全球軍武大賞 蘇聯也曾研製過類似支奴乾的雙旋翼直升機，但最終卻以失敗告終，雙旋翼縱列式直升機為甚麼那麼難造【那是為甚麼】

一說到軍用直升機 大家第一個想到的應該是UH-60黑鷹 或者是AH-64阿帕奇 這種只有一個主旋翼的直升機 確實是人們的固有印象 但除此之外 還有雙旋翼的直升機 例如美製的CH-47支奴幹直升機 此前蘇聯也曾嘗試過研製縱列雙翼直升機 製造出來了後來的雅克-24 但最終該型號並沒有投入生產 今天我們就來聊一聊 雙旋翼直升機有什麼好處 蘇聯的雙旋翼直升機計劃又為何會破產 首先我們需要弄清楚 雙旋翼直升機的優勢在哪裡 為什麼美國和蘇聯不惜花費大量資金 都要研製它 簡單來說 雙旋翼縱列式直升機 其機身前後各有一個旋翼塔座 兩副旋翼分別安裝在兩個塔座上 並且兩副旋翼需要完全相同 旋轉方向則需要完全相反 只有這樣才能讓飛機保持平衡 這也是縱列式雙旋翼直升機最大的難點 通常情況下後旋翼還要稍高於前旋翼 因為從氣動佈局上來看 前旋翼的尾窩會對後旋翼產生氣動幹擾 因此便會導致後旋翼 處在非常不利的氣動環境中 所以為了使後旋翼在前旋翼尾窩中正常工作 氣動幹擾就必須減少到最低程度 將後旋翼提高一些 就能很好地解決這個問題 而飛機的縱向操縱 則通過主旋翼插動總距變化 使主旋翼拉動改變來進行 滾轉操縱則由週期變距 使拉力產生橫向傾斜而得到 而高度操縱 則由主旋翼總距改變來完成 利用插動週期變距 使兩主旋翼拉力插動橫向傾斜 以達到航向操縱目的 由於後旋翼在前旋翼的尾窩中工作 這就是震動、膠變載荷、噪聲 以及功率損失的重要根源 一般來說 縱列式旋翼結構只適閤中型和大型直升機 這種結構式的直升機的突出優點 是縱向重心範圍大 因此可以將機身設計的比較龐大 雙旋翼縱列式直升機的明顯缺點 就是結構過於複雜 難度極高 縱列式直升機 其俯仰慣性和滾轉慣性較大 機身氣動力矩不穩定 偏航操縱效率較低 這些都會對直升機的操縱品質產生不利影響 縱列式直升機尾面佈置的主要問題 是如何克服飛行時的橫側動不穩定運動 即所謂的荷蘭滾 出現這種不穩定運動的主要原因 其實是航向靜穩定性不足 上反效應過大 而反滾轉阻尼不足 與單旋翼直升機相比 縱列式直升機的結構緊湊 所以航空母艦大多使用縱列式直升機 縱列式直升機抗側風能力強 在大風作用下有較大的操縱餘量 從安全統計資料表明 縱列式直升機的事故率 明顯低於單旋翼直升機 總事故率和事故所造成的災難都低得多 懸停時 縱列式直升機由於其較大的俯仰阻尼 以及較大的操縱功效 其縱向操縱品質優於單旋翼直升機 而另一方面 由於其較低的偏航阻尼 和較大的偏航和滾轉慣性 其橫向操縱品質差於單旋翼直升機 潛飛時 縱列式直升機具有較大的迎角不穩定性 另外 兩副旋翼之間的氣動力的幹擾 在縱列式直升機的操縱品質上會產生一些影響 縱列式直升機有兩個縱向佈置 以及轉向相反的主旋翼 而龐大的機身是這種設計所固有的特性 因為有兩個主旋翼要安裝在機身上 由於利用插動拉力來平衡直升機的俯仰 所以縱列式直升機還有縱向重心範圍大的特點 後旋翼在前旋翼的尾窩中工作 這就是震動 交變載荷 噪聲和功率損失的根源 俯仰慣性的滾轉大 不穩定的機身氣動力矩 以及偏航操縱功效低 都對直升機的操縱品質不利 後旋翼機架使結構重量增加 這種構型自平衡主旋翼扭矩 並不需要吸收功率的圍槳 但是旋翼和旋翼的氣動幹擾損耗 吸收了差不多同量的功率 總的來說 在相同升力時 縱列式雙旋翼直升機的結構更加緊湊 載重量大 折疊後直升機尺寸小 具有很高的懸停效率 在懸停時抗側風擾動能力較強 更適合海上艦載使用 而且可靠性、安全性、生存率 都比常規的直升機要高出許多 1951年9月 約瑟夫·斯大林與高級航空設計師 舉行了一場高級會議 隨後蘇聯發布了兩項直升機設計規範 試圖加快蘇聯直升機的研發 米爾設計局要求被設計一架 可以搭載12人的中型直升機 便有了後來的米-4 而亞歷山大·雅克涅夫所領導的 雅克涅夫設計局 則被要求設計一架 可以搭載24人的大型直升機 而且兩種類型的原型機 都必須在一年內試飛 國家研究機構 將這兩個項目提供無限支持 隨後 雅克涅夫設計局製造了兩架原型機 用於飛行測試 另外還製造了一架 用於靜態和動態地面測試 而這兩架原型機 便衍生出了後來的雅克-24 1952年7月3日 雅克-24的第一架原型機試飛 該機安裝了兩臺1700馬力的 石維佐夫ASH-82V新型發動機 並且採用了與後來支奴幹相同的 縱列式雙旋翼佈局 由於這種設計在當時過於先進 在直升機中更是並不常見 因此很快就獲得了 會飛的火車車廂的綽號 發動機和傳動系統 與已經經過驗證的單引擎米-4相同 但雅克-24的成功率較低 它的發動機連接在一起 每個發動機都可以驅動 一個或者兩個旋翼 這樣的佈置導致機身劇烈震動 在問題得到部分解決後 新型直升機被蘇聯空軍訂購 1955年7月 雅克-24在圖西諾首次向公眾展示 雅克-24直升機的兩副四片槳葉 分別裝在前後兩個塔座上 由兩臺獨立的 1700馬力發動機進行驅動 採用的是四點不可收放式起落架 但是有相關的油氣減震設計 從性能上來講 雅克-24是一款不可多得的直升機 其可以搭載4噸重的貨物 或者搭載30名全副武裝的士兵 非常適合用於較長距離的人員 或物資運輸飛行 並且發展出了民用版本 看上去前景很好的雅克-24 實際上只生產了幾十架就停產了 能夠留到今天的雅克-24直升機 更是屈指可數 究其原因 還是由於蘇聯時期 對於縱列雙旋翼直升機的研究程度不夠 不成熟的技術 使得它的可靠性並不太高 經常出現意外事故 再加上米六這樣常規佈局的 大型運輸直升機 已經贏得了軍方的青睞 導致雅克弗列夫設計局 對雅克-24直升機 失去了繼續發展下去的耐心 如此一來 也使得蘇聯 縱列雙旋翼直升機項目 走到了盡頭 在同一時期 美國的縱列雙旋翼直升機項目 如H21 H25直升機 都在艱難發展 也曾面臨了沒有訂單 或者訂單過少的尷尬情況 後來也是經過十餘年的發展 技術不斷成熟後 才推出了 CH-46海上騎士 CH-47支奴幹直升機 新技術的成熟也是需要時間的 支奴幹直升機的軍用和民用版本 總計生產超過了1000架 除了美國之外 日本 澳大利亞 阿根廷等十多個國家 都裝備了這款飛機 可惜的是蘇聯的雅克-24項目 並沒有繼續下來 如果能夠繼續發展的話 恐怕也不失為一款經典的直升機 可是歷史沒有給雅克-24機會 支奴幹的成功也表明了 這樣的縱列雙旋翼直升機 是比較受歡迎的 與其說競爭對手米-6打敗了雅克-24 不如說是雅克弗列夫設計公司 自己把雅克-24的前途給葬送了 那麼美國的支奴幹 又是怎樣的一條發展路線呢 CH-47支奴幹直升機 是由美國波音公司研發並製造的 一種多功能雙引擎 雙螺旋槳中型運輸直升機 其雙旋翼縱列式結構 剔除了一般直升機的尾部垂直螺旋槳 允許機體垂直升降 該機型在1958年研製 設計要求能將2.7噸物資 運到185公里外 並重新搭載1.35噸物資 不補加燃油飛回原出發點 或者能在機外吊掛7噸物資 飛到37公里外的地方卸下 並不加油返回原地 CH-47A型在1963年開始裝備美軍 後來又發展出了BCD型 目前仍在進行現代化改裝 CH-47型直升機是美軍主要的運輸直升機 也是唯一的中型運輸直升機 目前裝備最多的是C型和D型 其中CH-47D型是美國陸軍 21世紀初空中運輸直升機的主力 支奴幹直升機機組成員三名 機身長15.5米 旋翼直徑18米 最大起飛質量22,700公斤 巡航速度259公里每小時 航程560公里 續航時間2.2小時 武器是兩門70毫米機關炮 裝載質量10,800公斤 短形截面的機身頭部是駕駛艙 中段是長9.15米 高1.98米的大型主艙 就像火車車廂一樣 可以裝載44名士兵 27名傘兵或者24副擔架 地板上設系流點91個 可以一次性運輸一套戰術地對地導彈 或者兩輛吉普車 為此機尾是尖座跳板的向下翻的貨倉門 裝卸極為方便 支奴幹直升機還裝備了 AV-ASH137多普勒雷達 具備地形跟蹤 地形迴避 空對地測距和地形顯示功能 導航設備有全球定位系統 地形參考導航系統和航向姿態參考系統 另有激光雷達導彈告警系統 脈衝幹擾器 幹擾物 夜光彈發射器 和抗幹擾無線電臺 此外還配有前視紅外裝置 和數字式移動圖形顯示儀等 在越南戰爭中 CH-47主要是用於為陸軍部隊 運送兵源物資 尤其在為炮兵調送火炮 到不便進入的複雜地帶 為前線運送油料 另外一次可以外調兩個 大約500加侖容量的軟油箱 和回收進降或者是受傷在外的直升機 一次可調一架UH-1直升機 因此在使用方面是廣受好評 在越南南方 當它以200公里每小時的速度 全速低空飛行時 基本是不需要別的飛機護航的 在1991年海灣戰爭時 有163架支奴幹直升機 被部署到了西南亞 組成了10個中型直升機連 這個數目佔美軍裝備量的47% 支奴幹常常是美軍在作戰時 唯一一種能夠在寬闊地域上 運送重型貨物的直升機 其載重量和速度 為美軍提供了 優於其他國家陸軍的作戰能力 在海灣戰爭的地面作戰中 第18空降師執行的側面機動 就是以支奴幹作為重要支撐的 僅在一天作戰中 支奴幹就運送了大量彈藥 和13萬加侖的燃料 同時在兩小時內 建立了40個相互獨立的 燃料彈藥補給點 從而為第二天的總攻做好了準備 支奴幹除了提供給美軍使用外 還出口到了十多個國家 1986年波音公司授權日本川崎重工 生產CH-47D 日本仿製的支奴幹 採用了川崎重工生產的 T55K-712發動機 配備陸上自衛隊和航空自衛隊 其中陸上自衛隊的版本 油箱增加了容積以增加航程 並在機鼻加裝了氣象雷達 總的來說 CH-47支奴幹直升機 由於縱列式直升機構型獨特 擁有強悍的運輸性能 而且可靠性高 主要用於戰術運輸 客運 醫療 搜救等任務 越來越受到各國的重視 並在戰爭中頻繁使用 其載重量大 空間尺寸小 利於艦載 同時具有很高的懸停效率 是大型運輸機的最佳選擇 而比支奴幹早發展十年的 蘇聯雅克-24 則遺憾地離開了歷史舞臺 靜靜地躺在直升機博物館裡 此後再也不會被人們想起了 大家認為 如果蘇聯沒有放棄雅克-24 現在能夠和支奴幹一較高下嗎? 歡迎在評論區留言討論 我是大斌 我們下期再見