【EP环保网编译】怎样让直升机速度加倍？是否有必要装置一个额外的发动机。近日，欧洲直升机公司（Eurocopter）就是利用这种方法，研制了世界上速度最快的X3混合式直升机。 <br/> <br/>目前，大部分直升机的最高时速为160英里左右，而欧洲直升机公司的研究人员们在X3型混合式直升机的两个机翼上分别安装了一个看似简单的涡轮螺旋桨，使其最高时速可达267英里（约合每小时427公里），而且运行状态非常平稳。 <br/> <br/>“我们用了一个额外的引擎来驱动这个新的螺旋桨，而不需要那些花哨的自动驾驶仪或稳定系统。”研究人员称，“X3型混合式直升机能可节省20％－25％的燃料费用，但速度翻倍，而且具有出色的加速与减速能力以及良好的可操作性。” <br/> <br/>欧洲直升机公司（Eurocopter）是欧洲宇航防务集团（EADS）下属的全球最大的直升机制造公司。其X3型混合式直升机将用于搜救、医疗、军事行动等方面，而不仅仅只供富人专有。（Casey） <br/>[img]http://epchina.com/upload/2011/0520/1305860226853.jpg[/img] <br/> <br/>[img]http://epchina.com/upload/2011/0520/1305860280426.jpg[/img] <br/> <br/>[img]http://epchina.com/upload/2011/0520/1305860295380.jpg[/img] <br/> <br/>[img]http://epchina.com/upload/2011/0520/1305860319845.jpg[/img] <br/> <br/>[img]http://epchina.com/upload/2011/0520/1305860479389.jpg[/img] <br/> <br/>[img]http://epchina.com/upload/2011/0520/1305860497562.jpg[/img] <br/> <br/>＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ <br/> <br/>这样也可以的话，不至于现在才有人想到吧。。。

引擎增加两倍，可靠性降低至少75%——而你知道，直升飞机引擎失灵基本上只有坠毁的结局。而且这种直升飞机相当于把部分顶部螺旋桨引擎的动力转移到了两翼的引擎上，则载重量会明显降低（常规直升飞机是靠直升飞机微微向前倾斜，使顶部螺旋桨的推力中少量水平分力来推动飞机前行，此时其竖直方向的推力要大得多）。所以说这种四不像直升机是有失有得的——你可以将其视为可垂直起降的螺旋桨式飞机。其实我记得美国V22鱼鹰的工作任务与这种直升机类似，但其以可靠性低闻名。<br/><br/>过去不这样设计直升飞机我猜是因为自动控制系统、引擎和螺旋桨等材料的可靠性还不够高。

普通直升机主旋翼引擎失灵才会坠毁。而且就这个设计来看，两侧固定翼可以提供一定的升力，即使主旋翼引擎失灵，也能再扑腾扑腾。同样的原因，载重量也未必降低。降低者，只是多出来的固定翼和推进器的重量，以及固定翼对主旋翼气流的影响。

不是的，主旋翼失灵必然坠毁。但普通直升机的尾部旋翼要保持直升机不会因为主旋翼旋转造成的反作用力使直升机自旋，也是非常重要的。换句话说，尾部旋翼如果出问题了，因为作用力与反作用力的缘故，直升机机体会发生与螺旋桨反向的自旋，然后把驾驶员转晕而坠毁。<br/><br/>根帖的飞机，是靠两侧的机翼旋翼来稳住直升机，使其不发生自旋的。我不清楚其设计参数，但按照常理来说，因为主旋翼会对机身产生一种扭矩，所以机身有自旋倾向。此时，这种新型直升机为了防止机身自旋，左右两个水平旋翼的转速必须不同来抵消主旋翼的扭矩。这对于自动控制系统的灵敏度要求可不低。因为两个水平旋翼的旋转参数不同，控制困难，飞机的可靠性也会因此大大降低。<br/><br/>V22的设计不涉及主旋翼造成的自旋扭矩，但仍然有很高的坠毁率。根帖的新型直升飞机控制难度比V22可要大太多了。我认为更加不安全。当然也可能现在自动控制系统的运算性能比V22强大了几百万倍，能够解决自动控制困难这个问题。

嗯，，对。我把尾桨忘了。<br/><br/>但这么一算，普通直升机是两个引擎，现在改成三个，只增加了 50％，对可靠性的影响不是太大。

哦，算引擎数时我也忘了。问题在于，微调控制两个不同参数的引擎转速，肯定比控制一个要难得多，不是难50%，而是难好几倍。当然这是控制论的范畴了。<br/><br/>举个很简单的例子，五轴数控机床（数控加工中心CNC）的设计难度比三轴机床高太多了。所以常规数控机床天朝能产，CNC我们还是只能买西门子，三菱之类。

有那么复杂么？我看市面上卖的四轴遥控飞机，有四个旋翼，能飞前后左右及转弯，也才一、两百块钱嘛。另外，还有六轴、八轴的。[edit]2014-05-24 13:54:07.947218[/edit]

载荷不同，而且载人的东西需要绝对安全，模型只需要大致上可以模拟原理就行了——模型不需要考虑内部载重不均造成重心偏移，也不需要考虑强风强对流气流之类的特殊天气情况。<br/><br/>还是以V22为例，原理上大家都很明白吧。也不过只有两个旋翼，但是自从其装备军队开始就事故不断。除了当年有特殊需要的美国海军陆战队，基本上没有其他任何人或组织敢拿来用。回到根帖的直升飞机来说，如果这种直升飞机的事故率为0.1%，也比常规直升飞机高了几百几千倍。这货主要优点是节能和飞行速度快，为此我完全可以选择螺旋桨式固定翼飞机。如果只是追求在摩天大楼顶部垂直起降，我也可以选择久经考验的常规直升飞机。所以这种飞机的性能优势提高有限，但缺点也很明显，大概和V22一样只适合非常小众的有特殊要求的市场。<br/><br/>我猜可靠性不佳（当然这可以依赖科技发展来缓解）导致市场太小才是以前没人造这种飞机的原因。

V22的旋翼要倾转90度，还要左右联动（一边引擎坏了也不停转），复杂度很不一般。

V22复杂度其实还行，旋翼转90度不是什么问题，联动是为了保障安全所必须的——V22毕竟是军用飞机。V22比起根帖的飞机来说不需要在系统内部实时消除主旋翼带来的飞机自旋的扭矩。<br><br>其实这货的复杂度并不低，原因是控制不易。我们知道最简单的闭环反馈控制系统需要有一个执行系统，一个控制系统，和一个输出检测系统（控制论的专业术语忘光了，反正大致如此）。输出检测系统将执行系统工作状态，形成信息反馈给执行系统来控制执行系统的输出。此时控制系统只需要处理1个变量（执行系统的输出量）就行了。<br><br>根帖中的飞机要实时调节两个水平旋翼的转速差来抵消主旋翼对机身的扭矩。此时控制系统需要处理的变量就太多了：至少包括左侧旋翼的转速、右旋翼的转速（与左旋翼的转速还有非线性增量的联动要求）、主旋翼的转速、风速、风向（风向有三个自由度）、载荷等等。或者我们可以这样说，对于自动控制系统来说，比传统直升飞机多一个水平螺旋桨，就像在程序里面多了一个随时会变化的全局变量，偏偏这个全局变量数值变化时还会使其他所有全局变量的数值发生非线性变化，程序的复杂度就大大加强了——正常的程序里面加一个这样的全局变量进去，基本上程序必须推翻重新编写了。<br><br>所以如果V22都难以控制动辄坠毁，根帖的飞机控制难度就要高太多了。

主旋翼像常规直升机那样控制，两个推进桨转速的和是定值（视飞行速度而定），二者的差用于平衡主旋翼的扭矩以及控制航向，由飞行员手动控制就行了。<br><br>起飞的时候，主旋翼和一个推进桨（就是平飞时转得快的那个）一同启动，另一个推进桨歇着（大概做不到倒转）。起来之后慢慢加大两个推进桨的转速之和，就飞走了。<br><br>至于风速风向，任何飞机都是一样考虑。

实际计算每那么简单，我没空去查飞机的螺旋桨推力计算公司，给个船舶螺旋桨的推力近似计算公式（原网页是从WORD文档转码过来的，有引用外部程序，所以无法复制）链接<br><br>http://wenku.baidu.com/view/85eea37e27284b73f24250ce.html<br><br>可以看到，计算量还是蛮大的。如果起降依赖飞行员手动控制，那么直线飞行时自动控制两个水平旋翼的速度差总需要自动控制吧？计算参数并不容易——当然现在CPU性能极大提高了，以前难以实时计算的参数说不定现在没问题了。而且就我本人的看法，如果起降全靠飞行员控制飞机不自旋，风险还是比较大的，必须有自动控制能力。<br><br>所以我认为飞行的可靠性和自动控制系统（的运算能力）很可能是这种新型直升机以前没人去制造的主要原因。这些困难也许因为科技发展以及不成问题，所以现在搞出来了。同理，以前我读大学时的副院长在研究压缩空气动力汽车。据其介绍，以压缩空气为动力的汽车以前没人搞，由他第一个吃螃蟹的原因是以前制造高压气罐的技术不成熟，现在技术成熟了。<br><br>

常规直升机起降时需要控制两个桨，这种也是两个。<br><br>直飞时左右两桨的速度差（也就是飞行方向）可以手动控制啊，简直和自行车一样。不需要计算，只要有个定性的关系，比如操纵杆越向左偏，则左桨越减速右桨越加速，飞机转向左。至于偏到哪个位置正好，手动控制。<br><br>我看了你找的公式，似乎最难算的只是个四次方和开平方，这样的计算在286时代就算不了什么了，一微秒就能算很多次。[edit]2014-05-24 22:13:47.570098[/edit]

那个公式不是微机能否计算的问题，而是不定参数和经验参数（比如说X=0.38～0.87）太多——事实上公式本身也是经验公式，而不是靠高等数学推导出来的精确公式。所以不能全靠经验公式来计算，还需要依赖加速度传感器，陀螺仪等仪器辅助和不断修正计算结果（类似于控制论里面的闭环控制系统，但外界输入的变量很多）。还需要较高的相应速度（飞机对稳定性的要求比船舶和车辆要高太多了），这才是占用资源比较多的地方。当然，按照CPU性能的提高速度来说，现在肯定不是问题了——譬如美国的M1坦克我记得火控计算机是奔腾2，号称移动中射击1500米外的油桶首发命中率超过50%，到了鬼子开发出90式战车，因为CPU性能极大提高，首发命中率超过90%。所以我猜过去自动控制系统可能就是最大的技术瓶颈。<br><br>你说手动控制不是不行，只是我作为工程师的话，认为即便可以采用手动控制，也该有完善的自动控制系统来做保险。也就是说，你认为控制系统可以简单化，而我认为必须完美无瑕才能将飞机投入使用。

自动控制也可以模拟手动控制的过程。不预先计算应该调整的量，而是在逐渐调整的同时观测调整效果，到位就停。<br><br>这个似乎用模拟电路就能实现了。。[edit]2014-05-25 13:52:06.765840[/edit]