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费尔雷旋翼机能悬停 飞得快为何黯然落幕

457人参与 |时间:2021年03月19日 10:47 |百度已收录

写在前面

工程师说它是航空革命,是未来之光;商人们一分一厘地算着利润,期盼着它的成功,却又不愿冒险注资;政客们则抠着“发展”、“扩张”这类字眼,吵嚷着要压缩预算、削减投资。它完成了原型制造、技术验证、飞行测试,凭借着优异的性能证明了其设计的杰出,然而,政客的博弈和商人的短视最终将其彻底摧毁,埋葬于历史洪流之中。它就是“费雷尔旋翼机”,英国航空工业曾经的璀璨明星。

费尔雷旋翼机(Fairey Rorodyne)是一型大型复合式自转旋翼机,它由费尔雷航空公司于上世纪五十年代研制,意图用于商用和军用航空。这架创造当时直升机飞行速度世界纪录的新颖飞行器配备了独特的桨尖喷气驱动式旋翼系统和两侧分列式推进螺旋桨。既可以像直升机一样垂直起飞和悬停,也能像螺旋桨飞机一样高速前飞。听起来很酷,甚至有点像 X或者V-22对不对,但是,要知道,该机的前身(也即是技术验证原型机)在上世纪四十年代就完成了试飞,其自身也在五十年代完成了试飞,而V-22鱼鹰的前身XV-15首飞都已经是七十年代末期的事了。

六十多年过去了,再看到它的照片,读者们也许只有一种感觉——这是一架看起来很大的造型奇特的旋翼飞行器——它所有的荣耀与质疑、成就与缺憾都已被往日的尘埃所覆盖。本文就将拉开岁月之窗,重现费尔雷旋翼机的发展之路,与诸君共赏。

发展历程

FB-1 费尔雷旋翼机的前身

费尔雷旋翼机的构想自二战结束就开始了。当时,富有远见卓识的费尔雷航空公司领导者认为他们不能继续只盯着军方项目了,为了公司的可持续发展考虑,他们必须部分转向商用航空领域。在当时,大型客机领域的竞争已经较为激烈,费尔雷公司多番考虑之后,决定开发一种能够在城市中心之间来回飞行并运送乘客的旋翼类垂直起降飞行器,这种飞行器不需要像列车一样铺设又长又贵的城际轨道和各种基建设施,经济性显著。而且,该机同样也能用于军用航空,它的内部有效载荷可达8吨,也能执行外挂任务,外挂载荷可以更重。

图——费尔雷旋翼机的内部空间展示

既然已经决定生产一型商用“直升机”,费尔雷公司很快就采取了行动——他们决定先打造一架“概念验证”原型机,费尔雷自转旋翼机“FB-1”。

图——费尔雷FB-1采用了特殊的非对称布局——它两侧都有短翼,但是只有右侧配备了推进螺旋桨,高速前飞时候,推力不对称产生的力矩由水平安定面的襟翼来配平

在低速飞行的时候,费尔雷原型机能够像直升机一样飞行,若要进入高速飞行,其旋翼总距将会被降到很低的程度,因此其功率(扭矩)输入也得以大幅减小,整个主旋翼将进入类似于“自转飞行”的状态,发动机的功率几乎全部供给加装于机身两侧的短翼上的螺旋桨,借此,费尔雷旋翼机的前飞速度远超过同时代的直升机,并且创下了当时的直升机前飞速度世界纪录——200千米/时。显然,费尔雷的原型机取得了巨大的成功,英国军方也对其出色的性能数据表现出了极大的兴趣,认为它比韦斯特兰/西科斯基联合研制的蜻蜓以及布里斯通的悬铃木直升机都要更好,意图其部署到了马来亚。

费尔雷原型机的动力系统采用的是艾尔维斯的星形发动机,该发动机通过传动系统同时为主旋翼和位于右侧短翼翼尖的单个推进螺旋桨提供动力。在低速飞行和悬停的时候,推进螺旋桨主要作用是平衡主旋翼的反扭矩,在高速情况下,它就主要提供前飞推力。1948年的时候,这架创造世界纪录的原型机在一次主旋翼失效的故障中坠毁了,机上乘员全部遇难。为了定位和解决事故原因,费尔雷公司难以按照与军方约定的时间推进生产任务,因此英国国防部最终取消了此前签订的6架FB-1的订单。

第二架FB-1原型机随后被研制了出来,旋翼系统经由大幅改动,变成了桨尖喷气驱动式旋翼。主要改动有:

将三片桨叶的主旋翼改成两片桨叶的桨尖喷气驱动式旋翼系统;

单个推进螺旋桨的设计被摒弃,改成两侧短翼上各挂载一个,总计两个推进螺旋桨

所有的这些改动都是为了最终完成“费尔雷旋翼机”而进行的,因此,这第二架原型的测试重点就是高效操纵系统和桨尖喷气的性能研究。在费尔雷旋翼机主旋翼系统开始测试的时候,该原型机就退役了,目前存放在伯克郡航空博物馆中。

图——第二架费尔雷FB-1旋翼机除了没那么大之外,已经很接近最终的费尔雷旋翼机了

费尔雷旋翼机惊艳登场

在针对2号原型机的大量测试之后,费尔雷公司制造了第一架(当然也是唯一的一架)费尔雷旋翼机演示验证机,这架能够搭乘40名乘客大型旋翼机在1957年完成了首飞,并在1958年成功完成了从悬停转向前飞的测试。驱动该机飞行的两台纳皮尔伊兰涡轮发动机,挂载在两侧的短翼下方。主旋翼的桨尖喷气是由装备在两侧发动机上的压缩机提供的(每个发动机配备一个压缩机,这样可以使得即便单发失效,另一个发动机也能独立驱动旋翼)。实际测试表明,在单发关闭的情况下,单一发动机确实能够维持主旋翼的转动。

此外,对于已经进入高速飞行的费尔雷旋翼机而言,即便主旋翼桨尖喷漆装置彻底失效,它也能够凭借主旋翼自转的特点,安全完成自转下滑着陆。这也是自转旋翼机的安全性比常规直升机更好的原因。在长达四年的飞行测试中,该机实现了在超过100公里的航道内以超过300公里/时的速度飞行的世界纪录,它从伦敦经由布鲁塞尔飞往巴黎所需的时间仅有传统直升机的一半。

图——初亮相的费尔雷旋翼机吸引了众多的目光,得到了巨大的赞誉

遗憾落幕

尽管最初不少商业航空公司和军方都对该机表示出浓厚的兴趣,但是随着投资的逐步缩减,该项目最终还是于1962年下马了。这架兼具创新型和实用价值的飞行器的失败是有多种原因的,一层一层原因的累加最终压垮了艰难支撑的费尔雷公司。在所有的原因中,最主要的原因还是当时的英国政府坚持把当时充满创新活力的航空公司合并成了几个庞大臃肿、内部矛盾激化的大集团,而随着时间的推移,军方用户和商业用户的兴趣也逐步下降。所有这一切都意味着投资的逐步减少,直到费尔雷公司无法继续支撑项目的运作。

图——展览中的费尔雷旋翼机

很多媒体和资料都曾宣称导致该型旋翼机失败的主要原因是桨尖喷气旋翼的巨大噪音,事实上,这可能只是英国政府的某种“开脱”而已。毕竟该机进行过无数次的飞行测试,包括在伦敦上空的多次持续飞行,然而当时的政府并未受到过任何关于其噪音的投诉。此外,从1955年到1958年,桨尖喷气旋翼的噪音水平已被费尔雷公司从113分贝降低到了96分贝,比当时的地铁还低,更别说费尔雷公司仍在持续进行进一步的降噪设计工作。所以,所谓的“噪音导致失败”只不过是某些政客为了掩饰其决策的失败而找来的借口而已。

1962年之后,该机作为政府的资产,被彻底分解并摧毁。在某种程度上,这可谓是辉煌一时的英国独立航空工业的墓志铭,最终费尔雷旋翼机所残留下来的仅有一套主旋翼支承、一台纳皮尔伊兰发动机和一片桨叶和一小段机身,如今陈列在约维尔直升机博物馆中。

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