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欧直公司未来十年的发展将引人瞩目百家棋牌官

2019-09-13 00:39

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[据英国《飞行国际》2010年2月26日报道]一年前,西科斯基公司以其X2先进旋翼概念验证机在Heli Expo中成为了展览的焦点,X2至今为止已经达到了106节的前飞速度,西科斯基希望这个速度逐步增加,到今年年底达到250节。

  自1939年西科斯基公司推出第一架实用的直升机VS-300以来,随着直升机气动、旋翼、材料、航电、飞控、发动机等技术取得长足的进步,带来直升机整体性能的提升。目前直升机的飞行速度可达到300千米/时,空重比0.5,振动水平降至0.05g,内部噪声低于85db,使用寿命可达数千小时。当前直升机研发在注重基本功能性能的同时,其竞争力主要体现在保障性、经济性、舒适性等综合性能上,如中法联合研制的直15/EC175直升机对市场的宣传词“宽敞、舒适、安全”是现代直升机研发理念的最佳体现。

百家棋牌官网 2 资料图:直-15合作项目在法国称作EC175 摄影:门广阔 新浪独家图片,未经许可不得转载。

X3复合直升机验证机

欧直公司作为西科斯基公司的主要竞争对手,在2009年中的财政收入几乎与西科斯基公司一样——约为63亿美元,在今年的航展上重整旗鼓,展示了他们的实验室内的多项新技术,并承诺在今后的10年内,每年启动一个新技术验证机或升级项目,其中可能包括高速直升机项目,用于对X2发起挑战。

  直升机的独特功能体现其在航空器中的优势,但自上世纪70年代,直升机在飞行性能、噪声控制等方面并没有突破性的进展,现代直升机仍存在三个不可回避的缺点:一是速度低、二是噪声大、三是振动大。如果这些问题得到解决,直升机将是完美的飞行器。造成这些问题的原因是直升机构型决定的,旋翼是直升机的唯一升力面,同时又是操纵面,其设计已接近物理学极限,旋翼桨盘面必然会出现升力不对称的现象,即直升机飞行时前行桨叶和后行桨叶的气动状态是不一样的,出现后行桨叶失速、前行桨叶马赫阻力以及回流区,这种现象导致直升机不能高速飞行和并产生较大振动和噪声。此外,直升机发动机排放物引起环境污染也是一个需关注的问题。

  据欧洲直升机公司网站2011年3月4日报道,为了兑现其通过创新来改进旋翼机操作性能、效率和维修性的承诺,欧直公司将在2011年直升机博览会上公布其最新型直升机以及一项对现有生产线全面的改进计划。

[据英国《飞行国际》2011年2月25日报道]欧直公司在对X3复合直升机验证机进行了3个月的升级工作后,即将于本月开始第二阶段飞行试验。

2010年,欧直公司的首席执行官Lutz Bertling承诺在第三季度将完成两个机型首飞,并将于2011年的Heli Expo上展示其飞机。公司计划在未来5年内在技术上投资17.5亿美元,包括先进人机环境亲和技术,Bertling称该技术在2015年后将成为关键性的卖点,可有效减少机组人员工作量,提高乘坐舒适性。

  从目前技术状况看,要同时解决这些问题,技术难度很大,只能分别去解决。对解决速度低的问题,目前有一些新构型直升机的发展,称之为高速直升机。对降低噪声和发动机排放物污染,这类直升机称之为绿色直升机。振动问题由于结构动力学分析技术和主动控制技术的发展已基本得到解决。

  新型直升机将于3月6日展览开幕首日在由欧直公司总裁兼CEO鲁兹·伯宁主持的一个仪式上公布,与多个客户签订的协议也将一并宣布。欧直公司生产线增强计划将涉及其直升机家族中的众多型号。所有的改进都是为了显著增强这些直升机的成本效益、任务能力和操作性。

X3概念验证机于2010年9月6日首飞,12月达到了180节的真实空速。第一阶段的试验还达到了12500英尺的飞行高度以及60°的爬升角。X3的技术目标为220节的巡航速度,这个速度比西科斯基公司的X2要低。但欧直公司总裁鲁兹·柏宁相信X3将在生产性方面取得胜利,其具有更“合算的速度”。这表明欧直公司的X3未来将会投入民用市场。X3技术首次应用的型号将在6年内完成,并定位为EC225的替代机型。

在噪声技术领域,欧直称其双后掠“蓝边”主旋翼桨叶将降低桨涡干扰,提供被动式的降噪效果。公司早在1998年就已经开始这项技术的缩比模型风洞试验,2008年在一架5片桨叶的EC155上进行了“蓝边”的飞行试验,积累了75个飞行小时的试验数据。

  随着直升机的广泛应用,用户及公众对直升机的使用会提出更高的要求,因此提高速度、降低污染成为直升机专家必须解决的问题。在可以预见的未来,直升机的市场竞争必然由“用户满意”进入“用户和公众满意”时代。

  伯宁表示:“我们对于创新持续不断的投资已经转化为最新的产品,同时也使已有机型得到了显著的改进。将为客户提供能力更强的产品,并进一步增强我们和客户的竞争力。”

X3验证机上使用了很多现有机型的部件,包括AS365的机身、EC155的主旋翼、EC175的主减速器,发动机则使用RTM322 。

从2005年开始,欧直公司开始对其称为“蓝色脉冲”的压力控制桨叶襟翼系统进行飞行试验。欧直公司说,他们在一架4片桨叶的EC145桨叶后缘布置了3个襟翼单元并进行试验,证明其完全消除了直升机在下降过程中的“拍击噪声”。

  高速直升机

  欧直公司展台上摆放的是其经过改进的直升机之一——单发AS350 B3e公务/要员运输型直升机。这款“松鼠”系列升级型直升机采用功率更大的透博梅卡“阿赫耶”2D涡轴发动机,装有一部新一代数字FADEC(全权限数字发动机控制)和一台用于环境监控的发动机数据记录仪。为了改进操作性,AS350 B3e改进了内部设计,并对尾桨进行修改。该机可在最大起飞功率状态下飞行30分钟,也可在不增加额外重量的情况下选装发动机过滤器来应对沙尘和冰雪飞行条件。AS350 B3e计划今年夏天取得适航证,年底前开始交付。

西科斯基也通过其新建的西科斯基创新部,一直投资研究主动旋翼桨叶技术,X2技术验证机也是该部门的成果。西科斯基公司的总裁Jeff Pino说,他们的“任务适应旋翼”项目的成果相当于在驾驶舱内设置一个“开关”,使飞行员可以选择噪声、速度或升力进行性能优化。

  高速直升机是指保留直升机的飞行特征,且巡航速度达400~500千米/时的直升机。目前直升机的巡航速度一般在200~300千米/时,显然,与目前的直升机相比,其运输效率及机动性有非常大的提升。

  作为欧直公司最新的直升机产品,EC175的全尺寸模型也将成为本次航展上的亮点,参展的是其石油/天然气运输构型。两架EC175原型机的飞行测试已经超过100飞行小时里程碑,验证了该机出色的操纵品质和低内部振动水平。EC175是欧直同中国航空工业集团公司联合研制的7吨级直升机,初始生产型目前正在欧直公司位于法国马里安工厂组装。首次交付计划在获得产品合格证后于2012年开始。

西科斯基创新部已从国防预研项目局获得了一份16个月的初期合同,该合同价值590万美元,是主动旋翼系统的研究及验证项目的一部分,该项目将分为三个阶段进行。

  作为直升机技术的领头羊,美国自上世纪五六十年代就开始对高速直升机进行探索,欧直、俄罗斯直升机公司近期也在积极跟进,典型的研究项目有:

  本次展览的欧直公司展台上还将出现一架EC130 B4紧急医疗服务型直升机和一架EC135公务/要员运输型直升机。

在长期规划上,Bertling说欧直公司已经选择了其首选技术,将与西科斯基公司的X2在飞行速度上机型竞争,欧直公司将其称为“扩展业务范围”。

  贝尔533高性能研究直升机,1962年,在YUH-1B基础上,在机身增装空气动力整流罩,采用代弯度的垂尾给尾桨卸载,采用倾斜的旋翼轴。在机身两侧安装小的后掠机翼、安装2台涡轮喷气发动机。经过3阶段的试飞,1969年5月,平飞速度达到509千米/时。

  X3复合式直升机验证机将是欧直公司在本次展览上的另外一个引人瞩目的元素,该机已经在首阶段飞行测试中达到了180节(333千米/时)的平飞真空速。第二阶段测试将在下月开始,目标是巡航速度超过220节(407千米/时)。X3是欧直公司创新路线图中的一个关键组成,其操作费用、续航时间和任务成功率都直接依赖于最大巡航速度。与传统构型相比巡航速度增加超过50%、寿命周期费用上升低于25%,X3对于消费者来说将成为一个生产性极高的解决方案。

Bertling称:“我们正在参与欧盟的倾转旋翼机研究,但我们也没有放弃我们自己想做的事。我们已经对未来需要的技术做出了选择,并且我将能活着目睹这些技术的应用。”

  洛克希德186高性能刚性旋翼研究直升机,军方编号为XH-51A,1962年,该机减阻设计方面采用了外蒙皮埋头铆接,机身采用埋头密封铆接。旋翼轴前倾6度,全收放起落架。该机左侧安装一台涡轮喷气发动机,机身两侧安装悬臂式单翼。1967年6月,平飞速度达到487千米/时。

  欧直公司还将在展览上公布其它创新方面的信息,包括升级“蓝色直升机”(bluecopter)技术项目,以及扩展训练和后勤服务细节。(中国国防科技信息网 中国航空工业发展研究中心 褚世永)

  西科斯基S-69ABC旋翼机研究机,1964年西科斯基公司公司开始研究ABC旋翼系统,它是由2副共轴反向旋转的刚性旋翼组成,利用前行桨叶的气动升力,消除后行桨叶的失速,提高旋翼系统的升阻比和高速飞行性能。同时取消尾桨系统。在尾部安装推进时螺旋桨。通过不停的改进,1982年,平飞速度达到445千米/时。

  西科斯基S-72旋翼系统研究机,1973年,该机为单旋翼带尾桨式布局,装有辅助机翼和固定翼飞机那样的尾面,2台涡轴发动机在机身上部,机身两侧装有2台辅助涡轮风扇发动机,后三点起落架。后采用新设计的X翼代替传统旋翼,该验证机按直升机的方式进行起飞和悬停,然后转变为固定翼机飞行,1985年,平飞速度达到463千米/时。

  皮亚塞基X-49“速度鹰”新概念验证机,以西科斯基的H-60机体为基础加装推力涵道螺旋桨,机身两侧增加机翼,翼面上同时装有襟副翼。2007年实现首飞,期望平飞速度超过370千米/时。

  俄罗斯米-X1、卡-92新概念验证机,2008年,俄罗斯直升机公司公布了高速直升机方案,卡-92是一种刚性共轴旋翼带尾部推进共轴螺旋桨构型的技术验证机,米-X1由一副旋翼和一副安装在尾部的推力矢量螺旋桨的技术验证机。但未见最新的进展报道。

  以上对高速直升机的研究成果大部分因操纵、振动、重量效率、使用效费比等问题,没有走向实用,但其单项技术在现代直升机设计中得到了广泛的应用,提升了常规直升机的技术水平,为高速直升机的进一步发展打下了良好的基础。

  走向实用的高速直升机

  随着直升机技术和计算机控制技术的发展,对以前探索高速直升机存在的一些难题逐步有了解决的途径。目前看到的可能走向工程实用的高速直升机有美国西科斯基公司的X2,欧直公司的X3。

  以XH-59A ABC旋翼验证机为基础,2005年,西科斯基公司开始宣布进行X2项目的研制,研制了2架技术验证机。该机采用共轴反向旋转旋翼系统,尾部安装由传动系统驱动的推进器,并采用电传操纵技术和振动主动控制技术解决操稳和振动问题。西科斯基公司分四个阶段完成了X2的飞行测试,第一阶段,在没有推进器的情况下,飞行速度达到40节;第二阶段,在验证机上安装6片桨叶的尾推进器,飞行速度达到106节;第三阶段,对桨毂、起落架、上座舱等加装整流罩,降低阻力,飞行速度大180节,第四阶段,2010年9月15日,飞行速度达到250节(463千米/时),发动机功率还有20%的储备。

  2010年10月20日,西科斯基公司宣布应用X2技术,自筹经费研制2架S-97“袭击者”原型机,进行设计、生产和飞行试验,竞争美陆军的武装空中侦察机项目(AAS),该机将容纳6名乘员,并可携带武器,目标巡航速度220节。预计2018年完成研制工作。

  2008年1月,欧直公司开始X3高速长航程混合直升机技术验证机的试验工作。该机使用了“海豚”AS365N3 的机体,EC155的5片旋翼系统,EC175的主减,RTM322发动机,在机身两侧的短翼末端安装一对5叶螺旋桨,并由主减速器通过传动系统驱动,以平衡反扭矩并提供前飞推力。旋翼和螺旋桨的动力可以分离。机身短翼能够提供升力为旋翼卸载。2010年9月6日首飞;2010年11月9日,飞行速度达到180节;2011年5月12日,飞行速度达到232节(430千米/时),使用了不到80%的可用功率。2012年6月,X3到美国进行了巡展和飞行表演,并开始向用户推介。

  欧直公司声称公司的目标不是要提高速度,而是要提高投产使用能力,认为达到高速要求将需要付出很大的成本代价。对生产型的高速符合是直升机来说,欧直给出与传统的直升机相比,使用成本和购机成本不得超过25%和20%的上限。欧直公司期望在2020年这种直升机将投入使用。

  V-22是倾转旋翼机,外形与常规的固定翼飞机差不多,有机翼和尾翼,还有升降舵、方向舵和襟翼。旋翼和发动机组件安装在机翼两端,该组件可在水平和垂直的位置之间转动90度,可以以直升机和固定翼两种方式飞行。从严格的定义上看,V-22以固定翼方式实现高速飞行,不属于直升机的范畴,因此不是高速直升机

  20世纪50年代,美国贝尔公司开始倾转旋翼机技术的探索,主要验证机包括:

  XV-3,原理验证机,共制造了2架,1架坠毁,主要用于倾转旋翼技术原理可行性验证。

  XV-15,方案验证机,共制造了2架,1架用于过渡状态评估,另一架主要用于飞行包线扩展试验和操纵品质评估,并评估军民用的可能性与需求。

  V-22,工程研制机,共制造10架原型机,主要用于功能和任务能力验证,1983年4月开始研制试验,1999年完成美国海军陆战队的评定,

  V-22倾转旋翼机以直升机方式飞行时,最大飞行速度185千米/时,以固定翼机方式飞行,最大飞行速度509千米/时。目前已交付美国海军和空军超过200架。

  在V-22技术基础上,阿古斯塔·韦斯特兰公司和贝尔公司于1996年联合研制民用倾转旋翼机BA609,2011年贝尔公司撤出该项目,项目改名为AW609,2003年首飞,预计2016年取证。2012年,阿韦公司宣称完成了85%的飞行包线试验,并且收到了70架订单。

  中国直升机应对之策

百家棋牌官网 ,  可以预测,美国、欧洲先进直升机公司研制的高速直升机将在2020左右逐步投入市场使用,世界上直升机将进入第五代发展时期。特别对民用直升机,欧美等国将来极有可能推出新的适航规章,要求新研的民用直升机贯彻新的适航标准。如果我们在高速、绿色直升机方面不能有所作为,可能会造成代际差距。2020年后,中国直升机产业将会面临发展的重大技术门槛。

  我国对高速直升机技术的研究工作,目前仍处于探索阶段。以中国直升机设计研究所为代表的相关院所,和有关大学都在关注下一代直升机的发展,并积极选择各自感兴趣的方向开展研究。但由于没有国家层面的研究规划,整体上处于无序状态,这种状况对我国直升机发展是极其不利的。

  高速直升机技术发展涉及直升机、发动机、新材料、电子控制、新能源等行业的众多学科,因此,需要统筹相关行业并借鉴欧美的研究发展经验,从国家层面对高速直升机进行整体规划,确定研究目标和研究内容、制定研究实施计划,在国家政策上予以支持,落实研究经费和管理措施。

  从研究途径看,一方面,通过国家有关部门协调各行业优势力量,组织国家队,立足自主研究,合力攻关、提高技术发展能力,这是最根本的途径;另一方面要加强与国际直升机届的交流,跟踪国际上的研究进展情况,鼓励国内直升机及发动机行业与国际先进公司及相关组织的合作,建立开放的研究体制。

  中国是发展中的大国,也是直升机的使用大国,中国直升机现处于发展的关键时期,对高速、绿色直升机技术的专项研究已刻不容缓,只有采取切实的行动,才能实现中国直升机的持续发展。

  (作者系中航工业首席专家)

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