喷气式直升机

煦

随着喷气式发动机的发展，现在有愈来愈多的直升机也都采用了喷气式的动力装置。

喷气式的动力装置有很多优点：第一是“马力重量比”大，可以大大提高直升机的有用载荷，大家都知道，直到现在直升机的有用载荷与全机总重的比例还是较飞机小。所以在使用经济效能方面就不如飞机。第二是体积小便于安置。我们知道，直升机的全部机件大都要想法安置在机身里。它没有普通飞机的机翼可以利用。所以机身内部显得非常拥挤。第三是振动小，这对直升机来说是一个非常重要的问题。直升机本身由于构造复杂，已经引起了很头痛的振动问题，若再使用振动很利害的、往复运动的活塞式发动机来个火上加油就更加麻烦了。所以直升机若采用喷气式的动力装置，无论在载荷，航程，性能上都会有显著的提高。

下面我们把当前关于采用喷气动力装置的直升机的发展情况，作一简单的介绍。

直接用涡轮喷气发动机代替活塞式发动机

这好像涡轮螺旋桨代替了活塞式螺旋桨一样。由于涡轮喷气发动机的转速较高，所以下降传动比很大。但以现有的齿轮设计及制造的技术水平来看，这是不难解决的。为了使涡轮喷气发动机更接近旋翼，并使进气，排气都比较方便，所以通常总是把发动机装在机身的顶部。

图1所示是这类直升机的代表型式。这是苏联著名直升机设计师米里领导设计的。它有两台马力很大的涡轮喷气发动机、并排安在机身的顶部。前面是两个进气口，侧面有两个排气口。涡轮机的下面就是机舱，能载客80名，或载运拖拉机，开路机及载重汽车等。该机在1957年制成后曾载货12顿飞高至2400公尺，创造了直升机载重爬高的世界记录。现在这种机型已大量投入生产，并应用于苏联的各种建设事业中。

图1米－6型涡轮螺桨喷气式直升机

翼尖喷气式

把反作用的喷气动力装置直接装在旋翼的尖端。它的优点是：第一，由于翼尖反作用喷气动力直接带动旋翼旋转，所以省掉了一连串的复杂的传动系统，使直升机的构造大大简化，成本大大降低。第二，由于喷气动力装置的反作用推力直接推动旋翼旋转，所以对机身没有反作用扭矩，这就不需要机尾的抗扭螺旋桨及其传动系统，进一步简化了直升机的构造。

这种型式大致有两种方案：一是冷反作用喷气式，如图2所示。在机身内安装一个小型涡轮喷气发动机，带动一个空气压缩机，压缩过的空气由导管传至旋翼头上的分配活门，再由活门分配到旋翼的每个叶片上，由叶片内部的导管传给导尖的喷嘴喷出，产生反作用力推着旋翼转动。因为喷嘴喷出来的是冷的压缩空气，所以叫做冷反作用喷气式。涡轮机的排气直接吹到方向舵上，可以增加方向舵的效能。

图2冷反作用喷气式

二是热反作用喷气式，如图3所示。机身内没有动力装置，只安放了一个燃油箱及油泵。在旋翼的尖端装置了两个冲压式或振动式的喷气发动机。燃油经过旋翼头上的分配活门至叶片中的导管，靠离心力的作用传给翼尖的喷气筒，经过点火燃烧爆炸而将燃气排出时，便产生了反作用推力使旋翼旋转。

图3热反作用喷气式

这种型式的直升机，因为构造简单。载荷量大、所以特别适用于近距离的起重运输。例如做重型的空中吊车，进行水坝电站高山作业等的建设工作。世界各国都在竟相研究制造。比较小的试验机型已有成功，但尚有几个困难问题没有突破：

1.冷反作用喷气式，因为发动机马力转换次数较多，损失很大，还不能达到预期的效率。

2.热反作用喷气式，燃油耗量太大，不易控制，噪音也较大。振动式发动机活门寿命太短、工作不太稳定。

但这些都是发展中的必然现象。正如直升机初期发展遇到的困难一样，不久的将来，这些困难问题必将一一解决。

反作用喷气式的变翼机及环翼机

这种机型已脱离了直升机的一般基本型式。它没有旋翼，但有固定式的机翼或环翼，也可以说它是一般飞机的一种演进型式。但是它有垂直起落的特性。

原来直升机有一个先天的缺点，就是前进速度有一定的限度，不能太快，所以现在世界上的直升机，不论马力再大，性能再好，前进速度都只有200多公里，再快就不行了。这是由旋翼的本身构造带来的缺点，是很难改变的。

但直升机却有一个令人舍不得的优点，就是能够直起直落，非常方便，特别是近代飞机速度增加，跑道加长，给人带来了很多的烦恼。

怎样才能把这两种航空器的优点会合在一起呢？既要能垂直起落，又能在空中保持高速度飞行，鱼与熊掌兼得，这就产生了变翼机及环翼机。

图4所示是变翼机的一种型式。它的构造型式像一架喷气战斗机，具有三个特点：第一是现代涡轮喷气发动机的重量非常轻，而反作用推力却非常大，可以超过整个飞机的重量(包括发动机重量在内)，所以可使它垂直地升降。第二、它有特殊的起落减震装置，就是机尾上的三个三角支架，能使飞机垂直的接触地面，并有很大减震器。第三、它有特殊的操纵舵面，当飞机升起后，它能使飞机回到水平飞行的状态。这种飞机的水平飞行速度达每小时800多公里或者更高，比直升机的速度快得多了。

图4喷气式变翼机

图5所示是这种机型的又一种式样。在机身两旁机翼的下面装着两个涡轮喷气发动机。这两台发动机可以绕着它的径向轴线旋转90°。起飞时，发动机是垂直的，喷口向下，反作用推力使飞机垂直升降。到一定高度后，发动机旋转90°成水平状态，喷口向后，反作用推力使飞机向前做水平飞行。因为这种飞机不须要在地面滑跑，所以不要机轮，只要几根钢管做成一个支架就可以了。

图5喷气式垂直起落飞机

图6所示为最新式的一种喷气式垂直起落飞机。机身放在一个环翼中。里边装置有座舱及各种设备。机身后部装有涡轮喷气发动机。再外面就是冲压式喷气发动机，所以叫做联合动力装置。起落架减震装置和图4的构造相似。起飞时先由涡轮喷气发动机开动，因为速度不大，冲压式发动机还不能启动，同时由于速度小，空气舵的效率不高，所以此时用燃气舵来操纵。待速度达到一定数值时，就可将冲压式发动机开动，而把涡轮发动机关闭。因为在高速度时冲压式发动机的效率最好，但它在静止时或低速时却不能起动，所以必须带一个涡轮发动机。这种机型尚在试验研究阶段，但它却是人类理想的飞行机器。

图6联合动力装置的环翼机

1.无线电定位器

2.涡轮喷气发动机进气口

3.座舱

4.设备

5.冲压发动机进气口

6.燃油箱

7.涡轮喷气发动机

8.火焰稳定器

9.燃气舵

10.涡轮喷气发动机及冲压发动机的喷口

11.空气舵

12.减震支柱