贝尔的新型直升机可能看起来很奇怪,但它可以减少事故和噪音

贝尔的新型直升机可能看起来很奇怪,但它可以减少事故和噪音

观看直升机飞行,巨大的旋转旋翼是焦点。毕竟,这是直升机克服重力、按照飞行员的指令在空中翱翔的主要机制。

但几乎所有直升机都有一个关键的配角:较小的尾桨。它作为反扭矩装置起着至关重要的作用——它可以防止直升机因主旋翼的运动而旋转,还可以让飞行员在直升机悬停时调整机头指向的方向。

但直升机制造商贝尔公司一直在试飞一种新型实验飞机,它配备一种完全不同的尾桨,在某些情况下,这种系统可能更安全,而且比传统的尾桨更安静。它由四个封闭在管道中的旋转风扇组成,而且它们由电力驱动。这与普通尾桨的工作原理截然不同。事实上,贝尔公司声称这是第一架配备这种尾桨的直升机。它是普通直升机和未来航空业的混合体。

在典型的尾桨中,那些旋转的尾桨叶与飞机的发动机机械连接。驱动轴、齿轮箱和联轴器等物理部件负责转动尾桨。该旋翼始终以每分钟相同的转数旋转。当飞行员想要通过踩下脚踏板来调整机头方向时,尾桨的叶片会改变角度,但速度永远不会改变。当主上旋翼旋转时,尾桨也始终在旋转。

对于新款贝尔飞机而言,机尾的四个风扇并非机械地与直升机的发动机和主旋翼相连。与顶部旋翼的变速箱相连的发电机产生电力,电力通过直升机尾梁中的电线传输给驱动风扇的马达。

这种新设置让贝尔公司能够利用尾部做一些有趣的事情。最引人注目的是,即使主旋翼正在旋转,他们也可以在某些情况下关闭这些风扇——这是传统飞机无法做到的。这意味着当直升机在地面上主旋翼旋转时,不会有危险的尾桨在人们附近旋转。四个风扇可以静止不动,因为地面和直升机之间的摩擦意味着它不需要反扭矩系统来防止它旋转。

“旋转的叶片不会造成任何人受伤的风险,”新技术项目主管埃里克·西努萨斯 (Eric Sinusas) 表示,贝尔将这项技术称为电气分布式反扭矩 (EDAT)。他们将这架新直升机称为 EDAT 演示机。

传统的旋转尾桨确实存在危险:如果人与尾桨接触,后果将非常可怕。例如,1994 年,在阿拉斯加,一名伐木设备经理在“直接撞上尾桨”后死亡,疾病预防控制中心的一份报告指出。2018 年,一名海军中尉以类似的方式死于海军陆战队直升机。1993 年发表的一项关于陆军直升机叶片撞击伤亡的分析发现,50% 的事故是由于顶部旋翼造成的,这意味着另一半事故来自尾部。

这架 EDAT 飞机的电动尾扇被封闭在管道中,在直升机术语中,这些部件被称为“fenestrons”。欧洲航空航天公司空中客车公司在直升机尾部安装这些部件的历史悠久,可以追溯到 1968 年。事实上, fenestron这个词源于普罗旺斯法语,意为“小窗户”,正如这段视频所解释的那样。尾桨周围的小窗户增加了安全性,希望可以让人们更难撞到窗户上,或者在事故中旋转的旋翼更难撞到地面。

贝尔的这款直升机尾部设计精妙,四个小窗内装有四台电风扇。普通旋翼通过改变旋转叶片的角度来改变其产生的推力大小(无论是否封闭在翼窗内)。但 EDAT 上的叶片不会这样移动,因此机械结构更简单。“只需加速或减速(甚至反转)发动机,即可控制推力,”Sinusas 说道。这是普通直升机尾部旋翼无法做到的。

这款直升机可以改变尾扇的转速,有时甚至可以关闭尾扇,这一事实对它的噪音大小有影响。尾扇转速越慢,噪音越小。“叶尖和叶片在空气中移动的速度是噪音的主要来源,”Sinusas 解释道。而且,据 Sinusas 介绍,与直觉相反的是,小型直升机的尾旋翼甚至比主旋翼的噪音还要大。

EDAT 演示器。贝尔

在 EDAT 上,有时尾扇需要快速旋转,产生巨大的推力,但它们并不总是需要以最大转速嗡嗡作响。在这种情况下,机器会更安静。令人惊讶的是,当直升机以特定速度向前飞行时,风扇可以完全静止:直升机垂直尾翼产生的空气动力提供了所需的反扭矩,使飞机不会旋转。“它比传统尾桨安静得多,”Sinusas 说。

噪音更小、尾部不太可能撞到人的直升机有明显的好处,但这样的系统也可能代表着未来的发展方向,即人们乘坐部分或完全电动的空中出租车在城市中飞行。在那个未来,飞行器最好是安静和安全的(甚至可能具有一定程度的自主性)。贝尔正在研究一种名为 Nexus 4EX 的独立电动出租车概念,但其他公司也在研究,其中包括波音和 Lilium。

“人们对全电动飞机的炒作很多,”Sinusas 说。“显然,EDAT 自然会成为垫脚石。”

这块垫脚石于去年五月首次升空,自那时起就一直飞行,他说,“非常成功”。

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