共轴式直升机经典方案分析【图】

    共轴式直升机经典方案：俄罗斯卡-92 和美国 X2

    直升机的垂直起降、空中悬停、自转下滑的能力是在所有飞行器中效率最高、并无法代替的。但是，由于采用旋翼作为升力和推进系统，使得直升机的前飞速度受到限制。直升机的前飞速度的限制主要不是来自于发动机功率和机体的废阻力。其最主要的原因是所谓的前行桨叶激波和后行桨叶失速。

    而首先限制直升机前飞速度的是后行桨叶失速。所谓前行桨叶指的是直升机在前飞中，旋翼旋转的一侧是顺航向，其桨尖处相对桨叶前缘的速度是旋翼切向速度与直升机前飞速度的叠加。如该速度超过音速则产生激波，增加需用功率。后行桨叶失速则是指旋翼向后旋转一侧的桨叶前缘处是旋翼切向速度之差，在旋翼转速一定时，前飞速度越大，该差越大，其桨叶前缘处的速度会越小。

    本文选自智研咨询《 2015-2020年中国直升机行业运营态势与投资前景分析报告》

    近些年为提高直升机的飞行速度和航程，人们在寻找其他的方法，比较典型的是美国的 X2 复合式直升机和俄罗斯的卡-92 复合式直升机。

美国 X2 直升机

卡-92 直升机模型

    这两种飞行器的一个最明显的特点都是采用了共轴双旋翼的布局。 X2 复合式直升机采用了共轴双旋翼加短机翼和螺旋桨的形式。俄罗斯卡-92 复合式直升机则是共轴双旋翼加共轴式螺旋桨形式。

    本文选自智研咨询《2015-2020年中国直升机行业运营态势与投资前景分析报告》

    这两种飞行器的特点是，采用共轴双旋翼作为垂直飞行时的升力系统，采用推力螺旋桨作为前飞时的推进系统，充分发挥了各自优势，保持了共轴双旋翼的高悬停效率和自转下滑能力，以及螺旋桨的高效推进能力。

    这种复合式直升机在前飞时螺旋桨和机翼所产生的升力为旋翼卸载，减小了旋翼拉力的前飞分量，从而缓解了前行桨叶激波和后行桨叶失速对飞行器的恶劣影响。由于采用了共轴双旋翼，高速前飞所带来的后行桨叶失速问题可由上下旋翼转速相反，其后行桨叶所处位置相对机体对称的特性而解决：一副旋翼产生的侧倾力矩被另一副旋翼的侧倾力矩平衡。因此，共轴双旋翼反转的对称性，与倾转旋翼的左右布置且反转的对称性相比，具有悬停效率高、保持自转下滑能力、不需倾转机构、安全性高的优势。所需研究和解决的问题是在高速前飞中共轴双旋翼的质量特性和气动特性对机体的影响。