槳尖噴氣旋翼

槳尖噴氣旋翼通過翼尖高速噴流產生反作用力驅動旋翼旋轉，與軸驅動旋翼相比，消除了沉重的齒輪傳動系統與反扭矩系統，有效減小了系統的複雜性，具有簡單易用、結構質量輕的特點。

基本介紹

• 中文名：槳尖噴氣旋翼
• 外文名：Tip jet rotor
• 驅動來源：翼尖高速噴流產生反作用力驅動
• 特點：簡單易用、結構質量輕
• 一級學科：航空科技
• 二級學科：航空器

簡介

為了有效地驅動旋翼旋轉，常規直升機採用了活塞發動機或者渦輪軸發動機提供動力，發動機產生的動力通過連線於旋翼的轉動軸進行傳遞，這種驅動力以一種力矩的形式進行傳遞。而這種驅動力矩誘導機體產生了一個等大反向的扭轉力矩。為了平衡這種誘導扭矩，這種常規直升機在尾部增加了尾槳（圖1），靠這種尾槳產生的扭矩達到平衡的目的。

圖1.常規直升機旋翼系統

與常規槳葉驅動系統不同，槳尖噴氣旋翼（圖2）使用了另外一種驅動方法，它在旋翼的尖端噴出高壓氣體，驅動槳葉旋轉。這樣，就不會產生對於機體的扭矩了，進而尾槳也可以取消，整個直升機的整體構造就顯得更加緊湊，直升機驅動系統的複雜性也大大簡化，由於尾槳的參與發生的一些事故也就可以避免。與此同時，槳尖動力型旋翼的使用也帶來了另外一些問題，其中一個很主要的缺陷是它的驅動系統的低效性且噪聲非常大，不過這種輕型直升機在重量上彌補了這個缺陷。

性能特點

產生翼尖噴流的方式有兩種：一是在翼尖安裝噴氣發動機，如 XH-20，H-26，YH-32直升機，這種方式噪聲大，耗油率高，且翼尖發動機產生的離心力使旋翼結構強度面臨極大挑戰，因此沒有得到大範圍套用。另一種是從噴氣發動機或空氣壓縮機尾部引出氣體，氣體通過管道流經旋翼槳轂、中空槳葉，最後從旋翼翼尖噴口噴出，產生反作用驅動力，如 XV-1，XV-9A，XV-17以及一些超輕型直升機，這種方式降低了噪聲水平與與對結構的要求，是噴氣旋翼產生噴流的主要方式，缺點是效率較低，效率的降低增大了動力裝置質量與燃油消耗量，抵消了噴氣旋翼不需要傳動系統與反扭矩系統的優勢，因此現代直升機大多採用了軸驅動旋翼，只有少數超輕型直升機仍在使用噴氣旋翼。

隨著對垂直起降、高速巡航飛行器的需求日益增長，出現了新概念可停轉旋翼飛行器，如美國X-50，M-85等，使對噴氣旋翼的研究又重新成為熱點。此飛行器的旋翼具有兩大特點：第一，旋翼採用噴氣驅動，在只有單一動力情況下既能滿足垂直起降時的功率需求，又能滿足高速平飛的推力需求。第二，旋翼可高速旋轉為垂直起降提供拉力，又可鎖定成固定翼為高亞聲速巡航提供升力。

圖2.槳尖噴氣直升機旋翼系統

噴氣旋翼的特點是發動機噴流屬性、管道直徑、旋翼參數的高度耦合，旋翼設計參數如相對厚度、弦長、直徑、轉速既影響拉力與扭矩，也影響翼尖噴流的速度與流量，進而影響旋翼可用功率，因此噴氣旋翼比普通旋翼有更為嚴格的設計約束。國外對噴氣旋翼的設計問題研究起步較早，大部分集中於設計方法的論述，對物理模型只有部分描述，難以用於噴氣旋翼的完整設計。

槳尖噴氣旋翼主要優點

槳尖噴氣旋翼主要優點如下：

（1） 機身結構簡單緊湊

由於槳尖噴氣旋翼旋轉動力來自於槳葉本身，因此不會產生反作用力矩，也就不需要用來平衡反扭矩的尾槳，從而使採用槳尖噴氣旋翼的直升機機身更加緊湊，大大減輕了直升機的空機重量。

（2） 操縱系統簡化

由於槳尖噴氣旋翼直升機沒有反扭矩，不需要尾槳，也就沒有了尾槳傳動系統，使直升機的操縱系統更加簡單。

（3） 安全性能提高

由於系統的精簡也使得直升機的維護更加簡單，減低了人為錯誤發生的可能性，增強了安全性能。

（4） 降低成本

由於作業系統的簡化，減少了平時維護的工作量，減少了維護費用，減低使用成本。基於以上討論，這種型式的直升機具有相當好的發展前景，在國外早在上個世紀此類型直升機就已經研製並投入使用，對於我們來說，通過對這種類型旋翼的將讓我們更好的了解它。