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圆翼传说——美国XF5U“翱翔薄饼”舰载战役机的故事

来源:安博体育电竞官网下载    发布时间:2023-07-28 06:48:09

  选用圆形机翼的翱翔器,在一般人的形象中,好像只要偶尔出现在人类视角中的不明翱翔物(UFO)。不过,在人类的航空史上,一些巨大的航空先驱者们也从前探究过圆形机翼的规划,并将其付诸实践。尽管现有的机翼现已能够帮忙飞机顺畅升空并坚持翱翔,但对更好的翱翔安稳性和更安全的着陆方法的寻求,促成了圆形机翼飞机规划的诞生和开展。

  1934年6月,美国创造家史蒂文内梅斯(Steven P. Nemeth)试飞一架圆翼飞机的音讯,在报纸上被报导了出来,这位从1929年开端就一向在研讨圆形机翼的航校教练兼创造家,在迈阿密大学的教授和学生们的帮忙下造出的外形共同的飞机,成为了其时的奇闻。因为支撑在机体上的圆翼好像撑着一把阳伞,因而人们给这架飞机起了个别称:“内梅斯阳伞”(Nemeth Parasol)。

  内梅斯先生规划这种飞机的初衷是“满有把握的翱翔”,因为他在担任航校教练时见过了不少翱翔学员因为操作不妥而导致的事端,而“内梅斯阳伞”则会成为初度触摸翱翔的人绝佳的教练机。内梅斯先生在承受记者采访时说道:“这架飞机是如此简略翱翔,以至于从前从未驾驭过飞机的人能够在30分钟内学会操作”

  在试飞期间,内梅斯将飞机停在半空中,在封闭发动机的情况下,圆翼使飞机安稳下来,并“简直笔直”地平稳着陆。小展弦比的圆翼规划,为“内梅斯阳伞”供给了适当优异的“短距起降”(STOL)功能,乃至逾越了其时还在试飞的旋翼机。

  “内梅斯阳伞”成功地完成了试飞,可是这种圆翼规划却未能成为干流机翼规划。原因也非常显着:小展弦比的圆翼规划尽管能让飞机在空中的翱翔姿势适当安稳,却也带来了巨大的翱翔空气阻力:机翼发生升力时,其下外表气流压力大于上外表压力,因而气流会从机翼翼尖翻上来,构成涡流,这个涡流一般称翼尖涡流,是发生诱导阻力的一个很大的要素,使得圆翼飞机只能以极低的速度翱翔,翱翔间隔也会大大缩短。

  1944年.德国一位农场主兼业余工程师阿瑟萨克(Arthur Sack)也在一家飞机制作厂的帮忙下制作出了一架选用圆翼规划的萨克AS-6飞机,可是终究未能成功试飞。

  查尔斯齐默尔曼(Charles H. Zimmerman)是美国的一位非常闻名的非惯例飞机和先进翱翔器的航空规划师,他也是飞机安稳性和操控范畴以及翱翔动力学范畴的专家。除了在航空范畴的奉献外,齐默尔曼还加入了美国国家航空咨询委员会(NACA,美国国家航空航天局NASA的前身)进行太空翱翔方案的前期研讨。他成为了美国历史上第一个载人航天方案——“水星方案”(Project Mercury)的参与者,并领导了美国笔直起降(VTOL)飞机的研讨方案。

  从1933年起,齐默尔曼就开端研讨能够以极低速起飞和着陆的飞机,然后下降飞机对跑道长度的需求。他通过很多的核算和风洞模型测验,证明了圆形机翼能够在低速状态下发生比传统机翼更大的升力。

  1937年,齐默尔曼离开了他作业多年的闻名航空研讨机构——兰利研讨中心,来到了飞机制作商——沃特(Vought)公司上任。在这里,他开端领导圆翼技能验证机——沃特V-173的研发作业。美国水兵对V-173项目非常感兴趣,首要是因为它的短距起降功能非常合适航母舰载机的操作运用。

  V-173选用了非常共同的机翼-机身融合体规划,机身由木头和帆布制成,并具有传统的完全对称的垂尾。在水兵的援助下,V-173装置了两台80马力的发动机和从F4U“海盗”战役机上移用的螺旋桨。巨大,固定的主起落架与小尾轮相结合,使得停放在地上上的飞机具有45度的高仰角。

  1942年11月23日,沃特公司初次在坐落康涅狄格州的机场成功试飞了V-173,V-173的翱翔测验一向进行到1943年,共进行了190次翱翔。期间,在机场邻近的居民屡次目击了V-173的翱翔,因为形状过于奇怪而被居民误认为UFO的工作发生了好几回。

  在试飞过程中,从前驾驭“圣路易斯精力”号飞机完成了人类第一次横跨大西洋翱翔的闻名翱翔员查尔斯林白(Charles Lindbergh)也试飞了V-173,V-173表现出的“令人惊异”的低速功能让他形象深入。简略来说就是,这飞机,太稳了!

  V-173的成功试飞验证了齐默尔曼关于短距/近笔直起降飞机的理论的可行性,他很快提出:根据V-173的规划,机体尺度扩大,改用全金属机身。这就是XF5U-1“翱翔薄饼”。XF5U-1装备了两台1600马力的普惠R-2000双黄蜂空冷星型发动机,与机身融为一体,左右对称安置,驱动机翼前缘两头伸出的巨大的四叶金属螺旋桨。

  XF5U-1的发动机和螺旋桨内部布局示意图,发动机与螺旋桨之间选用了很长的转轴衔接

  怎么对立翼尖涡流带来的空气阻力、提高飞机的翱翔速度与航程,是齐默尔曼团队从V-173验证机阶段就一向在考虑的问题。总算,齐默尔曼想到了一个奇妙的解决方法:让两个螺旋桨朝着翼尖涡流的活动方向反方向旋转!

  “两个螺旋桨的滚动方向正好和翼尖涡流的方向相反。左翼尖涡流是顺时针活动,那么左螺旋桨就是逆时针转。右翼尖涡流是逆时针活动,那么右螺旋桨就是顺时针转,这样一来,螺旋桨的涡流削弱了本来很大的诱导阻力,圆形机翼小展弦比的缺陷就被克服了。XF5U-1舰载机本来展弦比挨近1,其翼尖涡流通过两部螺旋桨涡流的抵消,升阻比能到达展弦比约适当于4的明显作用。”——阮雄《圆形机翼如此重,如此轻》

  作为参阅数据,苏-27战役机的展弦比为3.5,选用三角翼规划的歼-8展弦比为2,战役机的展弦比太小的话,不仅是航程缩短,机动性也会遭到很大影响,这点在歼-8上有着非常显着的表现。而XF5U通过齐默尔曼团队的一番操作之后,飞机的展弦比被人为地明显增大了。齐默尔曼的规划,奇妙地克服了圆形机翼先天的空气动力学缺陷,让这好像无法翱翔的“翱翔薄饼”成为了实际。

  XF5U-1全尺度模型,留意机身左边的三个小孔洞,那就是方案装置机枪/机炮的方位

  齐默尔曼本来方案为XF5U规划卧姿驾驭的座舱,以坚持飞机气动外形的流通,最终在水兵的激烈对立下,仍是决议选用惯例座舱。

  齐默尔曼对XF5U-1的功能做了预估:在8500米的高度上,时速能高达765km/h,续航间隔则是挨近1700公里。不过,到1948年项目撤销,2架制作出来的原型机都未能进行真实的翱翔测验,只是停留在地上测验阶段。

  换装新式大尺度四叶螺旋桨的XF5U-1,螺旋桨选用交织布局,旋转时能够达到相似两组4叶螺旋桨在旋转的作用,然后减轻飞机因为非对称气流而带来的轰动

  美国水兵对XF5U-1的研发非常等待,给予了很多的资金支撑:其时的美国水兵正因为舰队遭受日军神风飞机的突击而感到头痛,因为大型舰队航母担负着“主攻手”的使命,美国水兵希望用小型航母搭载的战役机在舰队头顶巡查戒备,下降日军神风飞机突防的几率。可是,F6F战役机因为太重而无法在小型护卫航母上起降,美军小型航母此刻只能用较为老旧的F4F作为舰载机。水兵关于能够登上小型航母作战的XF5U寄予了很大希望。

  XF5U-1能够带着6挺12.7毫米机枪(方案中能够更换为4门20毫米机炮),两边机翼各带着一枚重454千克的炸弹。重装备、高速、可短距起降,占用空间小......XF5U-1不管怎么看,好像都是一架适当抱负的舰载机。

  在后续的地上测验中,沃特公司的工程师发现,因为气冷发动机内置在机体内,导致发动机很简略过热,尽管在机身前端有两个巨大的进气口,但也无法有用改进发动机过热问题。

  跟着战役的完毕,以及速度更快、搭载兵器更多的喷气式舰载机开端上台,美国水兵也忽然失去了对这种现已花费了太多开支的、共同的圆翼舰载机的需求,“翱翔薄饼”的故事,就此戛然而止。XF5U现已制作出来的两架原型机被要求拆毁,因为机体非常巩固,沃特公司不得不找来挂着大铁球的机械将机体完全锤烂。

  V-173原型机后来被史密森尼学会博物馆出资修正,现在则是保存在坐落美国德克萨斯州达拉斯市的“翱翔先驱者博物馆”(Frontiers of Flight Museum)。

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