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直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造

時間:2020-11-09 16:34來源:網(wǎng)絡整理 瀏覽:
從上世紀二十年代末到到1941年秋季,亞瑟·M·楊(Arthur M Young)先生已經(jīng)在他位于賓夕法尼亞州的農(nóng)場中測試了將近十三年的模型
直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

從上世紀二十年代末到到1941年秋季,亞瑟·M·楊(Arthur M Young)先生已經(jīng)在他位于賓夕法尼亞州的農(nóng)場中測試了將近十三年的模型直升機。經(jīng)過這樣一段時間對于直升機技術的研究,尤其是無數(shù)次的失敗,楊積累了大量的直升機設計技術,其中尤其值得稱道的就是他為直升機旋翼打造的“穩(wěn)定桿”(Stabiliser Bar)系統(tǒng),這個當時看起來并不起眼的玩意后來成就了貝爾最為經(jīng)典的兩槳葉蹺蹺板式旋翼系統(tǒng)。

可惜在那時,很多飛機制造公司還沒有準備好涉足直升機行業(yè),所以當楊拿著他認為一定會引起制造商興趣的直升機設計方案志滿意得地向各大飛機制造商推銷的時候,他才發(fā)現(xiàn)這些制造商似乎都沒有表現(xiàn)出太大的興趣,這一度讓他非常灰心。事情的轉機發(fā)生在楊的某一位朋友造訪貝爾飛機公司之后——當這位朋友將楊的直升機方案轉達給貝爾飛機公司的管理層之后,他們表現(xiàn)出了顯著的興趣——雙方約定在1941年9月3日針對這種直升機方案進行一次演示探討。

直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

△巴特·凱利幫助亞瑟·楊安裝編號“1”的“模型30”直升機的傳動系統(tǒng)

雖然從如今的資料中很難浮現(xiàn)此次演示探討的細節(jié),但是毫無疑問肯定是相當順利的,因為在此次碰面之后不久,貝爾飛機公司的負責人拉里·貝爾就和亞瑟·楊及時簽署了一份合作協(xié)議。按照協(xié)議,1941年11月24日,亞瑟·楊帶著他的助手巴特·凱利進駐貝爾工廠,開始監(jiān)管他所給出的直升機方案的兩架原型機的制造工作——這種原型機所代表的當然就是本文的主角,也就是被貝爾飛機公司內(nèi)部稱為“模型30”(Model 30)的直升機,下面請看正文。

穩(wěn)定桿的首次“實戰(zhàn)”應用——貝爾30直升機設計特點

“模型30”(也常常被簡稱為“貝爾30”直升機)從現(xiàn)代人的目光來看,可以說是一種相當粗糙的直升機,其機身結構由焊接鋼管組成,寬度相當大的四根撬式起落架分布在機身的前后左右側,其管材為直徑3英寸的鋁合金管。

直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

△貝爾30直升機的俯視示意圖,從圖中可以感受到該機的起落架寬度實在有些過分了

該機的發(fā)動機采用的是富蘭克林(Franklin)六缸水平對置氣冷式發(fā)動機,其出軸功率為160馬力,發(fā)動機通過鋼管支撐結構豎直安裝在座艙的后方。兩槳葉主旋翼系統(tǒng)的槳轂則通過萬向接頭安裝在旋翼傳動軸的頂端。在旋翼槳葉的下方,楊設計的穩(wěn)定桿系統(tǒng)被按照恰當?shù)慕嵌葎傂怨探拥叫順炏到y(tǒng)中。

穩(wěn)定桿在旋翼系統(tǒng)中的作用有點類似于慣性輪(FlyWheel),它能夠在一定程度上保證旋翼槳葉穩(wěn)定保持在一定平面內(nèi),并且不受到機身運動的影響,從這個層面上解決了早期直升機旋翼系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題。

直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

△貝爾30直升機“穩(wěn)定桿”安裝位置如圖所示

主旋翼的轉動是通過一套離心式離合器(Centrifugal Clutch)和一套兩級行星傳動系統(tǒng)(Two-Stage Planetary Transmission)實現(xiàn)的,其轉速減速比為9:1。

旋翼的槳葉采用的是對稱翼型設計,基礎結構為實木,不過在翼型前緣部位加裝了鋼條來充當槳葉的大梁。兩槳葉的尾槳系統(tǒng)掛載在一根從機身尾部延伸出去的細長鋼管的一側。

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△從一個貝爾早期的飛行測試錄像中可以看到編號“NX41867”的直升機還采用過3槳葉尾槳的設計

另外,值得一提的是,在貝爾“模型30”直升機的操縱系統(tǒng)設計中,亞瑟·楊還有考慮采用“手腳并用”來操縱直升機,所以在該機上能看到罕見的用受操縱的直升機尾槳偏航操縱系統(tǒng)。

直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

△圖示為貝爾30直升機的座艙內(nèi)景,飛行員只要左右撥動圖示操縱桿,就能改變尾槳總距,從而實現(xiàn)直升機偏航操縱(這個桿上下提拉改變主旋翼總距)

1號原型機及其飛行測試

第一架貝爾30直升機于1942年12月24日正式公開展出,該機的初始編號為“1”,后來正式注冊編號為“NX41867”,該機被貝爾飛機公司命名為“珍妮弗”(Genevieve),當天,貝爾30直升機還進行了地面開車展示,其發(fā)動機以150RPM的轉速進行了試車。

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△1943年,亞瑟·楊在一次飛行測試之前對“模型30”直升機進行檢查

這架貝爾30直升機的正式首飛測試在12月29日舉行,亞瑟·楊駕駛這架通過繩索系留的原型機在離地5英尺的高度進行了短暫的飛行測試,之后貝爾飛機公司的首席試飛員弗洛伊德·卡爾松接著對該機進行了飛行測試。

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△由系留繩掛住的“模型30”直升機開始進行飛行測試,可以看出這時候該機還是采用的大寬度撬式起落架

這次試飛的成功使得貝爾飛機公司決定為該機安排后續(xù)的一系列飛行測試和展示表演活動,但是沒過幾天,在1943年1月初,貝爾飛機公司的飛行員鮑勃·斯坦利在駕駛該機過程中突發(fā)事故,原型機1號硬著陸,損毀嚴重,斯坦利本人也受了重傷,所幸保全了性命。

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△墜毀的“模型30”1號原型機

此次損壞之后直到同年6月26日,該機才被修好。隨后卡爾松開始駕駛著這架名為“珍妮弗”的原型機開始了一系列自由飛行測試,該機在后續(xù)試飛中的表現(xiàn)都很出色,并在1943年7月份前飛速度突破了112.65千米/時。至此,亞瑟·楊著手將該機的起落架改成了三點輪式起落架,并且給機身安裝了噴涂為藍色的整流罩外殼,這些設計的改進的目的最初并不是希望提高某些方面的性能,而是為了能夠在飛行展示和表演的時候“更好看”。

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△弗洛伊德·卡爾松駕駛“模型30”1號原型機進行“松手飛行”(Hands-Off)的表演,可以看到這時候該機已經(jīng)噴涂了“NX41867”的編號

新原型機的發(fā)展與首次直升機救援行動

在展開“模型30”一號機的飛行測試工作的同時,貝爾直升機公司也積極展開了2號原型機的研制工作。在這架新直升機上,楊采取了一系列的改進措施:全新的起落架、半硬殼式機身和全新的尾槳安裝方式;不過說起來該機最顯眼的改動就是采用了封閉式座艙設計,并安裝了與當時的汽車門一樣的艙門,封閉式座艙可以容納1名飛行員和1名乘客。

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然而,“模型30”的發(fā)展實在有些曲折。1943年9月份,卡爾松在駕駛1號原型機進行飛行測試的時候,該機墜毀了。不幸中的萬幸就是,盡管1號原型機在這次事故中受到了巨大的損傷以至于只能返廠大修,但是卡爾松本人幾乎沒有受傷。此次事故之后,1號原型機接受了整整半年的修理,為此,從1943年9月下旬起,2號原型機(編號NX41868)代替了1號原型機開始用作飛行測試平臺拉里·貝爾就是該機的首批乘客之一。

直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

△2號原型機在進行室內(nèi)升空懸停展示表演

1944年,2號原型機的飛行測試工作日趨成熟,貝爾飛機公司決定啟動該機的飛行展示表演工作,于是同年3月份,“模型30”2號原型機的正式向公眾亮相。5月10日,弗洛伊德·卡爾松駕駛該機向美國軍方展示了直升機的獨特能力,之后的一段時間又向民航領域的潛在客戶進行了一系列飛行展示。在此期間,1號原型機的修復工作也逐步完成,重新“復活”的1號原型機被貝爾飛機公司成為“1A型”,修復完成之后哦,該機在一次“士兵義演”活動中閃亮登場,瞬間成為了全場的焦點。

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△1A型貝爾30直升機的座艙內(nèi)部儀表盤視圖

1945年1月5日,美國陸軍航空軍的飛行員杰克·伍蘭斯駕駛著一架P-59彗星在洛克波特附近失事,為此貝爾飛機公司出動“模型30”直升機展開了該公司的首次直升機救援行動。美國陸軍航空軍的飛行員喬·馬沙姆駕駛著一架P-59執(zhí)行搜索和引導任務,弗洛伊德·馬卡松則駕駛著一架“模型30”緊隨其后來救援這名不行的飛行員。

直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

△2號原型機在飛行測試中

不過由于此次行動是非公開的,所以現(xiàn)在無法得知到底是1號還是2號原型機執(zhí)行了救援任務,不過兩個月后,貝爾公司就開展了首次直升機救援活動。當時有兩名漁民在伊利湖(北美洲五大湖之一)執(zhí)行冰上捕魚而受困湖中,卡爾松再次駕駛“模型30”直升機出動完成了此次救援行動,由于在此次救援行動中的出色表現(xiàn),卡爾松還獲得了美國財政部頒發(fā)的銀質獎章。

飛行員與乘客之間的“矛盾”——3號原型機

與此同時,第三架“模型30”直升機的制造工作也由此正式啟動了。新直升機的設計改進主要包括采用了四輪式起落架、“先進的”儀表盤和圓管型尾梁,不過該機座艙設計還是采用了1號原型機的開放式座艙設計(這應該和當時的試飛員反饋有關,當時很多飛行員仍然比較偏愛開放式的座艙,視野開闊,駕駛體驗和舒適度都比較高)。

直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

△飛行測試中的貝爾30直升機原型機

3號原型機的注冊編號為NX41869,在1945年8月25日完成了首飛測試,在測試中該機的表現(xiàn)良好,貝爾飛機公司也決定盡快將該機用于飛行展示和表演中,但是初期反饋表明,開放式座艙的設計盡管得到了飛行員的支持,但卻沒有得到觀眾和客戶的認可。

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△弗洛伊德·卡爾松正在操縱駕駛一架“模型30”的早期版本進行飛行測試

為了平衡兩方面的要求,楊想出了一個辦法,他采用有機玻璃給座艙安裝了一個寬敞、視野開闊的泡型罩子,如此一來,總算是滿足了飛行員和客戶之間的不同要求。所以從整體來說,3號原型機從外觀上更接近于貝爾飛機公司后續(xù)打造的“模型47”直升機。

亞瑟·楊的加入,以及貝爾“模型30”的誕生,可以說是貝爾公司在直升機行業(yè)邁出的第一步,盡管在固定翼飛機市場的競爭中,這家公司并沒有獲得預期的名譽和地位,但是,也許當時的貝爾飛機公司都沒能料到,在如今的歐美,民用直升機市場中,每兩架在飛的直升機,其中就有一架是貝爾制造。

所以說,貝爾30直升機,正是這家直升機巨頭起步的地方。

目前,仍然有兩架“模型30”直升機仍保留在博物館中,分別是編號“NX41867”的1A原型機,該機位于美國國家航空航天博物館(National Air and Space Museum),以及編號“NX41869”的3號原型機,該機被存放在紐約州阿姆赫斯特的伊利縣歷史學會博物館(Erie County Historical Society Museum)。

直升機制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機

?△位于博物館中的編號為“NX41867”1A型貝爾30直升機

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