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作者: zxzhu 时间: 2016-5-28 11:46 标题: 像鸟儿一样腾飞（2）-人类垂直起降飞行的梦想[90P]
像鸟儿一样腾飞（2）-人类垂直起降飞行的梦想[90P]
采用喷气翼尖最著名的还是 Fairey Rotodyne，本来是很有潜力成为中短途城市航运的主力的
Fairey Rotodyne 在飞行中的雄姿
Rotodyne 在一开始接到很多航空公司的意向订货，但英国的“国航”BAE 最终没有下订单，别的意向订货也在一夜之间蒸发了，堪称是“协和”式的前奏
Fairey 被 Westland 收购后，由于英国政府资金不足，英国空军和英国“国航”的订单不到位，在成功的试飞后下马了，设计资料、工具、样机全部销毁，今天只能在画上自慰了
美国的 Groen Brother 公司是旋翼机的最新热衷者，Groen Brothers 向美国军方建议，用 C-130 一级的机身，配以带喷气翼尖的旋翼系统，实现垂直起落
Groen 还想诱惑海军，用作航母上的运输机
Groen Brothers 也在向森林灭火部门推销这个方案
限制直升机速度的一个重要因素是旋翼桨叶的挥舞，桨叶的惯性在不断地挥舞中增加了机械振动，铰链的磨损（或弹性元件的疲劳）使直升机的可靠性总是不如固定翼飞机。常规直升机的柔性桨叶虽然是非常规机动成为可能，但柔性的桨叶也限制了直升机的机动性，难于像固定翼飞机一样做迅猛的滚翻、拉起、俯冲、盘旋动作，过于激烈的机动动作可能使桨叶和机体碰撞，严重危害飞行安全。刚性桨叶的限制要小得多，采用刚性桨叶的直升机或许有这样、那样的问题，但都具有比常规直升机远为出色的机动性。为此，刚性桨叶一直是直升机研究的一个目标。洛克希德“夏延”的下马给刚性桨叶的发展蒙上阴影，但刚性桨叶的研究并没有就此偃旗息鼓，近来又柳暗花明的迹象。
为了大幅度提高直升机性能，美国从 70 年代开始，进行了一系列直升机研究机项目。西科斯基的“前行桨叶概念”（Advancing Blade Concept，简称 ABC）在较早就获得成功。如前所述，刚性旋翼的一个大问题是由于前飞的相对速度叠加在旋翼旋转速度引起的非对称升力，但对于刚性的共轴反转双桨来说，两边的非对称升力叠加起来，就对称了，刚性的桨叶和桨轴吸收所有的扭力，这就是 ABC 可以免去挥舞铰的基本思路。由于刚性桨叶没有挥舞，上下旋翼可以离得很近，而没有碰撞的危险。差动式地加减上下旋翼的桨距以形成扭力差不仅形成水平方向上的转向，还由于刚性旋翼非对称升力造成横滚，进一步加速转弯过程，所以 ABC 具有异乎寻常的机动性，大大超过常规直升机。ABC 直升机有专用的推进发动机，高速平飞时，用气动舵面实现飞行控制。采用 ABC 的 S-69（军用代号 XH-59A）参加了 LHX 竞争，但技术终究不够成熟，在悬停中低头或抬头也比较困难，落选于同出于西科斯基的常规旋翼加涵道尾桨的方案，后者最终成为 RAH-66“科曼奇”，现在也下马了。
西科斯基 XH-59A“前行桨叶”概念研究机，用共轴反转的刚性旋翼，既抵消扭力，又抵消非对称升力
流线型的 S-69 蛮俊俏的
前行桨叶在无人机的大潮中得到复苏，西科斯基的 Mariner/Cypher II 将前行桨叶和涵道风扇结合起来，动力从“碗边”通过传动轴传递，可以分别传递给上下旋翼，而不必用套筒轴驱动，大大简化机械设计和制造。理论上涵道可以改变气流方向，解决后行桨叶失速（retreating blade stall）问题，提高直升机速度。但涵道本身增加重量，更是增加迎风阻力，如果像 Mariner 那样开在中机身，还妨碍机内载荷和设备的布置。西科斯基在 Mariner 上使用前行桨叶，与其说是为了速度，不如说是为了减小旋翼直径。涵道的采用和和后行桨叶失速没有太大关系，主要是无人机整体布置上的方便，涵道结构本身容纳发动机和机载设备，加上涵道有良好的侧向隔音作用，特别有利于巷战或特种作战使用。
西科斯基的 Mariner/Cypher II，是美国海军无人机竟标中的候选之一
Mariner/Cypher II 的前身 Cypher 在美国陆军本宁堡步兵学校的演习场作巷战演示
作为美国直升机工业的龙头老大，西科斯基在 80 年代和国防部和 NASA 合作，研制了所谓 X 形翼研究机，其基本思路是在直升机和固定翼飞机之间架一座桥，机顶的 X 形机翼可以在直升机状态下旋转，产生升力；前飞达到一定速度后，X 形翼锁住固定，作为机翼使用，飞机转入固定翼状态。X 形翼在气动上虽然少见，但并非不可思议，这就是一对后掠翼加一对前掠翼。直升机状态下，反扭力问题有尾桨解决，比较难的是采用刚性的单旋翼，如何解决非对称升力的问题。西科斯基采用独特的“环流控制技术”（Circulation Control Technology），将发动机压缩机后引出高压气流，通过宽大的桨叶内的管路，像吹气襟翼一样，向桨叶后缘开缝襟翼吹气。吹气襟翼在下垂的襟翼表面喷吹高压空气，加速机翼上表面的气流流动，使机翼达到超过实际空速下能够产生的升力，50-60 年代第一代超音速战斗机的低速性能就是靠吹气襟翼“救命”的。环流控制桨叶根据桨叶在圆周运动中的不同位置，控制开缝宽度和吹气强度，控制升力的增减，以补偿非对称升力。
西科斯基的 X 翼研究机将宽弦“桨叶”和机翼合二为一，在直升机状态作旋翼旋转，在固定翼状态固定，作为 X 形机翼，在直升机和固定翼之间架桥
用普通直升机旋翼先行试验的西科斯基“旋翼系统研究机”（Rotor System Research Aircraft，简称 RSRA）
按固定翼飞机试飞的 RSRA，可以看到，RSRA 用机翼就可以产生足够的升力，并不需要 X 形翼的额外升力
90 年代时，波音接过接力棒，将 X 形翼的概念推向新的高度，用麦道直升机和 NASA 的合作结果，研制了“蜻蜓”（Dragonfly）研究机。“蜻蜓”有鸭式前翼和宽大的水平尾翼，机顶上有一字形的旋翼-机翼。在直升机状态下，旋翼-机翼在喷气翼尖的作用下旋转，产生升力。一字形的旋翼-机翼相当于双叶旋翼，可以用跷跷板铰链完成挥舞和领先-滞后动作，所以“蜻蜓”对非对称升力的补偿还是常规的。“蜻蜓”的动力装置是一台涡扇发动机，从压缩机引出高压气流，通过管路输送到旋翼-机翼的翼尖，驱动喷气翼尖。由于喷气翼尖不产生反扭力，“蜻蜓”没有尾桨。达到一定的平飞速度后，鸭翼和平尾产生足够的升力，旋翼-机翼锁住，作为固定的机翼，飞机转入固定翼状态。“蜻蜓”正在试飞，美国军方对它寄予厚望，甚至有想法把它放大到载人攻击直升机。
波音的“蜻蜓”Dragonfly 研究机
“蜻蜓”在悬停中
这张三视图清楚地显示了旋翼-机翼的两重性
“蜻蜓”垂直起飞到平飞的过程
“蜻蜓”的鸭翼-旋翼（canard rotor wing）概念对海军很有吸引力，海军有将其开发成舰载无人机的打算
载人的“蜻蜓”长满牙齿，蛮凶的
X 形翼到“蜻蜓”有一个共同的特点：采用宽弦刚性桨毂可锁定的两用旋翼-机翼（所谓stopped rotor）。粗短宽厚的刚性旋转机翼从根本上解决了很多细长的柔性旋翼桨叶难以解决的问题，但是和常规直升机相比，这些飞机的悬停和非常规机动性能还是受到一点损失的，正可谓有得必有失。最主要的技术困难还是来自于升力产生机制转换期间的飞行控制问题，处理不好，就容易失事。事实上，所有在升力产生机制中转换的所谓 convertiplane 都有这个机制转换期间的控制问题，机制转换动辄几十秒，快的也要 10 秒，就是不敢动作太猛，怕失控，同时也有速度和高度的限制，不是随时随地想转换就可以转换的。在战斗中，这个转换时间和高度、速度的要求给战术动作带来很大的困扰，升力机制的转换只好在进入战斗前完成，使 convertiplane 在实用中的吸引力受到不小的损失。
“蜻蜓”的鸭式布局为旋翼和机翼的关系提供了一个新思路。机翼可以在平飞中为旋翼卸载，但机翼对旋翼的下洗气流造成遮挡也是不争的事实，鸭式布局把机翼和旋翼的位置错开来，互不遮挡，如果没有胃口直接上两用旋翼-机翼，将“蜻蜓”的鸭式布局、Piasecki 的涵道螺旋桨和 S-69 的 ABC 桨叶结合起来，在技术上没有太了不起的困难，但可以成就一架相当先进的直升机，如果没有胃口直接上这样布局的载人直升机，至少可以从无人直升机开始。
从复合直升机，到直升-旋翼机，到可锁定的旋翼-机翼，这是一条从直升机向固定翼飞机过渡的路径。与此对应，当然也有一条从固定翼飞机向直升机过渡的路径。如果能使固定翼飞机的推进装置改变方向，不就能实现垂直起落了吗？
贝尔的 XV-3 是采用倾转动力的固定翼飞机的先驱之一。XV-3 的处在翼尖的发动机是固定的，但驱动旋翼的桨轴可以倾转，所以叫倾转轴（tile shaft）。平飞时，旋翼向螺旋桨飞机一样驱动飞机，垂直起落和悬停时，旋翼通过桨轴向上偏转 90 度。为了保持直升机状态的飞行控制，XV-3 的旋翼是和直升机一样的柔性旋翼，具有全套的总距和周期距控制。XV-3 的动力不足，无法在超出地面效应的高度悬停，作为直升机的功效有限，但 XV-3 证明了将直升机和固定翼飞机结合起来的可能性，为贝尔日后争取到 XV-15 乃至 V-22 的合同至关重要。
以固定翼状态飞行的贝尔的 XV-3，发动机不转动，旋翼的驱动轴转动，所以称 tilt shaft，日后成为 V-22 的重要先驱
以直升机状态飞行的 XV-3
XV-3 在悬停状态，由于功率不足，XV-3 不能在超出地面效应以上的高度悬停
与贝尔 XV-3 竞争落选的 Transcendental 1G，这是由从 Piasecki 分出来的一批人设计的
XV-3 从直升机状态向固定翼飞机状态转换的过程
和贝尔 XV-3 的技术相似，Transcendental 1G 也是采用倾转轴
Vertol（以 CH-46、CH-47 出名，后为波音收购）XV-21，同样是 Tilt Shaft
贝尔对柔性桨叶的局限清楚得很，在 70 年代，以 XV-3 的研究结果为基础，和 NASA 和美国军方合作，研制了采用半刚性桨叶的 XV-15。XV-15 的发动机舱和旋翼一起倾转，所以成倾转旋翼（tilt rotor）。半刚性桨叶可算是贝尔的看家本领了，当年红透直升机世界半边天的 UH-1，就是采用半刚性的双叶旋翼，桨叶和桨毂刚性连接，但桨毂和桨轴通过跷跷板轴承柔性连接，利用前行侧桨叶的自然升起和滞后，带动后行侧桨叶的自然降落和超前。很神妙的设计，可惜只能用于双叶旋翼。贝尔将跷跷板的原理推广到三叶（理论上也可以更多片桨叶），估计就是在万向接头外包覆一个刚性的整流罩，所有桨叶和整流罩刚性连接。
桨叶和桨毂的经典的分立铰链式连接，挥舞铰、摆振铰“五毒俱全”
紧凑一点的重合式铰链连接
双叶桨叶特有的跷跷板式连接，省却了挥舞铰和摆振铰，贝尔的经典之作 UH-1 和 AH-1 就是用这种结构
从跷跷板进一步发展而来的万向接头式连接，估计贝尔的半刚性旋翼就是在万向接头外包覆一个刚性的整流罩
贝尔的半刚性旋翼保留了直升机的总距和周期距控制，用于在悬停或直升机飞行状态时的飞行控制。贝尔还采用了宽弦、大弯度的桨叶，是桨叶最大限度地在前飞时接近常规螺旋桨的特性。XV-15 引起了军方极大的兴趣，飞行试验远远超过简单的悬停、平飞和直升机-固定翼飞机之间的状态转换等概念证明型的试飞科目，而是进入了演习场、两栖登陆舰等接近实战的条件下的试验。美国军方对实验结果相当满意，这直接导致最终的四大军种联合研制的 V-22“鱼鹰”项目。V-22 是历史上第一架也是仅有的一架可以垂直/短距起落的量产型运输机，V-22 故事的细节请看本站的“鱼鹰”杂谈。
贝尔 XV-15 在悬停中
XV-15 在平飞中
XV-15 在起飞
为了尽可能减小迎风阻力，倾转旋翼的旋翼直径应该在不影响直升机状态下的性能的前提下尽可能减小。但较小的旋翼不可能不影响直升机状态的性能，最突出的就是所谓“涡流环”现象。直升机在快速下降过程中，要使旋翼进入自己的下洗气流，或下洗气流造成的涡流，旋翼和周围空气之间的相对气流方向和相对速度出现本质变化，可能出现“打滑”而失去升力，这时候越是增加旋翼功率，打滑越严重，这就是所谓的“涡流环”现象。常规直升机也会出现“涡流环”现象，但小直径的旋翼更容易进入这一状态。V-22 在试飞中几次引人注目的坠机，大多出自这个原因。在悬停或直升机状态时，倾转旋翼在理论上可以通过控制左右发动机的推力来控制横滚，用旋翼的前后转动来控制俯仰，偏航比较难办，可以用旋翼下洗气流作用在机翼的襟翼上，辅以一定的横滚作用来实现。但事实上，增减发动机推力的灵敏度不够，反映不够快，控制量也不够精细。用机电控制倾转旋翼来实现俯仰控制，灵敏度问题更大，无法适应恶劣天气时的飞行要求。实用化的倾转旋翼的 V-22（及其前身 XV-15）都是采用直升机桨叶，即保留了全套直升机的总距和周期距控制，而不是只可以调节桨距的螺旋桨，所以直升机状态的 V-22 的操控和直升机无异。在以螺旋桨-旋翼为基础的垂直/短距起落飞机中，倾转旋翼是最成熟的方案。美国的 V-22 在饱经千难万险之后，终于开始量产。
直升机状态前飞中的 V-22 在空投伞兵
V-22 的半刚性旋翼清晰可见
V-22 的宽弦、大弯度、无铰、无轴承桨叶清晰可见
起飞、着陆时，襟翼放下，最大限度地减小对下洗气流的遮挡
为了适合上舰的需要，V-22 的旋翼可以折叠，机翼还可以横转90度，和机体平行，以节约占地空间
V-22 着舰试验，一侧旋翼在甲板上空、一侧旋翼在舷外时，两侧升力不均匀，容易造成事故。一架接一架紧接着快速降落时，前面飞机造成的空气涡流容易使后面的飞机进入危险的“涡流环”状态（vortex ring），造成旋翼吃不上劲，导致坠机
这是在两栖登陆建“塞班”号机舱内的情景
V-22 的性能被说得如此出众，人们不禁疑惑，为什么总统的“海军陆战队一号”要选新机时，没有选 V-22？
贝尔在 V-22 的成功之后，向两条战线出击，一是将倾转旋翼技术用于无人机，以最大限度地利用其垂直起落和速度、航程上的优势，二是将倾转旋翼技术推向民航市场。早先雄心勃勃的中短程支线客机看来一时还难以实现，但小型公务机已经开始了，贝尔和意大利的 Agusta 合作，正在研制 BA-609，其垂直起落的能力和速度、航程将对大公司、政府机构的要员从城市中心到城市中心的空中旅行有很大的诱惑力。欧洲从 80-90 年代开始，也展开了倾转旋翼的研究。法、德合作的 Eurotilt 和英、意合作的 Eurofar 最后合并成一个计划，但在 V-22 和 BA-609 面临一系列技术困难后，速度放慢，估计现在处于观望状态，在等待倾转旋翼的技术进一步成熟、技术风险进一步降低后再行动。
BA-609 的 BA 代表 Bell Agusta，将成为倾转旋翼在民用领域里“吃螃蟹的人”
BA-609 是面对有钱的阔佬的
BA-609 在警方和海岸警卫队中也有望得到青睐
BA-609 已经试飞，正在欧洲大力推销，力图抢在欧洲公司的前面霸占市场
法国主导的 Eurotilt 倾转旋翼飞机方案
Eurotilt 的倾转和 V-22 稍有不同，只有发动机前半部分倾转，介于 tilt rotor 和 tilt shaft 之间
贝尔当然不会把倾转旋翼的概念只用在载人飞机上，在如火如荼的无人机领域，贝尔也推出了采用倾转旋翼的“鹰眼”（Eagle Eye）
“鹰眼”预计要和海军或海岸警卫队的舰船配合行动，所以有很高的上舰要求
尽管 V-22 在研制过程中遇到严重的问题，美国军方对用具有垂直/短距起落能力的运输机作为战术空运主力的概念依然不肯放弃，在 V-22 尚未大规模服役时，已经开始对更大型垂直/短距起落运输机的研制，贝尔的方案自然是 V-22 的延伸：采用四旋翼的倾转旋翼方案，即所谓 quad tilt rotor。值得注意的是，倾转旋翼的发动机通常都是成双布置的。除非在机顶重心处安装一根很高的桅杆，倾转旋翼基本不可能是单旋翼的。
贝尔提出的四旋翼倾转旋翼（Quad Tilt Rotor，简称 QTR）方案，用于担当美军战场空运的主力
媒体为新飞机的名字都想好了：V-44，尽管军方并没有这样的命名
四旋翼尽管顺理成章，但平飞时前后旋翼之间相互之间的气动干扰可能会很严重，尤其是机动飞行的时候，后发动机也要避开前发动机的尾流
QTR 可以用于在城市中心机降“重型部队”（相对空降兵来说）
QTR 的结构想象图，传动轴不仅要左右同步，前后也要同步，复杂性和重量肯定要增加
QTR 是和 Groen Brothers 的 Gyrolifter 竞争，当然也不会忘了海军型
四旋翼倾转旋翼运输机的另一个方案
NASA 还在研究更大型的 QTR，用于民航
螺旋桨可以看成小直径、宽弦、大弯度的刚性旋翼，除了桨距以外，没有挥舞铰、摆振铰之类的，只是螺旋桨一般比刚性旋翼的直径小一点就是了。不过直径小，对减小前飞阻力具有不可置疑的好处。只要能够满足垂直起落要求，用螺旋桨代替旋翼是倾转旋翼的一个自然的延伸，Curtis-Wright 就是这方面的先驱。Curtiss-Wright 是航空先驱 Glenn Curtiss 和 Wright 兄弟的公司合并的结果，50 年代时已经落后于喷气时代，但在螺旋桨领域还是一方好汉。倾转的螺旋桨称为 tilt prop。螺旋桨需要较高的转速才能产生足够的推力，这对小直径刚性的桨叶不成问题。不过 Curtiss-Wright 的研究机没有发展到 V-22 的阶段，估计快速下降时，会有更严重的“涡流环”问题。但是 Curtiss-Wright 的螺旋桨还有玄机在里面。普通螺旋桨是针对迎面气流的，如果把螺旋桨略微向上倾斜一点，下行的桨叶相对迎面气流的迎角增加，上行桨叶的迎角减小，这样下行桨叶产生向下的划动大于上行桨叶产生向上的划动，产生所谓“轴向升力”（radial lift），可以减小机翼面积，有螺旋桨产生部分升力。这里要注意的是，螺旋桨抬起来一点，倾泻的推理矢量本身就产生一点向下的升力分量，但轴向升力比这点升力分量要大很多。为了最大限度地实现轴向升力，螺旋桨的桨叶应该是宽弦、大弯度的。Curtiss-Wright 先研制 X-100 研究机，特意设计了出奇地小的机翼，以证明轴向升力的概念。不过要是现垂直起落，还是要老老实实把发动机竖起来，推力朝下。在向军方游说假如下面还要提到的三军联合直升机计划后，空军同意投资，这以后Curtiss-Wright 在已经部分完成的 M-200 试验机基础上，大规模展开四发动机的 X-19 的研制，采用四个角落的四台发动机的差动升力控制横滚和俯仰姿态，螺旋桨的差动扭力控制偏航。试飞中，控制反应不够灵敏，控制力矩不足，但机械可靠性是最大的问题，主齿轮箱的寿命只有 50 小时，发动机的倾转机构只有 15 小时的寿命。在 50 个起落的试飞中，留空时间一共只有 4 小时，计划在 4 个月后放弃了。
Curtiss Wright X-100 是 X-19 的先驱，只有两台发动机，采用导至机尾的发动机废气喷管提供姿态控制，效果不好
Curtiss Wright X-19，预计用作小型公务机或短程客机，但飞行控制问题没法很好地解决
Curtiss Wright X-19 在悬停中，前后左右的四台发动机用于悬停中的姿态控制。为了避免陀螺力矩，左前、右后和左后、右前的发动机交联
由于螺旋桨比直升机旋翼简单、可靠，平飞速度高，美国军方对 X-19 寄予很大的希望，空军、海军、陆军三军联合研制，这是“三军攻击运输机计划”（Tri-Service Assault Transport）的一部分。
倾转旋翼是倾转动力方案中最容易想到的，倾转螺旋桨可以算倾转旋翼的一个分支，但倾转旋翼在直升机状态时，机翼对旋翼的下洗气流的遮挡较大，而直升机状态是最需要把所有的推力全部发挥出来的时候。另外，由于旋翼和机翼的相对位置和角度的变化，旋翼-机翼的气动相互作用十分复杂，在至关重要的直升机-固定翼状态转换期间尤其如此。既然如此，何不换一个思路，将发动机固定安装在机翼上，而让机翼倾转呢？倾转机翼（tilt wing）的好处是较好地解决了下洗气流的遮挡问题和发动机-机翼的相互作用问题。但是世上没有免费的午餐。倾转机翼要倾转整个机翼，由于机翼是飞机产生升力的所在，而机体是承重的所在，机翼和机体连接部是飞机上最吃重的部位，现在这个最吃重的部位把所有应力全部集中到一个控制机翼倾转的铰链上，要保证最大的可靠性，机械设计上的难度可想而知。和倾转旋翼一样，理论上倾转机翼可以通过前后倾转机翼来实现俯仰控制，控制左右发动机的推力来实现横滚控制，用下洗气流作用在襟翼上来实现偏航控制，但倾转机翼太不灵敏，所以有时在机尾增加一个水平风扇，专门用于俯仰控制。这个水平风扇只在垂直起落和悬停状态时打开，在平飞状态时折起以减小阻力，在地面也折起，不妨碍使用尾门装卸人员和货物。由于在直升机状态下必须保证所有旋翼/螺旋桨的绝对同步，所有旋翼/螺旋桨之间必须用同步轴连接，但是机翼不是绝对刚性的，在气动力的作用下，总是有一定的挥舞，这样一来，机翼内的同步轴非常容易受到损坏，这是倾转机翼和倾转旋翼共有的一个问题。
Vertol 76（也称 VZ-2）是倾转机翼的早期尝试之一
由于整个机翼可以倾转，VZ-2 的平飞和普通固定翼飞机无异
但在机翼竖起来时，发动机推力向下，产生直接升力，而且机翼对发动机的下洗气流的遮挡很小
早期直升机界很活跃的 Hiller 也推出了 X-18 研究机，图中为地面演示机翼的倾转
除了倾转机翼的机构外，倾转机翼的机械结构相对简单，发动机刚性固定在机翼上，发动机气流和机翼的设计也相对简单
不知道是不是处于习惯的原因，直升机出身的公司大多走倾转旋翼的路子，固定翼出身的公司大多走倾转机翼的路子。50 年代初，美国军方资助了很多垂直起落的研究项目，但基本上都是概念研究，离实战使用相差很远。59 年军方根据一个咨询委员会的建议，启动一项旨在实用化的垂直起落飞机计划，特别要检验新飞机在实战条件下的，而且要适合三军（海军陆战队在 50 年代没有独立的采购计划，由海军代办）的需要，所以产生了三军联合的 XC-142 计划，LTV 的 Vought 分 部得标，Hiller 和 Ryan 作为主要次级承包商，计划由空军主持。XC-142 可以装载 32 名士兵，比 30 年后的 V-22 还多 40%，四台发动机和 5 个螺旋桨（4 个推进螺旋桨加一个机尾的姿态控制螺旋桨）全部交联，所以只有还有一台发动机在工作，5 个螺旋桨都会转动，尽管可能动力不足。空军对 XC-142 作了大量的测试，包括空运、空投、沙漠、山地、航母、搜索救援、装载机动车辆等。XC-142 最后还是坏在机械复杂性上，可靠性不够，而且机翼在 35-80 度倾转范围里，机翼像门板一样，受横风影响太大，发动机差动推力的控制不够灵敏。最大的抱怨是机翼倾转过程中，差动的辅翼有横滚控制变为偏航控制，而差动的发动机推力由偏航控制变为横滚控制，这不光是一个操作习惯的改变，还在机翼倾转的过程中，横滚控制和偏航控制交联，要求飞行员作大量复杂的补偿动作，工作量太大，而且机舱内噪音和振动太大，估计和在接近垂直状态而低速前进时，刚性的螺旋桨对非对称升力不作补偿，振动全传到机舱里了。XC-142 在 67 年下马了。
早期倾转机翼发展得最远的还要数 Vought Hiller Ryan 三家合作的 XC-142，美国军方对 XC-142 也寄予深望，空军、陆军和海军联合研制，这是又一个 Tri-Service 项目
XC-142 起飞到平飞的过程
倾转机翼在垂直起飞和悬停时，竖起的巨大机翼形成“门板”效应，容易受低空阵风影响
作短距起飞时，机翼并不倾转到垂直，有趣的是，平尾也同步倾转，充分利用发动机下洗气流在地面造成的反弹，增强地面效应
XC-142 在航母 Bennington 号上着舰试验
如果有合适的跑道，当然也可以正常滑跑起飞
加拿大Bombardier CL-84 在试飞中
60 年代德国航空工业专注于垂直/短距起落飞机，MBB 的 Bo-140 是其中一个夭折的方案，其倾转机翼可以清楚地看见，MBB 的全称为 Messerschmitt Bolkow Blohm，包括前 Messerschmitt 和 Bolkow 的人马，Ludwig Bolkow 是第一架实战的喷气式战斗机 Me 262 的总设计师
Bo-140 还打算作为战术运输机，取代 C-160“协同”
同时期的还有 VFW VC-400，VFW 的全称为 Vereinigte Flugtechnische Werke，包括前 Heinkel 和 Focke-Wulf 的人马
倾转机翼的机械相当复杂，可靠性成问题。早期的 X-18 和 XC-142 用螺杆千斤顶控制机翼的倾转，动作平稳但是迟缓。经过 30 年的冬眠，倾转机翼近来有复苏的迹象。美国空军在寻找 C-130 的替代的过程中，从 AMST 开始，已经放弃了垂直起落的要求，现在只要求短 距起落。波音将倾转机翼的概念用于“先进战区运输机”（Advanced Theater Transport）计划的招标，利用倾转机翼和地面效应相结合产生的增升效果，来达到短距起落。
倾转机翼经过 30 年的冬眠，现在又重新得到重视，这是波音的 147 型倾转机翼公务飞机
波音的雄心当然不止于小型公务飞机，波音投标美军“先进战区运输机”（Advanced Theater Transport，简称ATT）的方案就是倾转机翼。ATT 只要求短距起落，而不强调垂直起落，不过波音的 ATT 形状怪异，被戏称为“超级大青蛙”（Super Frog）
要是没有心理准备，冷不防看见空中飞来这么一个怪东西，地面的敌人怕是惊得目瞪口呆，放枪也忘记了
洛克希德的 ATT 方案就要常规多了，虽然为隐身修形的机翼和 V 形尾比较新颖
洛克希德的另一个 ATT 方案就简直是 F-22 的运输机版了
意大利 Agusta 推出的 ERICA 计划不仅仅是又一个倾转旋翼的方案 ，ERICA 的机翼外翼段倾转，使其介于倾转旋翼和倾转机翼之间，不过现在 ERICA 已经和 Eurotilt 合并了
至此，倾转动力基本上都是在机翼和发动机上动脑筋，Freewing（不知道中文该怎么翻译？）把思路颠一个倒，把机身、机翼固定，但把安装发动机的前机身倾转，或许这应该成为倾转机身？倾转机身，安装在机身上的发动机的推力产生向下的升力分量，产生直接升力。但这只是一部分，推力气流从地面的反射要是利用好的话，可以大大强化升力，Freewing 就是靠直接升力和地面效应极大地增加起飞过程中的升力的。升空后，前后机身拉直，像普通飞机一样飞行。不过 Freewing 很难做到垂直起落，只能短距起落。这在使用中不是那么了不起的一个限制，如果需要滑跑的距离足够短，比如只要十几米，在大部分情况下，还是能够找到合适的场地的。Freewing 也是公司的名字，Freewing 目前只用在无人机上，但 Freewing 的野心不止于无人机，提出的 Freewing 喷气战斗机方案很有点惊世骇俗，把通常 Freewing 的前后机身倒一个个儿，在短促的滑跑后，用气动力把机尾压下去，把机首抬起来，后面的事情就和一般的 Freewing 一样了。
Freewing 是推力转向的一个新思路，机身、机翼固定，但安装发动机的前机身可以抬起来，提供额外的升力分量，缩短起飞距离。不过 Freewing 不可能实现垂直起落
到目前为止，Freewing 只用于无人机，由于前机身在起落时要高高扬起，载人的机舱布置在前机身恐怕有问题，而飞行员坐在后机身又有违传统，看来 Freewing 概念要用到载人飞机还有一段日子
不过人们的想象力是无穷的，如果倒一个个儿，前机身和地面水平，后机身翘起来，水平滑跑一小段距离后，水平尾翼用气动力量把尾巴压下去……
这样较重的前机身就抬了起来，可以利用向下的喷气推力分量，增加升力，尾撑之间的水平尾翼还可以“捕获”喷气发动机的下洗气流从地面的反弹，利用地效增升，实现短距起飞。事实上，这是利用机身的转动来实现推力转向，对发动机的要求最低。起飞后，后机身放下来，和前机身平行，像普通飞机一样飞行
这个就比较疯狂了
旋翼也好，螺旋桨也好，产生推力的原理都是一样的。如果把螺旋桨用涵道包覆起来，变成涵道螺旋桨（ducted fan），初看和普通螺旋桨没有太大两样，但是涵道内外的气流有速度差，在贝努力原理的作用下，涵道内的高度气流可以拖动涵道外的低速气流，可以产生比涵道内气流流动多至 50% 的额外推力。涵道本身在平飞状态也产生升力，这时圆形的涵道实际上就构成了环形机翼。平直翼、后掠翼、三角翼甚至前掠翼是人们所熟悉的，但环形翼也是产生升力的一个有效方法。环形翼可以想象成翼梢小翼的一个极端，由于制造和分析上不如平面翼简单，一直没有得到重视，在涵道风扇上的应用可算是歪打正着。涵道风扇也可以倾转，除了涵道本身也产生升力外，倾转涵道风扇（tilt ducted fan）具有和倾转螺旋桨一样的优缺点，不过在涵道风扇在倾转过程中，唇部的迎角不断变化，倾转到一定程度时会引起失速，改变飞机的升力分布，带来一定的飞行控制上的困难，同时造成风扇进气的紊乱，和很大的嗡嗡声。Doak VZ-4 是倾转涵道风扇的先驱，但最重要的倾转涵道风扇飞机应该是贝尔 X-22。尽管美国海军这是三军联合的项目的一员，但海军更中意短小的倾转涵道风扇方案，以便由航母升降机容纳，也免除折叠机翼的必要。涵道风扇也对甲板人员比较安全。于是海军在参加 XC-142 的同时，推动贝尔 X-22 计划。贝尔 X-22 采用四台涡轴发动机，两两布置在垂尾两侧，通过交联的同步轴，驱动所有四副涵道风扇，每个涵道出口的一个气动控制面提供垂直起落和平飞中的飞行控制。巨大的垂尾实际上没有舵面，只是起方向稳定作用。X-22 的涵道风扇的有 35% 的剩余功率，只要三个涵道风扇就能够实现垂直起落，只剩两个了还能正常平飞，在跑道降落只需要一个涵道风扇就够了。海军对 X-22 的试飞成果相当满意，责成负责研制 X-22 飞行控制的 Cornell Aeronautical Laboratory（后称 Calspan 公司）继续完善自动飞行增稳控制系统。到 80 年 Calspan 完成项目，军方已经对垂直起落飞机失去耐心，X-22 计划无疾而终。
Doak VZ-4 是采用倾转涵道风扇的先驱
[ 本帖最后由 zxzhu 于 2016-5-28 11:59 编辑 ]
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