子通过改变旋转叶片的角度来改变它产生的推力——无论它是否被封闭在一个小孔中。但EDAT上的叶片不会这样移动,这使得它们在机械上更简单。Sinusas说:“推力是通过简单地加速或减速,甚至是反转方向来控制的。”这是普通直升机的尾桨做不到的。

事实上,这架直升机可以改变其尾部风扇的速度,甚至有时关闭它们,这意味着它有多响。你跑得越慢,它们就越安静。Sinusas解释说:“叶尖和叶片在空气中穿行的速度是噪音的主要驱动因素。”根据Sinusas的说法,在小型直升机上,尾桨甚至可以比主旋翼更响,这有点出乎意料。

Bell helicopter

在EDAT上,有时那些尾部风扇需要快速旋转,产生大量的推力,但它们并不总是需要在最大rpm时嗡嗡作响。在这种情况下,机器会更安静。令人惊讶的是,当直升机以特定的速度向前飞行时,风扇可以完全静止不动:直升机垂直尾翼产生的空气动力提供了所需的反扭矩,使飞机不旋转。“它比传统的尾桨安静得多,”Sinusas说。

一架尾部不太可能撞人的更安静的直升机有明显的好处,但这样的系统也可以代表未来人们乘坐部分或全电动的空中出租车在城市中飞行的路标。在未来,理想的飞行器将是安静和安全的(甚至可能有一定程度的自治)。贝尔正在研究一种单独的电动出租车概念,名为Nexus 4EX,但其他公司也在研究,其中包括波音(Boeing)和百合(Lilium)。

Sinusas说:“关于全电动飞机有很多宣传。“很明显,EDAT自然将成为一个垫脚石。”

这块垫脚石于去年5月首次升空,从那以后就一直在飞行,他说,“非常成功”。