1981年8月份,苏联部长会议主席团军备委员会批准米里设计局正式推进米-30倾转旋翼机的研制工作,但是由于当时苏联的经济形势已经不容乐观,该机的建造计划一拖再拖,直到1986年才被正式列入装备发展计划之中,可惜短短5年之后,庞大的苏联大厦轰然倒塌,分崩离析,米-30先进倾转旋翼机的建造计划也随之破碎,令人惋惜。
现在让我们一起深入了解一下,为什么苏联的这一架倾转旋翼机从未飞上天空?我是丁尹,本文为《旋翼飞行器》第869篇原创图文,下面请看正文。
自从上世纪30年代末西科斯基成功试飞第一架实用直升机VS-300之后,直升机这种独特的航空器就深深吸引了各国军方的目光。不久之后,美国军方开始正式列装军用直升机,并希望直升机制造商能够生产一种同时具备直升机垂直起降、悬停能力和固定翼飞机高速巡航能力的新型飞行器。美国军方这一想法激发了世界各地航空制造商的兴趣,因此在上世纪40年代后半叶,一股复合式飞行器、转换式飞行器的研制热潮兴起了,倾转旋翼机的雏形也逐渐形成。
苏联的直升机设计局们也对新构型直升机感兴趣,但是在他们评估之后,他们认为就当时的技术水平而言,无论是复合式直升机还是转换式飞机(例如倾转机翼机和倾转旋翼机)都是“困难且可疑”的,所以不值得发展。但是随着贝尔XV-3在1955年首飞成功,美国在倾转旋翼机上取得的突破性进展打消了他们的顾虑,在研制常规构型直升机之余,米里设计局的设计师们开始重点关注倾转旋翼技术。
上世纪60年代,米里设计局研制出了迄今为止人类所建造过的最大的直升机米V-12。这架最大起飞重量超过100吨的巨无霸采用了独特的横列式双旋翼设计,并采用两台喷气式发动机作为辅助推进装置,是米里设计局的一次突破性尝试。尽管米V-12最终并没有取得显著的成功,但是在该机的横列式双旋翼技术开发中,米里设计局突破了横列式直升机机翼/旋翼相互干扰而导致的气动弹性问题和机械传动设计中存在的结构动力学等问题,这大大提升了他们开发出一种先进的倾转旋翼机的信心,促使他们开始筹划研制倾转旋翼机的相关事宜。
韩国商工会议所分析称,近10年来,新进入“全球企业2000强”榜单的韩国企业比例低于整体平均水平。上榜的61家韩国企业中,只有16家在10年前的2014年没有上榜,占比26.2%。这一比例明显低于整体平均水平的33.8%,与中国(59.3%)、印度(42.3%)和美国(37.5%)相比更是相形见绌。
在内部筹划数年之后,1972年,时任米里设计局总设计师季先科正式向苏联军方提议开发一种名为米-30的运输型倾转旋翼机,在相应的文件中,季先科称之为“旋翼飞机”。季先科指出,米里设计局提出的这种设计方案能够确保这种新构型的旋翼飞机在性能指标上远远优于传统直升机,特别是飞行速度和航程。
△上方为米-30,下方为鱼鹰V-22
米-30的研制目的是为了取代当时被广泛用在苏联各领域的米-8多用途直升机。在初始方案中,季先科给出了客运和货运两种方案,客运方案能够搭载19名乘客,而货运方案则能够运输2吨货物。该方案中,米-30配备两台TV3-117涡轴发动机,位于货舱上方,通过机械传动装置驱动两侧的两个直径为11米的倾转旋翼机构,两个倾转旋翼机构安装在两侧机翼的末端。在初始方案中,该机的预计飞行速度为500~600公里/时,航程为800公里,起飞重量为10.6吨。建议书中,季先科还提出希望苏联中央空气流体动力学研究院也能够参与到该项目中,从而帮助米里设计局建造用于测试倾转旋翼模型空气动力学性能的支架。
苏联当局很快就批准米里设计局展开相关技术的预研工作。米里设计局迅速建造了该机的缩比模型,并通过无线电控制缩比模型进行了一系列飞行测试,以研究倾转旋翼机在飞行中的瞬态响应特点、稳定性和操纵性。随着项目推进,苏联军方对该机的兴趣也逐渐增大,但是他们认为米-30的设计载荷太小了,希望能够将运载能力增加到至少3~5吨,载客量增加到32人。为此,米里设计局针对这一需求,推出了一版采用3台TV3-117F发动机的重新设计版本,两侧的倾转旋翼直径也增加到了12.5米,全机的起飞重量提升到了15.5吨。
在这样甲乙双方的“你来我往”中,时间进入到了80年代初。米里设计局的设计师们总结了米-30倾转旋翼机的可行的一些方案和设计材料,对倾转旋翼的气动弹性、结构动力、飞行控制等核心技术问题进行了深入的总结,并向苏联当局提交了新的建议书。苏联部长会议主席团具备委员会仔细审查了相关的建议书和材料,认为米里设计局在倾转旋翼关键技术方面已经有了足够的积累并取得了重大突破,所以在1981年8月份批准米里设计局正式开始推进米-30倾转旋翼机的研发、制造工作。随后相应的批文转移到苏联军方手中,苏联军方看完全部资料之后,也批准了建议书,但是提出了一个附加条件:米-30倾转旋翼机必须要配备更强大的动力装置,也就是两台D-136发动机。
在随后的几年内,米里设计局和苏联军方继续“你来我往”地修改设计方案,最终形成了三种不同的方案:第一种是配备两台TV7-117发动机的,第二种是配备三台TV7-117发动机的,第三种是配备两台D-27发动机的,三种不同的方案对应了三种不同层次的起飞重量,分别是11吨、20吨和30吨。
此外,米里设计局还在倾转旋翼技术发展方面做出了3方面的主要贡献:其一,在倾转旋翼机的强度、气动和动力学领域展开了一系列基础技术的研究,充分论证了倾转旋翼机的不稳定性问题、配平特性、自转下滑模式、空中共振和地面共振等问题;其二,确定了直升机模式和飞机模式下的运输效率;其三,通过理论分析结合风洞测试,确定了倾转旋翼机的机翼、倾转旋翼、尾翼等细化参数。在米里设计局给出的最终方案中,米-30倾转旋翼机的方案已经非常精细,不仅有总体布局方案,更有倾转旋翼、机翼、传动装置、液压、电气系统等各类机载系统的全面细化设计方案。
尽管米里设计局的方案非常精细,可由于当时的苏联经济形势已经不容乐观,所以该机的原型机建造进度一拖再拖,最后终于被列入1986年~1995年的军备发展计划中。而到了1986年的时候,整个苏联的武器装备发展体系已经混乱不堪,再详细、可靠的方案也无法在各部门互相推诿、苏联中央拿不出钱的情况下推进。短短五年之后,苏联解体,相应的军备发展计划也无疾而终,米-30倾转旋翼机项目彻底宣告失败。
1991年,在军备发展项目重新规划之后,米里设计局的专家在米-30原方案的基础上设计了三种不同载重能力的倾转旋翼机新方案,分别是:载重3.2吨的米-30S、载重2.5吨的米-30D和载重0.95吨的米-30L,载客量分别为21、11、7人。前两种方案的最大起飞重量都是13吨,并都选用了两台TV7-117涡轴发动机,第三种起飞重量3.75吨,采用了两台AL-34发动机。随后的几年里,米里设计局还考虑借由米-30倾转旋翼机发展过程中积累的技术来加入“欧洲未来先进旋翼机”计划,但是随着西方对俄罗斯的“戒备”增强,该项目显然没有展开的可能性。而米-30倾转旋翼机也自此淹没在历史文档的尘埃之中,成为了一段缥缈的先进装备发展故事。
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【读/写交流区】
问:米30早期设计发动机不是在机身上的吗?能不能说下,发动机在机身和在翼端设计的优缺点!——红星路活跃的仙茅
答:确实米-30早期设计发动机在机身上方(但后期设计显然改了,尤其是考虑使用D-27发动机的方案),我个人认为发动机放在机身上并不是一个好思路。首先,主发动机放在中央,其传递给两侧旋翼的输出功率损耗更多;其次,主发动机放在中央,会限制机舱空间设计,对于运输用途的飞行器设计而言没有好处。如果一定要说好处的话,我觉得也许对于全机重心设计有特别的考虑或者在发动机部位能部署更厚实的防护装甲来保障生存能力。
问:是不是由于装了四台发动机超重了,所以才下马?这应该比美国人的高速直升机先进好多年。——竹梅之间
答:从米-30倾转旋翼机的发展史来看,该机一直没有考虑过4发动机的方案,不过2台D-27发动机的方案(30吨)就够大了,毕竟该机本来只想取代米-8(11~13吨)的。注意,D-27是一种三轴桨扇发动机,单台发动机净重1.65吨,搭配螺旋桨和相关机构之后,重3吨左右。至于比美国人的高速直升机先进这个说法应该是不可取的,因为苏联在研制直升机方面,关注的焦点是重型化、大型化,而不是高速化,而美国人一直都在想高速化。
问:这?比美滴V280提前几十年呢,谁抄了谁啊?——办公小电脑
答:正经倾转旋翼机的概念最早的应该是德国的FA-269(如下图),美国贝尔市第一个将倾转旋翼机技术落地并研制、试飞原型机的公司,米里设计局就是从贝尔XV-3倾转旋翼机上获得的灵感来设计米-30的,至于米-30后续对V-22、V-280的研制有没有影响就不得而知了。
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