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直升機(jī)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(luò)整理 瀏覽:
從上世紀(jì)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(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

從上世紀(jì)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(jī)。經(jīng)過這樣一段時間對于直升機(jī)技術(shù)的研究,尤其是無數(shù)次的失敗,楊積累了大量的直升機(jī)設(shè)計技術(shù),其中尤其值得稱道的就是他為直升機(jī)旋翼打造的“穩(wěn)定桿”(Stabiliser Bar)系統(tǒng),這個當(dāng)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(jī)制造公司還沒有準(zhǔn)備好涉足直升機(jī)行業(yè),所以當(dāng)楊拿著他認(rèn)為一定會引起制造商興趣的直升機(jī)設(shè)計方案志滿意得地向各大飛機(jī)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(zhuǎn)機(jī)發(fā)生在楊的某一位朋友造訪貝爾飛機(jī)公司之后——當(dāng)這位朋友將楊的直升機(jī)方案轉(zhuǎn)達(dá)給貝爾飛機(jī)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(jī)方案進(jìn)行一次演示探討。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△巴特·凱利幫助亞瑟·楊安裝編號“1”的“模型30”直升機(jī)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(xì)節(jié),但是毫無疑問肯定是相當(dāng)順利的,因為在此次碰面之后不久,貝爾飛機(jī)公司的負(fù)責(zé)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(jìn)駐貝爾工廠,開始監(jiān)管他所給出的直升機(jī)方案的兩架原型機(jī)的制造工作——這種原型機(jī)所代表的當(dāng)然就是本文的主角,也就是被貝爾飛機(jī)公司內(nèi)部稱為“模型30”(Model 30)的直升機(jī),下面請看正文。

穩(wěn)定桿的首次“實戰(zhàn)”應(yīng)用——貝爾30直升機(jī)設(shè)計特點

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

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

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

該機(jī)的發(fā)動機(jī)采用的是富蘭克林(Franklin)六缸水平對置氣冷式發(fā)動機(jī),其出軸功率為160馬力,發(fā)動機(jī)通過鋼管支撐結(jié)構(gòu)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(shè)計的穩(wěn)定桿系統(tǒng)被按照恰當(dāng)?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(jī)身運動的影響,從這個層面上解決了早期直升機(jī)旋翼系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△貝爾30直升機(jī)“穩(wěn)定桿”安裝位置如圖所示

主旋翼的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速減速比為9:1。

旋翼的槳葉采用的是對稱翼型設(shè)計,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為實木,不過在翼型前緣部位加裝了鋼條來充當(dāng)槳葉的大梁。兩槳葉的尾槳系統(tǒng)掛載在一根從機(jī)身尾部延伸出去的細(xì)長鋼管的一側(cè)。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△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(jī)還采用過3槳葉尾槳的設(shè)計

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

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△圖示為貝爾30直升機(jī)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(jī)偏航操縱(這個桿上下提拉改變主旋翼總距)

1號原型機(jī)及其飛行測試

第一架貝爾30直升機(jī)于1942年12月24日正式公開展出,該機(jī)的初始編號為“1”,后來正式注冊編號為“NX41867”,該機(jī)被貝爾飛機(jī)公司命名為“珍妮弗”(Genevieve),當(dāng)天,貝爾30直升機(jī)還進(jìn)行了地面開車展示,其發(fā)動機(jī)以150RPM的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了試車。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△1943年,亞瑟·楊在一次飛行測試之前對“模型30”直升機(jī)進(jìn)行檢查

這架貝爾30直升機(jī)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(jī)在離地5英尺的高度進(jìn)行了短暫的飛行測試,之后貝爾飛機(jī)公司的首席試飛員弗洛伊德·卡爾松接著對該機(jī)進(jìn)行了飛行測試。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△由系留繩掛住的“模型30”直升機(jī)開始進(jìn)行飛行測試,可以看出這時候該機(jī)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(jī)公司決定為該機(jī)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(jī)公司的飛行員鮑勃·斯坦利在駕駛該機(jī)過程中突發(fā)事故,原型機(jī)1號硬著陸,損毀嚴(yán)重,斯坦利本人也受了重傷,所幸保全了性命。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△墜毀的“模型30”1號原型機(jī)

此次損壞之后直到同年6月26日,該機(jī)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(jī)開始了一系列自由飛行測試,該機(jī)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(jī)的起落架改成了三點輪式起落架,并且給機(jī)身安裝了噴涂為藍(lán)色的整流罩外殼,這些設(shè)計的改進(jìn)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”。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

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

新原型機(jī)的發(fā)展與首次直升機(jī)救援行動

在展開“模型30”一號機(jī)的飛行測試工作的同時,貝爾直升機(jī)公司也積極展開了2號原型機(jī)的研制工作。在這架新直升機(jī)上,楊采取了一系列的改進(jìn)措施:全新的起落架、半硬殼式機(jī)身和全新的尾槳安裝方式;不過說起來該機(jī)最顯眼的改動就是采用了封閉式座艙設(shè)計,并安裝了與當(dāng)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。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

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(jī)進(jìn)行飛行測試的時候,該機(jī)墜毀了。不幸中的萬幸就是,盡管1號原型機(jī)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(jī)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(jī)(編號NX41868)代替了1號原型機(jī)開始用作飛行測試平臺拉里·貝爾就是該機(jī)的首批乘客之一。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△2號原型機(jī)在進(jìn)行室內(nèi)升空懸停展示表演

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

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△1A型貝爾30直升機(jī)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(jī)公司出動“模型30”直升機(jī)展開了該公司的首次直升機(jī)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(dǎo)任務(wù),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(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△2號原型機(jī)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(jī)執(zhí)行了救援任務(wù),不過兩個月后,貝爾公司就開展了首次直升機(jī)救援活動。當(dāng)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(jī)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(zhì)獎?wù)隆?/p>飛行員與乘客之間的“矛盾”——3號原型機(jī)

與此同時,第三架“模型30”直升機(jī)的制造工作也由此正式啟動了。新直升機(jī)的設(shè)計改進(jìn)主要包括采用了四輪式起落架、“先進(jìn)的”儀表盤和圓管型尾梁,不過該機(jī)座艙設(shè)計還是采用了1號原型機(jī)的開放式座艙設(shè)計(這應(yīng)該和當(dāng)時的試飛員反饋有關(guān),當(dāng)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(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△飛行測試中的貝爾30直升機(jī)原型機(jī)

3號原型機(jī)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(jī)的表現(xiàn)良好,貝爾飛機(jī)公司也決定盡快將該機(jī)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(shè)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(rèn)可。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

△弗洛伊德·卡爾松正在操縱駕駛一架“模型30”的早期版本進(jìn)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(jī)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(jī)從外觀上更接近于貝爾飛機(jī)公司后續(xù)打造的“模型47”直升機(jī)。

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(jī)行業(yè)邁出的第一步,盡管在固定翼飛機(jī)市場的競爭中,這家公司并沒有獲得預(yù)期的名譽(yù)和地位,但是,也許當(dāng)時的貝爾飛機(jī)公司都沒能料到,在如今的歐美,民用直升機(jī)市場中,每兩架在飛的直升機(jī),其中就有一架是貝爾制造。

所以說,貝爾30直升機(jī),正是這家直升機(jī)巨頭起步的地方。

目前,仍然有兩架“模型30”直升機(jī)仍保留在博物館中,分別是編號“NX41867”的1A原型機(jī),該機(jī)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(jī),該機(jī)被存放在紐約州阿姆赫斯特的伊利縣歷史學(xué)會博物館(Erie County Historical Society Museum)。

直升機(jī)制造巨頭起步之作,亞瑟·楊和他一手打造的貝爾30直升機(jī)

?△位于博物館中的編號為“NX41867”1A型貝爾30直升機(jī)

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