旋翼飞行器:亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机,直升机制造巨头起步之作


旋翼飞行器:亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机,直升机制造巨头起步之作
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从上世纪二十年代末到到1941年秋季 , 亚瑟·M·杨(ArthurMYoung)先生已经在他位于宾夕法尼亚州的农场中测试了将近十三年的模型直升机 。 经过这样一段时间对于直升机技术的研究 , 尤其是无数次的失败 , 杨积累了大量的直升机设计技术 , 其中尤其值得称道的就是他为直升机旋翼打造的“稳定杆”(StabiliserBar)系统 , 这个当时看起来并不起眼的玩意后来成就了贝尔最为经典的两桨叶跷跷板式旋翼系统 。
可惜在那时 , 很多飞机制造公司还没有准备好涉足直升机行业 , 所以当杨拿着他认为一定会引起制造商兴趣的直升机设计方案志满意得地向各大飞机制造商推销的时候 , 他才发现这些制造商似乎都没有表现出太大的兴趣 , 这一度让他非常灰心 。 事情的转机发生在杨的某一位朋友造访贝尔飞机公司之后——当这位朋友将杨的直升机方案转达给贝尔飞机公司的管理层之后 , 他们表现出了显著的兴趣——双方约定在1941年9月3日针对这种直升机方案进行一次演示探讨 。
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△巴特·凯利帮助亚瑟·杨安装编号“1”的“模型30”直升机的传动系统
虽然从如今的资料中很难浮现此次演示探讨的细节 , 但是毫无疑问肯定是相当顺利的 , 因为在此次碰面之后不久 , 贝尔飞机公司的负责人拉里·贝尔就和亚瑟·杨及时签署了一份合作协议 。 按照协议 , 1941年11月24日 , 亚瑟·杨带着他的助手巴特·凯利进驻贝尔工厂 , 开始监管他所给出的直升机方案的两架原型机的制造工作——这种原型机所代表的当然就是本文的主角 , 也就是被贝尔飞机公司内部称为“模型30”(Model30)的直升机 , 下面请看正文 。
稳定杆的首次“实战”应用——贝尔30直升机设计特点
“模型30”(也常常被简称为“贝尔30”直升机)从现代人的目光来看 , 可以说是一种相当粗糙的直升机 , 其机身结构由焊接钢管组成 , 宽度相当大的四根撬式起落架分布在机身的前后左右侧 , 其管材为直径3英寸的铝合金管 。
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△贝尔30直升机的俯视示意图 , 从图中可以感受到该机的起落架宽度实在有些过分了
该机的发动机采用的是富兰克林(Franklin)六缸水平对置气冷式发动机 , 其出轴功率为160马力 , 发动机通过钢管支撑结构竖直安装在座舱的后方 。 两桨叶主旋翼系统的桨毂则通过万向接头安装在旋翼传动轴的顶端 。 在旋翼桨叶的下方 , 杨设计的稳定杆系统被按照恰当的角度刚性固接到旋翼桨毂系统中 。
稳定杆在旋翼系统中的作用有点类似于惯性轮(FlyWheel) , 它能够在一定程度上保证旋翼桨叶稳定保持在一定平面内 , 并且不受到机身运动的影响 , 从这个层面上解决了早期直升机旋翼系统稳定性的问题 。
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△贝尔30直升机“稳定杆”安装位置如图所示
主旋翼的转动是通过一套离心式离合器(CentrifugalClutch)和一套两级行星传动系统(Two-StagePlanetaryTransmission)实现的 , 其转速减速比为9:1 。
旋翼的桨叶采用的是对称翼型设计 , 基础结构为实木 , 不过在翼型前缘部位加装了钢条来充当桨叶的大梁 。 两桨叶的尾桨系统挂载在一根从机身尾部延伸出去的细长钢管的一侧 。
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△从一个贝尔早期的飞行测试录像中可以看到编号“NX41867”的直升机还采用过3桨叶尾桨的设计
另外 , 值得一提的是 , 在贝尔“模型30”直升机的操纵系统设计中 , 亚瑟·杨还有考虑采用“手脚并用”来操纵直升机 , 所以在该机上能看到罕见的用受操纵的直升机尾桨偏航操纵系统 。


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