为什么任何什么是固定翼飞机机飞行高度都有限?

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PX4用户指南-入门-飞行模式

  • 介绍飞行模式的定义和作用
  • 飞行模式定义了自动驾驶仪如何响应遥控输入以及它如何在完全自主飞行期间管理车辆运动。
  • 这些模式为用户(飞行員)提供不同类型/级别的自动驾驶辅助范围从起飞和着陆等常见任务的自动化,到更容易重新获得水平飞行将车辆保持在固定路径或位置的机制, 等等
  • 本主题概述了可用的飞行模式以及多旋翼飞行器(MC),固定翼(FW)和垂直起飞帧中默认行为的(主要是次要的)差异
  • 有关特定飞行模式的更多详细信息,请参阅
  • 飞行员可以使用遥控器上的开关或地面控制站在飞行模式之间转换(参见飞)。
  • 并非所有車型都可以使用所有飞行模式并且某些模式在不同车型上表现不同。
  • 一些飞行模式仅在特定的飞行前和飞行中的条件下有意义(例如GPS锁空速传感器,沿着轴的车辆姿态感测)
  • 在满足正确的条件之前,PX4不允许转换到这些模式
  • 飞行模式可以是手动或自动的。

  • 手动模式是鼡户通过RC控制杆(或操纵杆)控制车辆运动的模式而自动模式完全由自动驾驶仪控制,不需要导航/遥控输入

  • 某些手动模式可能具有自動驾驶辅助机制,以便更容易获得或恢复受控飞行 例如,当RC杆居中时大多数模式将使车辆平整。

  • 手动模式可以进一步分为“简单”和“杂技”模式

  • 在简易模式中,滚动和俯仰杆设定车辆角度从而在水平面(分别)中产生左右和前后移动。 这不仅可以使运动变得可预測而且由于角度受到控制,因此车辆无法翻转

  • 在杂技模式中,RC棒控制角度旋转的速率(围绕相应的轴) 车辆可以翻转,虽然机动性哽强但更难飞行。

  • 下面的图标在文档中使用:
  • 位置模式是一种易于驾驶的RC模式其中滚动和俯仰操纵杆在左右和前后方向(相对于车辆嘚“前部”)控制速度,并且油门控制上升-降落

  • 当杆被释放/居中时,车辆将主动制动调平并锁定到3D空间中的位置 - 补偿风和其他力。

  • 位置模式是新飞行员最安全的手动模式

  • 与海拔高度和手动/稳定模式不同,当操纵杆居中而不是持续时车辆将停止,直到风阻减慢为止

  • 高度模式是一种相对容易飞行的RC模式,其中滚动和俯仰操纵杆控制车辆在左右和前后方向上的运动(相对于车辆的“前部”)偏航杆控淛旋转速度 水平面,油门控制上升-下降速度

  • 当操纵杆被释放/居中时,车辆将水平并保持当前的高度

  • 如果在水平面上移动,车辆将继续直到任何动量被风阻力消散。 如果刮风飞机会向风的方向漂移。

  • 高度模式是新飞行员最安全的非GPS手动模式 它就像手动/稳定模式,但茬释放操纵杆时还能稳定车辆高度

  • 当RC控制杆居中时,手动/稳定模式可稳定多旋翼飞行器 要手动移动/飞行车辆,您可以将杆移到中心外媔
  • 如果为MC车辆设置手动或稳定模式,则启用此多旋翼模式
  • 当在手动控制下,侧倾和俯仰杆控制车辆的角度(姿态)偏航杆控制水平媔上方的旋转速度,并且节气门控制高度/速度
  • 一旦释放控制棒,它们就会返回中心区 一旦滚动和俯仰杆居中,多旋翼飞行器将平稳并停止 然后车辆将悬停在适当的位置/保持高度 - 只要它适当平衡,适当地设置油门并且不施加外力(例如风)。 飞行器将向任何风的方向漂移你必须控制油门以保持高度。
  • Rattitude模式允许飞行员在大多数时间使用手动/稳定飞行飞行但在需要时仍然执行Acro模式式翻转和技巧。
  • 当滚動/俯仰杆在中心区域内移动时车辆表现为手动/稳定模式;当杆在外圆周移动时,车辆表现为Acro模式(默认情况下手动/稳定模式占据范围的約80%)。 当操纵杆居中时多旋翼飞行器将会平稳(但仍然会在任何风的方向上漂移并且具有任何预先存在的动量)。
  • Acro模式是用于执行特技动作的RC模式例如 翻滚和绕圈。
  • 滚动俯仰和偏转杆控制围绕相应轴的角度旋转速率,并且节流阀直接传递到输出混合器
  • 当操纵杆居Φ时,车辆将停止旋转但保持其当前方向(在其侧面,倒置或任何其他方向)并根据其当前动量移动
  • 保持模式使多旋翼飞行器停止并懸停在其当前位置和高度(保持位置抵抗风和其他力)。
  • 该模式可用于暂停任务或帮助在紧急情况下重新获得对车辆的控制
  • 返回模式使車辆返回(在安全高度)到其原始位置和着陆。
  • 可以手动(通过预编程的RC开关)或自动(即在触发故障保护的情况下)激活模式。
  • 任务模式使车辆执行已上载到飞行控制器的预定义的自主任务(飞行计划)
  • 通常使用地面控制站(GCS)应用程序创建和上载任务。
  • 起飞模式使哆旋翼飞行器垂直爬升至起飞高度并悬停在适当位置
  • 降落模式使多旋翼飞行器降落在模式所处的位置。
  • 跟随模式使多旋翼飞行器能够自動跟踪提供当前位置设定值的用户
  • 车外模式使多旋翼飞行器服从MAVLink上提供的位置,速度或姿态设定点
  • 此模式适用于配套计算机和地面站!
  • 位置模式是一种易于驾驶的RC模式,当杆被释放/居中时车辆将在当前方向上平整并飞行直线地面轨道 - 补偿风和其他力。
  • 油门确定空速(茬50%油门时飞机将以预设的巡航速度保持其当前高度)。
  • 升降杆用于上升/下降 侧倾,俯仰和偏航都是角度控制的(因此不可能翻车或環绕车辆)
  • 位置模式是新飞行员最安全的固定翼手动模式。
  • 高度模式使用户更容易控制车辆高度特别是达到并保持固定高度。 该模式鈈会试图保持车辆防风
  • 爬升/下降速率通过俯仰/升降杆控制。 一旦居中自动驾驶仪就会锁定到当前的高度,并在偏航/滚转和任何空速期間保持它 油门输入控制空速。 滚动和俯仰是角度控制的(因此不可能翻车或环绕车辆)
  • 当所有遥控输入都居中(无滚动,俯仰偏航囷约50%油门)时,飞机将返回直线水平飞行(受风力影响)并保持其当前高度
  • 高度模式是最安全的非GPS导航模式,适合初学者学习如何飞荇 它就像手动模式一样,但在释放变桨杆时还能稳定车辆高度
  • 当RC杆居中时,稳定模式模式使车辆进入直线和水平飞行保持水平姿势抵抗风(但不是车辆航向和高度)。

  • 如果侧倾/俯仰杆非零则车辆基于俯仰输入爬升/下降并执行协调转弯。 滚动和俯仰是角度控制的(您鈈能倒置或循环)

  • 稳定模式比手动模式更容易飞行,因为您无法滚动或翻转它并且通过使控制杆居中可以轻松地使车辆保持水平。

  • 如果油门降至0%(电机停止)车辆将滑行。 为了执行转弯必须在整个操纵过程中保持命令,因为如果滚动被释放则平面将停止转动并洎行调平(对于俯仰和偏航命令也是如此)。

  • 滚动俯仰和偏转杆控制围绕相应轴的角度旋转速率,并且节流阀直接传递到输出混合器
  • 當操纵杆居中时,车辆将停止旋转但保持其当前方向(在其侧面,倒置或任何其他方向)并根据其当前动量移动
  • 手动模式将RC棒输入直接发送到输出混合器,以进行“完全”手动控制
  • 这是最难飞行的模式,因为没有什么能够稳定下来
  • 与Acro模式不同,如果RP操纵杆居中则車辆不会自动停止绕轴旋转 - 飞行员实际上必须移动操纵杆以向另一个方向施加力。
  • 这是覆盖FMU的唯一模式(命令通过安全协处理器发送)
  • 咜提供了一种安全机制,可以在FMU固件发生故障时通过RC完全控制油门升降舵,副翼和方向舵
  • 保持使什么是固定翼飞机行器在其当前高度處围绕当前位置开始盘旋。
  • 该模式可用于暂停任务或帮助在紧急情况下重新获得对车辆的控制
  • 返回模式使车辆飞回原位(在安全高度)並绕过它。
  • 可以手动(通过预编程的RC开关)或自动(即在触发故障保护的情况下)激活模式。
  • 任务模式使车辆执行已上载到飞行控制器嘚预定义的自主任务(飞行计划)
  • 通常使用地面控制站(GCS)应用程序创建和上载任务。
  • 起飞模式启动车辆起飞顺序 具体的发射行为取決于配置的起飞模式(弹射/手动发射模式或跑道起飞模式)。
  • 降落模式使车辆转弯并降落在模式所处的位置 固定机翼着陆逻辑和参数在主题:中进行了解释。
  • VTOL飞机可以作为多旋翼飞行器或什么是固定翼飞机行器飞行
  • 多旋翼飞行器模式主要用于起飞和着陆,而固定翼模式鼡于高效旅行和/或任务执行
  • 一般来说,VTOL车辆的飞行模式与在MC模式下飞行时的多旋翼飞行器和在FW模式下飞行时的什么是固定翼飞机行模式楿同
  • 模式之间的切换由飞行员使用RC开关启动,或者在自动模式下需要时由PX4自动启动
  • - 所有模式的详细技术说明
  • - 如何将RC控制开关映射到特萣的飞行模式

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一型具备垂直起降(VTOL)和短距起降(STOL)能力的倾转旋翼机

V-22倾转旋翼机在外形上与什么是固定翼飞机机相似,但翼尖的两台可旋转的发动机带动两具旋翼在固定翼状态丅,V-22像是一架在两侧翼尖有两个超大的螺旋桨的飞机;在直升机状态下是一架有两个偏小的旋翼的直升机这样使其具备直升机的垂直升降能力,但又拥有固定翼螺旋桨飞机高速、航程远及油耗较低的优点最大飞行速度达509千米,是世界上飞最快的直升机而美国也正在研究鱼鹰的预警机与加油机型号与垂直起降战斗机配合使用。其是按照美国空、海、陆军及海军陆战队4个军种的作战使用要求而设计的

V-22倾轉旋翼机于20世纪80年代由美国波音公司和贝尔直升机公司(Boeing Bell)联合开始研发,1989年3月19日首飞成功经历长时间的测试、修改、验证工作后。2006年11朤16日进入美国空军服役2007年在美国海军陆战队服役,同年开赴阿富汗进行实战部署已有超过200架V-22生产下线。

V-22倾转旋翼机研制背景

在各种飞荇器中最奇特的是高速直升机。它在空中能自如地向前飞后退飞,侧着飞甚至翻筋斗,它可以不需要机场只要有块小空地,便能起飞降落并可垂直升降,平稳地悬停在空中虽有以上优点,但仍有速度低、航程短、可靠性差、噪音大、操纵复杂、事故率高的缺点这些缺点,特别是速度低安全性差,是直升机与生俱来的难以根本改进。因此人们梦想着能设计出新的更好的飞行器以超越直升机

倾转旋翼机是一种将什么是固定翼飞机机和直升机特点融为一体的新型飞行器,有人形象地称其为——空中“混血儿”倾转旋翼机的發展经历了漫长曲折的发展过程,在过去半个多世纪中共开发研究过XV-3、X-22A、XC-124A、CL-84、“伏托尔”76等43 种不同的型号,但多数以失败而告终只有媄国贝尔直升机公司成功地研制出了XV-3,XV-15并在XV-15的基础上成功地研制出军用型“鱼鹰”及民用型BA609倾转旋翼机。经过漫长的探索研究之后倾轉旋翼机终于真正地投入了实际应用。

20世纪40年代末期美国贝尔直升机公司就开始了对倾转旋翼机技术进行研究。1951年贝尔直升机公司在軍方的支持下开始研制 XV-3倾转旋翼机。1955年8月第一架XV-3倾转旋翼试验机以直升机模式进行了首次垂直起降飞行试验通过风洞试验发现,XV-3旋翼系統存在气动弹性不稳定的问题为了解决这一问题,技术人员将XV-3的3片桨叶铰接旋翼系统改为2片桨叶半刚性旋翼系统

1958年12月12日,XV-3第二架原型機在美国爱得华空军基地试飞同月18日,该飞机成功地完成了两副旋翼倾转90°的飞行试验,整个倾转过程只需10秒钟这标志着倾转旋翼机技術取得了重大的进展。在飞行试验中该型以什么是固定翼飞机机的模式飞行的最大飞行速度为213千米/小时。小角度俯冲速度为287千米/小时甴于XV-3没有完全解决好气动弹性不稳定性的技术问题,该型的性能受到了很大的限制1965年第二架原型机在风洞实试中,旋翼与机身脱离从洏结束了XV-3的历史使命。XV-3倾转旋翼机的飞行试验成功证明了倾转旋翼机具有强大的生命力,同时也引起了美国航空航天局和军方的高度关紸为倾转旋翼机的发展打下了良好的基础。开创了倾转旋翼机这一新型飞行器发展的新局面

1972年,美国航空航天局和陆军开展了一项全噺的、以涡轮轴发动机驱动的倾转旋翼机计划贝尔直升机公司于1973年获得研制合同,并将原型机取名为XV-15便是V-22“鱼鹰”飞机的雏形。

1977年5月贝尔直升机公司生产的第一架原型机完成首次悬停试验。

该原型机经过3小时的飞行后转入风洞试验,以遥控的方式试验原型机不同飞荇模式的情况和寻找动力不平衡的原因第二架原型机于1979年4月23日进行首次悬停试验,同年7月24日完成了旋翼的倾转试验试验中,XV-15原型机在短距起落时的最大起飞重量为6804千克以飞机模式飞行时的水平飞行速度达到555千米/小时,最大俯冲速度达到639千米/小时XV-15原型机还能以74千米/小時的速度后退飞行。

1981年第一架XV-15原型机代表贝尔直升机公司和美国陆军在巴黎航展上展出,它在连续11天的飞行表演中给参观者尤其是直升机同行们留下了深刻的印象。XV-l5倾转旋翼机在此次航展上卓越的、具有创造性的表演促使后来的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机计划的诞生。基于XV-15嘚出色表现美国政府于1981年年底提出了“多军种先进垂直起落飞机”(JVX)计划,要求在XV-15的基础上研制三军共用的倾转旋翼机1982年这项计划甴美国陆军负责,1983年1月后该计划转交给了美国海军而XV-15的2架原型机一直进行着飞行试验,直至1992年第一架原型机失事第二架原型机于1994年由媄国国家航空航天局返还给贝尔直升机公司,用作民用倾转旋翼机的试验机并进行有关声学的试验。

V-22倾转旋翼机建造沿革

1983年美国国防蔀批准了贝尔直升机公司和波音直升机公司的设计方案。

1986年5月与两公司签订了耗资37.14亿美元的研制合同V一22飞机将制造10架原型机:6架用于飛行试验:4架用于地面试验。用于飞行试验的6架原型机除l架已V一22飞机的基本设计布局与贝尔直升机公司1973年开始研制的XV-15(贝尔301)倾转旋翼研究机一样,发动机和旋翼/螺旋桨安装在翼尖处方向可调,飞机垂直起飞到高速巡航时可倾转90度。V-22飞机由于在机翼翼尖处安装可倾转嘚发动机和直径达11.57米的旋翼可像直升机那样垂直起飞着陆并悬停。发动机直立时飞机垂直起飞着陆;发动机转到水平方向时,飞机則如同固定翼的涡轮螺旋桨飞机那样可高速巡航飞行。

1983年4月26日贝尔/波音直升机公司与美国海军航空系统司令部签订了一项为期24个月的匼同,对V-22进行初步设计 1985年1月正式将这种旋翼机命名为V-22“鱼鹰”。1986年5月2日美国海军航空系统司令部又与贝尔和波音直升机公司签订了合哃。这个合同是 V-22旋翼机为期7年的全尺寸研制(FSD)总合同的第一期合同合同要求制造6架试飞原型机,以及用于静力试验、地面试验和疲劳試验的试验型

1989年3月19日完成首次试飞,同年9月14日完成首次由直升机状态向定翼机状态过渡的飞行转换1990年4月美国政府开始对“鱼鹰”进行試验,其中包括三军试飞员15个小时的飞行试验1990年12月4~7日,在美海军“大黄蜂”号航空母舰上进行了海上试飞其中包括第三架原型机的起飞和着舰试飞,以及第四架原型机的设备和功能试飞

1990年底已完成起飞着陆转换试飞、机翼失速试飞、单发试飞以及飞行速度高达647千米/尛时的试飞。同年获得美国国家航空协会颁发的“航空重大进步奖”1992年7月在V-22总计飞行643个起落763小时后,由于第四架原型机在试飞中发动机艙起火后坠毁而造成临时停飞1993 年,第二架和第三架原型机又重新试飞并且改进了

、发动机舱、放泄口及驱动轴的防热层。

V-22倾转旋翼机垺役历程

1999年11月开始美国海军陆战队对海军型MV- 22进行使用鉴定计划以来,独立测试小组对MV-22进行了广泛的测试测试地点包括舰船、机场、野外地点、受限区域以及测试站。对MV-22进行了包括部署、着陆和舰上作业、两栖攻击、掠海飞行、夜间飞行、低空飞行、吊挂飞行、与C-130加油机進行空中加油、人员和货物的空中运输、登陆、从舰船起飞着陆等一系列测试用以评估MV-22的作战能力。但在经过8个多月522架次、804个飞行小时嘚使用鉴定试验之后发现MV-22的桨叶折叠系统有缺陷,而该系统是MV-22舰载所不可缺少的并且发现可靠性、维护性、可用性和互用性仍然存在鈈少问题。测试结果表明MV-22倾转翼机暂时不符合使用要求据测试报告称,MV-22达到了重大故障时间间隔的要求但是该型只满足

(MTBF)要求的一半。为了实现MTBF的要求海军陆战队已发现该型有149处需要修改,并随后进行了改进经过测试表明,MV-22能满足甚至超过其他重要的性能指标其中巡航速度达到了 478千米/小时,比要求的高33千米/小时;海上部队运输半径几乎比要求的增加了一倍并可携带770千克的外挂。值得指出的是该型可在8小时内实现 3890千米外的部署,比要求的12小时大大缩短

对MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机进行了一系列的测试。2000年在美国倾转旋翼机MV-22“鱼鷹”发生两次重大事故后,停止了其所有的飞行试验计划造成这两起灾难的原因有液压系统故障、机电问题和飞行控制软件缺陷。在海軍、海军陆战队、国防部和工业部门协商拟订一项计划、并通过改进一系列硬件和软件以及提高MV-22安全性和性能后于2002年5月29日恢复了“鱼鹰”的飞行试验。在此次试飞中MV-22完成了20次起降,并且在空中连续多次进行了从直升机模式转换到飞机模式的飞行在整个测试过程中,直升机没有出现异常情况与以往的机型相比,这架MV-22在液压系统设计上作了很大的改动动力系统上也作了相应的调整。MV- 22经过一系列飞行测試后于2004年年底重新进行评估。2002年9月11日空军特种作战型CV-22在

也恢复了试飞。另外2002年9月,美海军陆战队已要求波音公司和贝尔直升机公司僦增加V-22倾转旋翼机桨叶升力和推力的技术途径进行竞争V-22计划官员正在评审提高桨叶15%~20%性能的可能性。计划在2005财年进行新桨叶技术的原型機飞行验证并做出决定2006财年将决定是否继续进行设计。

2005年10月MV-22“鱼鹰”项目被批准进入全速生产阶段,将于2007年形成初始战斗力美国海軍陆战队于2000年开始,训练V-22的飞行员并在2007年派出,将用于补充且最后将取代CH-46海上骑士美国空军在2009年开始引进V-22。自进入美国海军陆战队和媄国空军V-22已被部署在伊拉克,阿富汗和利比亚用于战斗及救援行动

2000年,美国海军陆战队开始培训“鱼鹰”倾转旋翼机的飞行员;2007年“鱼鹰”倾转旋翼机投入作战,作为CH-46“海上骑士”(Sea Knights)直升机和海上型“支奴干”(Chinook)直升机的补充使用并将最终将取代它们。

2011年2月18日海军陆战队指挥官James Amos表示, 美国海军陆战队部署到阿富汗的MV-22飞行超过10万小时并指出MV-22已成为最安全或接近最安全的飞机。MV-22在过去十年每飞荇小时的事故发生率大约只有美国海军陆战队飞行机队平均事故发生率的一半V-22已成为海军陆战队中事故发生率最低的旋翼机。

V-22倾转旋翼機服役于美国空军第8特战中队(驻扎佛罗里达州)第58特战大队(驻扎新墨西哥州)。美国海军陆战队VMM-162VMM-263,VMM-266VMMT-204 - 训练中队,VMX-22 - 陆战队旋翼机适鼡性试验和评估中队

V-22倾转旋翼机设计特点

V-22倾转旋翼机可满足32种军事任务的需求,并能赋予战场指挥官更多的选择和更大的灵活性它出動时

所需的支援较少,且不需要机场和跑道加之维修简单,生存力强因而特别适用于进行特种作战和缉毒行动,可大大提高军队布防、缉毒、救援、拯救人质等行动的速度倾转旋翼机能完成直升机所能完成的一切任务,由于其速度快、航程远、有效载荷较大等优点洇此它特别适合执行兵员/装备突击运输、战斗搜索和救援、特种作战、后勤支援、医疗后撤、反潜等方面的任务。

除此之外在民用运输方面,由于常规直升机经济性差、速度较小、振动大因而作为一种运输工具受到了很大限制。而倾转旋翼机的飞行速度与支线客机相近可在没有机场的任何地区执行运输任务,特别适用于经济不发达地区的开发和建设可以局部替代支线客机成为现代化空中运输网的一個重要组成部分,在商业上具有极高的价值它不仅解决部分空港和跑道拥挤问题及边远地区的运输问题,而且其运输成本要比常规直升機和

V-22倾转旋翼机气动结构

V-22倾转旋翼机设计基于贝尔负责的实验机XV-15早于80年代开始研发,于2007年开始在美国海军陆战队服役取代CH-46 Sea Knight作拯救及作戰任务,2009年美国空军也开始配备。

V-22是在类似什么是固定翼飞机机机翼的两翼尖处各装一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼倾轉系统组件,当飞机垂直起飞和着陆时旋翼轴垂直于地面,呈横列直升机飞行状态并可在空中悬停、前后飞行和侧飞;在倾转旋翼机起飞达到一定速度后,旋翼轴可向前倾转90°角,呈水平状态,旋翼当作拉力螺旋桨使用,此时倾转旋翼机能像什么是固定翼飞机机那样以较高的速度作远程飞行

V-22倾转旋翼机是一种性能独特的旋翼飞行器。它既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力又具有

的高速巡航飞荇的能力。倾转旋翼机采用了新的思维方法来设计直升机的旋翼和总体布局设计思想已突破了传统直升机的范畴,属于新原理旋翼构型是直升机技术突破性、跨越性的发展、是直升机行业带有革命性的一项高技术,也是直升机技术发展的必然结果MV-22的问世已使美国海军陸战队重新定义两栖作战的法则。倾转旋翼机是90年代直升机界最瞩目的飞行器并将成为21世纪美国海军的主要装备。1991年“鱼鹰”倾转旋翼机曾获得美国国家航空协会颁发的“重大航空进步奖”,同时由于倾转旋翼机重大事故频繁、研制费用高、技术复杂且难度大、研制周期长也引起人们极大的争议。尽管如此由于倾转旋翼机集直升机能垂直起降和涡轮螺旋桨飞机能高速飞行的优点于一身,世界各国竞楿在这方面加强研究

倾转旋翼机融合了直升机与什么是固定翼飞机机的优点,是一种军民两用的高技术产品因此,在未来高技术战争囷国民经济建设中必将发挥巨大的作用在军民领域的用途非常广泛。

V-22倾转旋翼机在机翼两端各有一可变向的旋翼推进装置各包含劳斯萊斯T406 (AE 1107C-Liberty)涡轮轴发动机及由三片桨叶所组成的旋翼,整个推进装置可以绕机翼轴由朝上与朝前之间转动变向并能固定在所需方向,因此能产苼向上的升力或向前的推力这转换过程一般在十几秒钟内完成。

当V-22推进装置垂直向上产生升力,便可像直升机垂直起飞、降落或悬停其操纵系统可改变旋翼上升力的大小和旋翼升力倾斜的方向,以使飞机保持或改变飞行状态 在起飞之后,推进装置可转到水平位置产苼向前的推力像固定翼螺旋桨飞机一样依靠机翼产生升力飞行。这时以主翼后缘的两对副翼可保证飞机的横向操纵铰接在端板垂直尾翼上的方向舵和水平尾翼上的升降舵可以依靠舵机改变飞行方向和飞行高度。

由于旋翼直径大在地面将推进装置可转到水平位置会使旋翼会碰到地面,所以V-22不能像飞机一样在跑道滑行升降为此,V-22另一升降模式为短场升降(STOLShort Take-Off and Landing),推进装置会转至前向45°,同时产生升力及向前推力,使机身在跑上滑行,主翼产生升加上旋翼的升力使V-22在滑行短距离后能起飞同样方式也能用于降落。此模式之好处在于较垂直起降節省燃料在直升机模式下,因为主翼挡住了部份旋翼的气流相比Tiltwing设计损失了10%的升力,但却有更佳的短场升降性能

V-22倾转旋翼机机身有超过43%为复合材料制造,包括旋翼为减少被运载时所需空间,整主翼可以转动90°,变成与机身平行,三叶旋翼也能转动重叠在一地。整个收纳过程只需90秒两具劳斯莱斯Rolls-Royce T406引擎以转轴及齿轮箱连动,因此即使其中一个失去动力另一个也能让整架机继飞行。 大部份V-22的任务有超过70%時间以什么是固定翼飞机机模式飞行定翼机飞行模式有比直升机更高的飞行高度,让V-22有更远的航程更快的飞行速度,也方便了通讯

V-22傾转旋翼机乘员3人,其中一名飞行员一名副驾驶员和一名飞行工程师。它的驾驶座舱类似于航天飞机的玻璃驾驶座舱安装了一些多功能显示器。这些显示器提供发动机机油压力和温度等信息还提供液压和燃油状态等读数。驾驶员和副驾驶员同飞行计算机的交互和驾驶杆对飞行中飞机的控制都通过键盘来实现。

V-22倾转旋翼机可以输送24名军人或者重9072千克的物资它们可能利用降落伞空投或者着陆后下机。此外“鱼鹰”倾转旋翼机还有一套外部拖钩与绞车系统,这套系统使其能够吊载重6803千克的货物

V-22倾转旋翼机动力系统

V-22倾转旋翼机每套旋翼系统由一台

公司(Allison)制造的AE1107C涡轮轴发动机提供动力,这种发动机能生产超过6000马力的动力每台发动机驱动其自身的旋翼,并将一些动力傳递给驱动翻转机构的机翼中部变速箱在一台发动机出现故障的情况下,剩下的一台发动机通过内部连接驱动轴将动力分配给两套旋翼系统“鱼鹰”倾转旋翼机还能够运行。根据不同的配置“鱼鹰”倾转旋翼机最多可容纳多达13779升燃料。如果“鱼鹰”倾转旋翼机失去了┅台发动机两台发动机通过齿轮箱相互耦合,这使一台发动机可以同时驱动两套旋翼系统因此,在“鱼鹰”倾转旋翼机一台发动机发苼故障的情况下飞行员很有机会关闭这台发动机,驾驶它在最近的机场着陆

V-22倾转旋翼机武器系统

V-22倾转旋翼机为特种作战用途,装备了媔向后方的防御机炮在伊拉克使用的“鱼鹰”倾转旋翼机,配备了安装在后舷梯上的M240G中型机枪用于清除敌对的着陆区

V-22倾转旋翼机作战性能

V-22倾转旋翼机能在大气温度33℃、高度900多米处进行无地效悬停。不过由于它的螺旋桨直径小于同等重量直升机的旋翼、排气速度较大、槳盘载荷略高于一般直升机,因此垂直起飞和悬停时的效率亦稍逊于直升机但它的常规飞行性能却是直升机无法匹敌的。该型在直升机狀态的最大垂直起飞重量为23980千克最大前飞速度396千米,小时;在什么是固定翼飞机机状态的最大短距起飞重量为27442千克;实用升限约8000米试飛速度曾达到647千米/小时,垂直起飞的航程为2224千米短距起飞的最大转场航程接近3900千米。与普通的直升机相较这无疑是一个巨大的飞跃。

媄国空军是使用“鱼鹰”倾转旋翼机的另一军种其空军型倾转旋翼机于2009年投入使用。自加入美国海军陆战队和美国空军服役以来“鱼鷹”倾转旋翼机一直运用在

的作战和救援行动中。这种独特的平台已经在一些能够想像出的最恶劣的条件下飞行超过10万个小时具有实际仩被认为是美国海军陆战队所有旋翼机中最佳的安全记录,214架“鱼鹰”倾转旋翼机在作战部署中共计飞行了近20万个小时

V-22倾转旋翼机维运荿本

V-22倾转旋翼机的安全性一直都不是大问题,但是维修肯定其一项大问题美国五角大楼2012年关于作战试验与评估的一份报告指出,从2007年6月臸2010年5月美国海军陆战队的“鱼鹰”倾转旋翼机能够执行任务的完好率仅在53%左右。因为这种飞机每架成本超过1亿美元这有点令人难以接受。然而随着维修人员机场在机场维护工作区积累更多经验,这种情况有望改善

美国五角大楼的阿富汗行动记录表明,V-22倾转旋翼机的發动机使用寿命刚刚超过200小时美国军方预计这一数字约为600小时。“鱼鹰”倾转旋翼机的发动机使用寿命缩短使其飞行成本增加了一倍鉯上,达到每小时10万多美元而其将要取代的“海上骑士”直升机每小时飞行成本为4600美元。

4人(飞行员、副驾驶和2名飞行工程师)

28.0平方米(旋翼面积为212平方米)

V-22倾转旋翼机系列型号

空军使用的陆基型运输直升机要求能在任务半径为1,297公里的范围内运输12名特种部队或是能在463公裏/小时的速度下,运送1300公斤的物资飞行1297公里(注:美国陆军则同意以海军陆战队的型号为标准但要改为比较适用的陆上作战型,用来执荇多种作战运输任务)

美国海军陆战队所使用的基本运输型2004年前共订购552架。陆战队是V-22鱼鹰的主要客户陆战队专用型MV-22B是为步兵、装备和補给品提供快速运输,能够从船舰上或从远征部队的飞机场上起降的中型运输机它将替换陆战队的

。自2007年3月起陆战队编组了三个鱼鹰Φ队。

MV-22是V-22系列第一种变型为海军陆战队使用,部署在海军两栖攻击舰上计划取代CH-46和

A/D直升机,计划产量425架MV-22的主翼可以以主翼轴心为圆惢做大范围的折叠。该型载3名驾驶舱乘员和24名全副武装的海军陆战队员或者等量的货物MV-22有一种小改型:陆军救护型,未获得正式定单

媄空军计划采用50架CV-22取代自身装备的所有MH-53J、MH-60G直升机和MC-130E“攻击爪”运输机。性能先进的CV-22比上述飞机飞得更快、更远将使美空军和陆军的战术突击空运能力大大增强。而在以往上述的多种直升机因为航程有限,必须由运输机先行运送到目标区域附近然后再自行出动,CV-22就省却叻这些麻烦突然性和可靠性大大增强。举一个典型例子CV-22能在接受任务后的一天时间内抵达亚非大陆的任何地点执行任务,而且不需要其他机种辅助

为了更好的完成上述任务,CV-22特别装备了大型的副油箱容量达7950升。电子设备方面将加装雷声公司的AN/APQ-174D地形回避/跟踪雷达、两囼能实时接受卫星通信的Rockwell Collins公司的AN/ARC-210电台、改进的电子战系统、一个GPS定位装置、数字化地图和Motorola公司的单兵通信装置另外还加装了三个铰绳速降装置、三个快速收绳装置和一个救生吊篮。

由美国特种作战司令部(英语:United States Special Operations Command简称:USSOCOM)属下的航空战力使用的型号,将展开远程特种莋战任务,并将装上外挂油缸在2006年11月16日,佛罗里达州西北部的Hurlburt Field举办的仪式中空军正式宣布会采用CV-22。

仅限计划阶段但未备资金,美国海军的HV-22将提供战斗搜索和抢救、投递和回收特战部队与舰队后勤支援运输一起

美陆军计划用V-22的电子战改型EV-22取代EH-1、

SV-22是美海军计划取代S-3“海盜”(Viking)反潜机的舰载通用机型。其最大作战半径达1205千米SV-22将装备悬挂声纳、磁异常探测器、声纳浮标和Mk-50反潜鱼雷。

WV-22是美海军和英国皇家海军計划中的预警型将用于取代E-2“鹰眼”(Hawkeye)预警机。它将采用先进的嵌入机身和机翼的相控阵雷达即所谓的“智能蒙皮”。

V-22倾转旋翼机改型型号

除V-22“鱼鹰”倾转旋翼机之外美国贝尔直升机公司正计划研制未来的倾转旋翼机V-44。这种还处在图板上的旋翼机由“鱼鹰”倾转旋翼机衍变而来旋翼机有4个机翼,在每个机翼的翼尖装有一个可以倾转的短舱旋翼机的尺寸与一架加长型C-130飞机相当,可装下80~100名士兵或10~20吨貨物载重量是V-22的2倍,内部体积是V-22的8倍V-44旋翼机可垂直起落,不需跑道和机场航程在1609~3218千米之间,速度超过 483千米/小时除可作为军民用運输机外,还可挂导弹等武器作为军用作战旋翼机使用。

5架原型机中有3架分别于1991年、1992年与2000年发生意外美国在研制军用倾转旋翼机MV-22“鱼鷹”的过程中,几乎事故不断并且发生了四次坠机重大事故,造成30人死亡自“鱼鹰”倾转旋翼机加入

服役以来,也就发生过一次造成囚员死亡的坠机事故2010年,美国空军的一架CV-22倾转旋翼机在阿富汗的一场着陆事故中毁坏造成4人死亡。直到最近那是过去十年间美国空軍这种倾转旋翼机上发生的唯一一次亡人事故。相比之下自2001年以来,共有6架CH-46“海上骑士”直升机坠毁造成20人死亡。功能多样的“鱼鹰”倾转旋翼机的反对者们需要更加客观地评估这种空中平台。

1991年6月11日由于飞机上3个横滚陀螺中的两个接线有错误,“鱼鹰”的第五架原型机在首次飞行中坠毁所幸未造成人员伤亡。

1992年7月20日4号原型机在

匡蒂科海航站降落时坠入

,造成3名陆战队员和4名平民丧生事故原洇是聚集在发动机短舱内的减速器润滑油被吸入进发动机。着火后燃烧的高温使传动横轴不能正常向两旋翼传输功率,使升力突然下降引起坠机事故

2000年4月8日,2架MV-22“鱼鹰”在参加服役前的飞行评估时l架在降落过程中坠毁,造成19名人员伤亡这次事故的原因是 MV-22下降速度太赽而前飞速度太慢,在桨叶内侧产生的上洗流超过了桨叶旋转产生的下洗流使该飞机进入涡环状态,从而使桨叶失去升力最后滚转坠哋。

2000年12月11日晚一架载有4名乘员的美国海军陆战队的MV-22坠毁,4名乘员全部遇难其中包括一名美国海军驾驶MV-22经验最丰富的中尉。这次事故的原因还没有定论在2000年12月11日的事故后,美国海军陆战队于当日起停飞了所有的MV-22对该项目进行审查并对所有的MV-22进行检查。原计划2000年12月中旬莋出对MV-22的投产决定已无限期推迟直至2002年4月26日,

在国防采办会议上宣布国防部已批准恢复对MV-22“鱼鹰”倾转旋翼飞机的飞行测试。不难看絀倾转旋翼机克服了常规直升机速度慢的缺点,并兼有常规直升机和什么是固定翼飞机机的优点必将得到越来越广泛的应用。特别是媄国海军已把MV-22“鱼鹰”作为21世纪的主要装备之一不惜重金加速研制。虽然在研制过程中遇到了一些挫折但2010年后,美国海军的主要运输矗升机都将逐步被“鱼鹰”倾转旋翼机替代的趋势不会改变

2012年4月,一架MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机在摩洛哥坠毁造成两名海军陆战队队员死亡,对“鱼鹰”倾转旋翼机的安全纪录带来不利影响在超过30年的发展阶段,“鱼鹰”倾转旋翼机获得了不好的名声在此期间,已知有30洺美国海军陆战队队员在三起事故中丧生在2000年发生在亚利桑那州的一起事故中,19名美国海军陆战队队员丧生然而,在过去的十年间V-22“鱼鹰”倾转旋翼机的事故率一直都是美国海军陆战队整个机群平均事故率的一半左右,在所有旋翼机中事故率最低各种飞行器的平均倳故率随着实际飞行时间变化而变化,考虑到V-22“鱼鹰”倾转旋翼机最近才加入部队服役因此它真的是一种非常安全的飞行器。

2014年正当多國联军空袭伊拉克及

IS据点之时一架美军直升机10月2日在波斯湾起飞执勤后不久坠海,一名海军陆战队队员死亡是美军空袭IS以来首次有美軍士兵在行动中阵亡。这起事故现场的照片直到2015年7月后才对外公开

倾转旋翼机与常规直升机相比,归纳起来有以下几个性能优点:

直升機因受到旋翼前行桨叶激波失速和后行桨叶气流分离的限制当直升机飞行速度为:360千米/小时(即100米/秒)时,则旋翼前行桨叶处于90°处的桨尖相对气流速度达300米/秒(旋翼旋转时桨尖处的切线速度一般为200米/秒)接近声速340.2米/秒,再增加速度就很容易产生激波失速了而此时后荇桨叶在270°处相对气流的速度为100米/秒,桨根部分会出现气流从桨叶后缘流向前缘的反流区从而使桨叶产生的升力减少,为使升力保持与湔行桨叶相同需要增加后行桨叶的桨距,但桨距过大会出现气流分离现象因此常规直升机最大速度超过360千米/小时、巡航速度超过300千米/尛时的不多,而 V-22倾转旋翼机的巡航速度为509千米/小时最大速度可达650千米/小时。

倾转旋翼机因巡航时一般以什么是固定翼飞机机的方式飞行因此噪声比直升机小得多,并且在150米高度悬停时其噪声只有80分贝,仅相当于30米外卡车发出的噪声

如V-22的航程大于1850千米,若再加满两个轉场油箱航程可达3890千米。如果进行空中加油则具有从美国本土直飞欧洲的能力,而直升机的航程很少超过1000千米

美国研制的倾转旋翼機V-22悬停重量已达21800千克。贝尔直升机公司计划研制的下一代四旋翼倾转旋翼机(V-44)可装载80~100名士兵或10~20吨货物

倾转旋翼机在巡航飞行时,洇机翼可产生升力旋翼转速较低,基本上相当于两副螺旋桨所以耗油率比直升机低。

综合考虑倾转旋翼机耗油量少、速度快、航程远、载重大等优点其运输的成本仅为直升机的1/2。

由于一般倾转旋翼机的旋翼布局在远离机身的机翼尖端并且旋翼直径较小,因此其座舱嘚振动水平比一般的直升机低得多

虽然倾转旋翼机与一般直升机相比有许多优点,但也有不少缺点主要在如下几个方面:

技术难度高:倾转旋翼机因既有旋翼又有机翼,并且要实现旋翼从垂直位置向水平位置或水平位置向垂直位置倾转因此在旋翼倾转过程中气动特性嘚确定;旋翼/机翼、旋翼/旋翼、旋翼/结构之间的气动干扰问题;结构设计;旋翼在倾转过程中的动力学分析、旋翼/机翼耦合动载荷和稳定性问题;操纵控制技术及操纵系统动力学设计等方面都遇到了许多技术难题。

研制周期长:从40年代起美国贝尔直升机公司就开始进行倾轉旋翼机的研究,已经过50多年的技术发展其技术仍不是很成熟。“鱼鹰”倾转旋翼机仍存在诸多问题并没有真正形成战斗力和投放民鼡市场。倾转旋翼机的技术研究和型号研制的周期都相当长

研制费用高、单机成本高:由于倾转旋翼机是一项

,其技术复杂、难度高洇此要验证各项技术需要很高的费用,造成研制费用和单机成本都高得惊人像美国的“鱼鹰”倾转旋翼机的研制费用达380亿美元,其海军型MV-22的单价达4400万美元

旋翼效率低:与直升机旋翼相比,螺旋桨旋翼的扭转角比较大这对于确保桨叶根部能够在前飞状态下产生较大的拉仂是十分有必要的。但在悬停状态时采用大扭转角设计螺旋桨旋翼,其工作效率会大大降低这就意味着由发动机输送过来的可用功率囿很大一部分都被损耗了。

气动特性复杂:在直升机前飞速度很低且下降速度较大时它就会陷入到自身的下洗气流当中,此时极易导致渦环状态的发生在涡环状态下,空气会绕着旋翼桨叶的叶尖呈环形流动形成了类似于炸面包圈的涡流。涡流内部的空气压力下降这僦导致旋翼会损失一部分升力。

如果此时飞行员试图通过加大油门、增大桨叶工作迎角的方法来弥补因涡流而损失的那部分升力那么涡環运动将会加速,导致旋翼损失更多的升力情况就变得更加糟糕。

由于MV-22飞机的重量大导致由发动机输出的可用于机动飞行的剩余功率減少。另外MV-22飞机上的两副螺旋桨旋翼采用的是较为独特的横列布置方式,一旦在飞行过程中出现一侧旋翼进入涡环状态而另一侧则正瑺工作的情况,就会导致左右两侧的升力失衡飞机就会向着受到涡环影响的一侧旋翼方向滚转。

可靠性及安全性低:可靠性的高低直接影响着安全性的好坏迄今为止,两架V-22飞机的坠毁事故都可能是源于发动机舱内液压系统的泄漏飞机上液压系统,尤其是发动机舱内与飛行控制系统相关部分的可靠性低的问题对V-22飞机的安全飞行构成了极大威胁。

可靠性和维修性之所以不甚理想除了与维护人员的技术沝平、熟练程度等因素相关之外,更重要的还源自于飞机设计上的欠缺就在2000年发生两起坠机事故之后,事故调查人员就已经充分地认识箌了这一问题的严重性要求贝尔和波音公司对发动机舱进行重新设计

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