费尔雷“罗托达因”,英国高速旋翼机黑科技

1、随着西科斯基和欧直高速复合直升机的成功试飞，近年来，高速旋翼机概念又重新受到了人们的关注。但大多数人并不知道，早在半个世纪前，英国费尔雷公司就成功研制出了一种桨尖喷气的高速旋翼机一“罗托达因”(dyUpl-c-adtoAFWing.ramUpl-c-adtoAFWing.ram“罗托达因”客机想象图pleadtoAFW西科斯基欧直载客10人0的飞机以两倍音速飞越北大西洋？没问题，我们在40年前就做到了。把人类送到月球，然后再让他们安全回家？我们在47年前就做到了。制造一架结合了直升机和固定翼飞机能力的梦幻客机？呃，我们正在努力。你可能会认为，航空工业经过多年的惊人发展后，应该能研制出完全不需要

2、跑道的客机了，从而省下建造机场的昂贵费用。但谁知，事与愿违。世纪初，美国航空航天局曾研究过无须跑道的商用飞机概念，要求能装载可观的载荷垂直起降，而且时速高达公里时。不过这项研究最终停留在纸上，研究的三个方案中有两个是倾转旋翼设计，而且比美国海军陆战队的贝尔波音鱼鹰更加复杂。研究的三个方案中有两个是倾转旋翼设计，而且比美国海军陆战队的贝尔波音“鱼鹰”更加复杂然而早在半个世纪前，一家英国制造商似乎已经提出了解决方案，这就是费尔雷公司的“罗托达因”。该机是世界上第一种垂直起降客机，可载客人，一度吸引了英国欧洲航空公司的浓厚兴趣。但不幸的是，“罗托达因”最终因英国政府预算不足而被迫取消，像英国的其他许

3、多飞机项目一样，在身后留下一片唏嘘。“基罗达因”尽管费尔雷飞机公司在二战中的主业是制造海军飞机，但到世纪年代中期，该公司已经在旋翼机研制方面积累了相当丰富的经验。战后不久，费尔雷公司就成立了以詹姆斯贝内特博士领导的设计团队，设计出（费尔雷贝内特）直升机，后被命名为“基罗达因”（dy“基罗达因”在设计上显示出了一些独到的创新，特别是在处理旋翼扭矩方面。“基罗达因”在设计上显示出了一些独到的创新，特别是在处理旋翼扭矩方面Uploadtn“基罗达因”的右侧短翼翼尖处安装了一副拉进式螺旋桨，由马力的阿尔维斯“利奥尼达斯”活塞发动机驱动，用以平衡旋翼扭矩并提供前进推力“基罗达因”的右侧短翼翼尖处安装了一

4、副拉进式螺旋桨，由马力的阿尔维斯“利奥尼达斯”活塞发动机驱动，用以平衡旋翼扭矩并提供前进推力。除这幅螺旋桨外，“利奥尼达斯”发动机还要驱动主旋翼。该机的传动结构很复杂，有三个变速箱和多套减速齿轮，与发动机加在一起占了直升机一半的重量。“基罗达因”的速度比普通直升机快，年公司首席直升机试飞员巴兹尔阿克尔少校驾驶原型机创造了新的直升机速度世界纪录一一节（公里时）。不幸的是该机在第二年因致命事故坠毁，事后发现是金属疲劳所致。UploadtoAFW7-2，cruSjuiftwrap;3，4-5-Mtrnuurrop；6-mjtpasji“wc;7-Macjiotiax;8-DflTVMBrh#pkdc

5、;9-BryjtKt用林gaWMtsic;11-gMtbt总pjcwp;TZ-cMAmtm，7-U-rwcm中ck.律用an;T5ttpgMomotapjfaanepwopoMKa;16-rorvmm17-oitopjipaHcwfCCMOHMOrxbajik;T8-TpsHOitMmtotiHhiAMfl；19-fly/fmimStWiiiMttAhy;孤-naTpyfiojc4AHmramj21-abixojfojtftajHaajtfmaro第一架“基罗达因”结构图费尔雷公司并未放弃“基罗达因”，研究团队得到了奥格斯特斯捷潘工程硕士的加盟。他曾与奥地利工程师弗里德里希冯多布尔霍夫合作在年

6、研制出世界上第一架喷气动力直升机。斯捷潘加盟后，贝内特改任首席直升机工程师，阿奇福赛上校和乔治希斯洛普博士担任开发主管。第二架“基罗达因”在外观上看起来和第一架很像，但使用了完全不同的技术。单副拉进式螺旋桨被两副安装在短翼翼尖处的推进式螺旋桨取代，同样由“利奥尼达斯”发动机驱动。此外，利奥尼达斯”发动机还驱动两台压气机，用于向安装在两片旋翼叶片尖端的喷嘴供气。在喷嘴中，高压空气和通过旋翼叶片油路输送来的煤油混合后点燃，推动旋翼旋转。整套系统的原理就是基于冯多布尔霍夫的开创性发明，被当时的人们称为“奇葩的活塞喷气式直升机”。第二架“基罗达因”在外观上看起来和第一架很像，但使用了完全不同的技术第二

7、架“基罗达因”不容易驾驭，从直升机模式的垂直起降到旋翼机模式的平飞之间的转换涉及棘手的给接通切断旋翼动力操作，飞行员稍有不慎就会大幅损失高度。试飞员约翰丹尼斯终于在年月掌握了转换飞行的技巧，在当年的范堡罗航展上进行首次完整飞行循环表演。这届航展的一个大事记就是禁止飞机产生超音速音爆，结果“基罗达因”的噪音堪比音爆，观众们称它发出的噪音“难以忍受”。这届航展的一个大事记就是禁止飞机产生超音速音爆，结果“基罗达因”的噪音堪比音爆，观众们称它发出的噪音“难以忍受”“基罗达因”的成功为正处于研制后期的“罗托达因”打下了坚实基础。事实上，旋翼机权威大卫吉宾斯曾表示，喷气式“基罗达因”对“罗托达因”项目的

8、重要性“怎么强调也不过分”。“基罗达因”最终完成了次转换飞行，使设计团队充分了解其中的奥妙。吉宾斯说：“最直接的结果，是使团队对罗托达因项目建立起足够信心，认为该机的设计目标是能够达到的，且安全水平可以接受。”plsadto第二架“基罗达因”三面图“罗托达因”的早期设计模型“罗托达因”的设计“罗托达因”的桨尖喷气系统是在白沃尔瑟姆机场的费尔雷工厂研制的，这里有个特别小组隐藏在工厂的一个偏僻角落，在正常工作时间以外对该系统进行测试。“罗托达因”发动机和旋翼系统也同时在下博斯库姆的英国皇家空军飞机和军械实验中心进行测试，这里有一个安装了“罗托达因”所有关键部件的测试台架，所有部件的安装方式都参照实

9、机。Uploadtc-MFuVingUploadtc-MFuVingccm这里有一个安装了“罗托达因”所有关键部件的测试台架，所有部件的安装方式都参照实机正在制造中的原型机“罗托达因”原型机在海耶斯组装完毕后被运输到白沃尔瑟姆机场，于年月日进行了首飞。原型机裸露着金属表面并标着的军用序列号，表示是英国军队的财产。尽管该机是一架客机原型机，但从未获得过民用注册号。起落架被支架撑住以避免共振，发动机整流罩也被拆掉以保证足够的冷却。原型机在首飞中没有收回起落架，而且主正在制造中的原型机“罗托达因”原型机在海耶斯组装完毕后被运输到白沃尔瑟姆机场，于年月日进行了首飞。原型机裸露着金属表面并标着的军用序列

10、号，表示是英国军队的财产。尽管该机是一架客机原型机，但从未获得过民用注册号。起落架被支架撑住以避免共振，发动机整流罩也被拆掉以保证足够的冷却。原型机在首飞中没有收回起落架，而且主UploadtoAFW“罗托达因”原型机在195年711月6日首飞“罗托达因”原型机的首飞机组“罗托达因”原型机在首飞中进行了桨尖喷气直升机模式飞行，不过持续时间很短暂，仅一个循环。费尔雷首席直升机试飞员罗恩盖里特利少校和副驾驶约翰莫顿少校均未报告首飞出现任何异常情况。原型机的正式名称是“罗托达因”Y名义上是一种座客机，但实际上仅是一架技术验证机，该机客舱的大部分空间都被测试仪器占据，座椅数量从未超过个。“罗托达因”是

11、全金属半硬壳式盒形结构，从前方人员舱门到后方蛤壳式货舱门的机身截面都已一模一样的方形。该机的上单翼有两根平行主翼梁，机翼厚度和弦长从内到外保持不变，平尾也是如此设计的。该机具有双垂尾和双方向舵，垂尾上半部后来改成可向外折叠以避免在地面停放时碰到旋翼叶片。该机具有双垂尾和双方向舵，垂尾上半部后来改成可向外折叠以避免在地面停放时碰到旋翼叶片。“罗托达因”的主旋翼塔是一个独立部件，基本上是个由钢管构成的空间框架，通过4个螺栓固定在翼梁上。该机的双轮主起落架向后收入发动机舱，双轮前起落架向前收入机头。设计团队尽量做到简化飞机结构，在保持强度的同时方便维护。Uplz-adtcAFtfvino.cc-m“

12、罗托达因”的主旋翼塔个独立部件，基本上是个由钢管构成的空间框架，通过个螺栓固定在翼梁上Uplz-adtcAFtfvino.cc-m“罗托达因”的主旋翼塔涡桨发动机提供，单台额定功率“罗托达因”的动力由两台“纳皮尔”涡桨发动机提供，单台额定功率轴马力。每台发动机驱动一副叶拉进式螺旋桨，后方伸出一根轴驱动一台轴流压气机，最多可以向旋翼桨尖的喷嘴提供每秒千克的空气流量，流量可以通过总距杆以及压气机进气口内的伞状叶片共同调节。涡桨发动机提供，单台额定功率AFW，n-g.ocrnUplDsdtc-AFvyinig.ccmUplDSdtE-每台发动机驱动一副4AFW，n-g.ocrnUplDsdtc-AF

13、vyinig.ccmUplDSdtE-虽然“罗托达因”没有传统直升机的旋翼和尾桨传动机构，但该机的旋翼头仍然很复杂，因为内部有向旋翼桨尖喷嘴输送空气和燃油的复杂管道以及点火系统。从两台压气机出来的高压空气先汇总后再通过两根管道输送给径向相对的两片旋翼叶片（一共4片叶片），确保单发失效时旋翼能获得稳定气流供给。“罗托达因”的桨尖喷气系统有效而可靠，大卫吉宾斯评价这个系统是“整个项目的伟大成就之一”。iJACKS，AMDth4CLlNEDLATERALCYCLIC-PITCHJACK5ANDiJACKS，AMDth4CLlNEDLATERALCYCLIC-PITCHJACK5ANDINCLINED

14、BEARINGyoketube:splimedTOPERMITCOLLECTIVEPITCHYOKEANDGIMBALTOPREVENTRCTATfONOFOUTERG1MBALUplCS2tDAF?/in-g.camUploadtoAF旋翼变距机构试飞“罗托达因”的起飞和传统直升机一样，由桨尖喷气旋翼提供升力。一旦升空后，该机既可以直升机模式飞行，也可以旋翼机模式飞行。在后一种模式中，旋翼处于自由旋转的卸载状态，大部分升力由机翼产生，推进力由螺旋桨提供。从直升机模式向旋翼机模式的转换是通过逐渐降低旋翼喷嘴推力，最终脱开压气机离合器并停止向喷嘴供油实现的，重回直升机模式基本上就是反过来。涉及的

15、座舱操作相对简单，乘客几乎觉察不出转换过程。LFplc-sdtnAFWLFplc-sdtnAFW“罗托达因”的座舱试飞进展顺利，只是试飞团队在5个月后才有积累足够信心尝试首次转换飞行，这是195年84月10日在121米9高度进行的。195年91月5日，盖里特利和莫顿驾驶“罗托达因”创造了平均速度16节5（30公6里）的10公0里闭合航线直升机速度纪录，比传统直升机纪录快了43节（80公里/时）。吉宾斯说这次破纪录飞行是“在正常起飞后使用旋翼机模式实现的，展示出该机可以像普通飞机那样飞行。”半年后，试飞进入新阶段，“罗托达因”开始首次海外之旅一一途径布鲁塞尔参加巴黎航展。费尔雷在一段特别宣传片中

16、声称“罗托达因”的巡航速度已经达到了节（公里时），“几乎是其他任何能在城市中心之间运营的直升机速度的两倍”。这部影片现在可以在上观看，影片声称“罗托达因”从布鲁塞尔飞到巴黎仅需分钟：“去这些城市的候机楼乘坐固定翼航班这部影片现在可以在的预定行程时间是小时分钟，足足是罗托达因的三倍。罗托达因作为飞行吊车使用时可精确吊装一座仅长米的桥梁。”“罗托达因”吊装桥梁大卫吉宾斯作为一名测试工程师曾参加过大约架次“罗托达因”试飞，此前他一直效力于费尔雷的导弹项目，结束后就来到白沃尔瑟姆参加桨尖喷气旋翼机的研制。他在多年后接受采访时回忆道：“我很清楚自己渴望回到试飞工作，奥格斯特斯捷潘马上让我参加罗托达因的试

17、飞项目。我从他和他的团队身上学到东西使我受益终身。”吉宾斯一直干到“罗托达因”项目结束，他回忆道：“我们都是一人多用，不仅要操作测试仪器，还要关注飞机本身的状况一一发动机和应力。我负责监测仪器，并在膝板上做记录。”“罗托达因”机舱内部的测试仪器噪音控制尽管“罗托达因”取得了令人瞩目的成就，但该机的噪音遭到了人们的抱怨。费尔雷前学徒及后来克兰菲尔德大学名誉教授丹尼斯豪说：“罗托达因的确存在一个致命的弱点，那就是桨尖喷气噪音。否则我认为这是一个极好的概念，甚至在噪音问题被重视起来之前该机的前景可以说是一片光明。虽然桨尖喷嘴只在起降时工作，但如果你从一个市中心飞向另一个市中心，公众就会对此抱怨，这个

18、工作时机可真不是时候。”Optnsd-tEAFi?/尽管“罗托达因”取得了令人瞩目的成就，但该机的噪音遭到了人们的抱怨作家詹姆斯汉密尔顿帕特森在英国广播公司台的节目中说：“噪音能打断公里之外人们的交谈。”当然“罗托达因”噪音水平有望降低，大卫吉宾斯说：“我们没有保证它的噪音水平能下降到可接受水平，这显然要花费很多钱，但只要项目能坚持到英国航空部的参与，那么所有人都能皆大欢喜。”吉宾斯在他的书费尔雷“罗托达因”中机载了196年1“罗托达因”在巴特西直升机场进行的一系列噪音试验，他是这样描述在直升机场进行的两次试飞：“就像一架极大的飞机在一个极小空间里飞行。”直升机场周围有7个噪音记录站，每个站都

19、和塔台保持无线电联络，此外还有30观察员散布在更广阔的区域进行主观评价。当天的天气非常理想，只有一例观察员报告说噪音“震耳欲聋”，有18例报告称噪音“吵闹”或“非常吵闹”，而且直升机场没有接到投诉，只接到两通好奇民众打来的询问电话。美国大学管理学教授布鲁斯恰尔诺夫博士也想搞清楚为什么“罗托达因”的噪音成为了一个大问题，为此研究了“罗托达因”。他在接受采访时说：“我越研究它就对它越感兴趣，我对这种有史以来最大的旋翼机印象是如此深刻，我认为这个设计具有令人难以置信的先见之明，因为它是从市中心到市中心的理想交通解决方案。”“我认为这个设计具有令人难以置信的先见之明，因为它是从市中心到市中心的理想交通

20、解决方案。”恰尔诺夫说“罗托达因”在城市之间的运营比传统飞机在机场间的运营更快速，“即使它的飞行速度并不是很快。”他补充说：“该机的设计很坚固，维护起来也比较容易。现代技术将确保噪音能被进一步降低，因此噪音不再是个问题。”比“支奴干”更好？事实上费尔雷公司已开始着手降低噪音，计划在“罗托达因”上采用更高效的桨尖喷气技术。该机将比原型机的尺寸增加0安装两台罗尔斯罗伊斯公司的“泰恩”发动机，单台功率将增加到轴马力。“罗托达因”的民用型能乘坐人，军用型能容纳副担架或60名士兵。吉宾斯指出，“罗托达因”与波音公司的“支奴干”相比，机舱长度增加以上，宽度增加以上，全重增加以上。Uploadto“罗托达因

21、”三面图Uploadto“罗托达因”三面图Upl-DadtoAFXVPASSENGER.VERSION市近5unokstruGZesmry!theciinisbcllctc?oes.ThepcrSLrcPASSENGER.VERSION市近5unokstruGZesmry!theciinisbcllctc?oes.ThepcrSLrcnIfi；翼盘可型forallfnightgdxandAjIIprwifini值：hadefc?rfSwrIufiiiTij.AD41211C匕如re况LtidDnuMJillywid-ccemlrcF，2/七芋情用#、whi描ptirtnilsntlis-n/n

22、inaEcMdinini曲UCUti，UidprtrkfcEsi匕fulif1*glume?in：theIflEti口信口EWCIGill?卜*/，4印freight足|韩沁!q1卜.寸rnr任叫|if)C,This,.iDgEthcriithIhedmulldrlcKXujIjogbdjilnriifii山底id04*ffrt.ykridm皿共加加bluhftlbeIbnAirdik1reardoot3wprDjnoiS-ibuntditumrmuLd匕*EhrbikI*-ti&Mniil:pCtFCrptntiGfl.BM-SSENtlERSANOFREIGHT客舱可根据需要灵活布置恰尔诺

23、夫指出，“罗托达因”与“鱼鹰”倾转旋翼机相比要简单得多：“由于旋翼产生的旋涡，鱼鹰不能编队降落。虽然鱼鹰的飞行手册说旋翼可以自旋，但实际上不可能。而罗托达因既可以编队降落也可以自旋，所以安全性更好。现在机队在任何时间里只有一半数量能飞，另一半要进行维护。罗托达因的妥善率、生存性能更好，维护成本更低。”卡曼飞机公司购买了“罗托达因”的生产许可证，计划在美国制造和销售该机的军用和民用型。该公司曾在广告中展示了“罗托达因”的手绘图，卡曼声称自己是美国“唯一获得该机型制造、销售和服务许可”的公司。恰尔诺夫说美国海军陆战队曾对“罗托达因”产生过兴趣：“如果美国海军陆战队采购了罗托达因，那么历史会有所不同，它可能会改变世界。”作家兼工程师阿瑟奥德休谟则持反对意见：“我是极少数认为该机不仅没超越时代，而且是完全没有意义的验证机的人之一。这么多年下来，事实已经证明了我的正确。虽然现在还有许多人大多数是没有经历过那个年代的年轻人相信罗托达因是一个失去的机会。”取消195年7国防白皮书掀起了英国国防企业的并购浪潮，韦斯特兰公司收购了费尔雷的直升机资产。该公司最终做出取消“罗托达因”项目的决定，这家位于约维尔的制造商决定把自己的未来压在按许可证制造西科斯基直升机上。到世纪年代初，人们对“罗托达因”的兴趣也减弱了到世纪年代初，人们对“罗