双体复合式充氦飞艇

邓彦敏

初夏的京郊,天气格外晴朗,地上一片麦浪金黄。清晨,广袤的绿茵地上,一架色彩斑斓的飞行器,在动力系统柔和的嗡嗡声中徐徐升起,到预定高度后转入前行,在蓝天白云之下轻盈地飞翔。地面人群举目观望,只见两个白色的气囊,中间张着彩色的翅膀,树木、白云都向它的后方移去。它似双鲸跃出水面,像双体轻舟在水面滑动。这个新颖的飞行器,是北京航空航天大学研制的双体复合式充氦飞艇。

复合式飞艇兼有纯浮式飞艇和垂直起落飞机的一些特点。飞艇的升力部件,除气囊外还有机翼。它的发动机可以大角度倾转。这种飞艇的气囊浮力,约等于结构重量;有效载荷的重量,靠机翼的气动升力来平衡。在垂直起飞时,机翼没有升力,这时要靠发动机的垂直拉力,使飞艇上升。复合式飞艇与全浮式飞艇相比,在总重相同的条件下,气囊的尺寸小,飞行速度大,抗风能力强;当耗油量相同时,飞出的距离远。复合式飞艇与垂直起落飞机相比,经济性、安全性较好。

采用双体布局的优点是:气囊的尺寸较小,在两气囊之间布置机翼、座舱和动力装置以及发动机倾转机构,较为简便。结构重量也轻些。同时,在气囊之间易于安装直径较大、在低速飞行条件下效率较高的螺旋桨。此外,由于气囊的长度和高度都小,既可提高飞艇的抗风能力,又便于飞艇在地面存放。

M20型双体复合式飞艇由气囊、机翼、座舱、动力系统组成。气囊长17米,最大直径4.5米。气囊后部装有十字形尾翼,由垂直尾翼和水平尾翼构成。垂直尾翼上有方向舵,用来操纵飞艇的航向。水平尾翼上有升降舵。两个气囊的升降舵可以同向偏转,也可以反向转动(差动),以便分别进行俯仰操纵和倾斜操纵。气囊安装在机翼两端,通过8个接头和翼梁连接。为了保持飞艇的整体刚性,在两个气囊中间的前部和后部,装了刚性支撑件和斜拉张线。机翼由铝骨架和布蒙皮构成。机翼根部连接在座舱受力件上,外侧用撑杆支持。座舱承力部分是用薄壁合金管焊成的钢架。座舱后侧的上部有动力架,安装一台70马力的活塞式航空发动机。动力倾转机构能使发动机连续转动,最大转角达90度,使螺旋桨拉力从垂直转到水平,或反向转动。发动机是转子式的,在任何姿态下都可以起动,工作平稳,比一般活塞式发动机振动小。座舱下面有轮式起落架。起落架型式为单叉式。3个机轮的立轴都可以转动,便于飞艇在地面向任何方向移动。

M20飞艇在试飞中进行了无人驾驶和有人驾驶两种情况的飞行。试飞第一阶段,首先进行遥控飞行。每次起飞前,把螺旋桨轴转到垂直方向,使螺旋桨产生垂直向上的拉力。开车以后,通过操纵发动机油门,使飞艇徐徐上升。然后倾转发动机,改变拉力线方向,使飞艇前飞,逐渐加速。通过操纵舵面,使飞艇转弯或升降。经过多次飞行检验,证明该飞艇的航向、纵向和横向稳定性良好,操纵灵活。飞行期间曾在每秒10米的风速中悬停,姿态平稳。飞艇上还安装了遥测设备,可以把飞艇的运动参数(速度、高度、航向、位置等)传向地面站。

试飞第二阶段进行有人驾驶飞行,进行了不同高度的悬停,左航线、右航线飞行,加速、减速飞行,半径小于50米的定点盘旋飞行等。在操纵升降舵时,飞艇能以大迎角爬升,迅速增加高度;或低头下滑,很快降低高度。

试飞结果表明:与全浮式飞艇相比,复合式飞艇的速度快、操纵灵活、机动性好,与单体飞艇比较,双体飞艇的侧面积小,抗侧风能力强。试飞结果还表明,飞艇的动力倾转机构有效、安全、可靠。

M20飞艇可用于空中巡视、摄影、广告宣传、架设输电线路、无线电中继通讯等方面。

该飞艇的主要数据如下:

长17米,宽12.1米,高6.5米,总重450公斤,有效载重120公斤,发动机功率70马力,最大平飞速度70公里/小时,巡航速度50～60公里/小时,升限2000米。

责任编辑:林雨■