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[技术] ccw系列半涵道式飞机,本该辉煌的短距起飞发明

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发表于 2012-8-20 00:39:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
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1985年去世的美国人卡斯特,因为提出了“半环形机翼”飞机设计概念,被人们称为短距起降之父。有人可能要问:上个世纪30年代末,与卡斯特同时代,有许多成功的短距起降飞机。它们都有极出色的短距离起飞与着陆的性能。那么,为什么没有称它们的设计者为短距起降之父,而只提卡斯特呢?况且他也不是最早设计短距起降飞机的人。

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回答是这样的:卡斯特提出了与传统的机翼机械增升(如前后缘襟翼、开缝翼等改变机翼切面形状的措施)迥然不同的动力升力概念(借助飞机动力装置的能量提高飞机升力),为改善飞机的低速特性,开辟了更为有效的新途径。

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早在20世纪20年代末,有一天,卡斯特亲眼目睹一座粮仓的屋顶被狂风拔起、飞掉的情景。他想:如果把粮仓屋顶看作是一种翼型,它不是上、下都处在相对气流中,而只是由气流吹过它的顶部,因而产生了更大的升力。于是,通过几年的模型试验,他设计成功一种半环形机翼,在它的接近后缘处安装推进式螺旋桨;机翼前方来的气流在半环形的通道内加速,因而提高了机翼的升力系数。这种机翼设计恰像一个涵道螺旋桨装置的下半部。

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最后,他在1942年11月12日试飞了采用半环形机翼的CCW-1原型机。这种飞机在微风中起飞时,几乎不需滑跑就可以离地。CCW-1装有2台各75马力的发动机。根据计算,由半环形机翼提供的升力为平均每马力5.15千克,相当于常规机翼所产生升力的3.5倍。为了解决侧向安定性和操纵性,CCW-1还装有平直形的外翼,但后来证明,去掉外翼,这种飞机仍然可以飞得很好。

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1943年,卡斯特向美国陆军的吉尔摩将军表演了他的CCW-1飞机。吉尔摩建议美国陆军航空兵的研究所对这种飞机进行了试飞和风洞试验。遗憾的是,试验在1947年中断。卡斯特个人认为,当时美国空军的兴趣已转向开发直升机。而实际原因,可能是战后美国空军压缩研究经费的缘故。

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此后,卡斯特本人并未放弃,还是多方争取支援。1948年,泰勒飞机公司与他合作,在泰勒“幼狐”轻型飞机基础上,改装成为CCW-2原型机。最后,又利用装有2台各260马力“大陆”型发动机的鲍曼-250“旅长”型飞机改造成为CCW-5原型机。

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1953年CCW-5(乘员5人)首飞成功。它起飞只需滑跑3秒钟,滑跑距离约30米即可离陆。应该说明的是它没有其他短距起降飞机必须依赖的襟翼、开缝等复杂的增升措施。它在空中有极好的气动特性:最大速度和最小速度之比将近10(一般飞机是3~4);可以用一般飞机不能允许的小速度做大坡度盘旋;失速特性平和,无怪异现象。唯一有损它竞争潜力的缺点是结构较同等级飞机的重一些。

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1964年,卡斯特终于筹集到一笔资金,开办了一家公司,生产自己设计的半环翼飞机。不料,正当第一架生产型CCW-5完成时,美国证券交易委员会的一项调查又扼杀了他的发明创造。
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值得庆幸的是,就在卡斯特去世后不久,前苏联的安东诺夫飞机设计局按照他的设想生产了安-181短距起降飞机。在异国圆了这位发明家的梦。2000年,美国兰利研究中心的科学家丹尼斯·布什内尔发表论文,高度评价半环形机翼在未来先进短距起降飞机设计中的意义。2002年,美国国家航空航天局的布赖恩·坎贝尔和乔治亚工科大学的罗伯特·恩格拉,用以新技术改进的半环形机翼模型进行风洞实验的结果,证明这种气动外形的升力系数可以达到8.5(一般机械增升的先进水平约为3),而且阻力还有可能降低。(
 楼主| 发表于 2012-8-20 00:47:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 三足赤鸟 于 2012-8-20 08:33 编辑

      这个帖子利介绍的飞机也是我最喜欢的的一种,ccw系列的本质是将机翼绕着螺旋桨直径弯曲,使得气流得以从翼面上方流过,直接在翼面上方产生一个负压区,从而产生比常规固定翼飞机更大的升力,常规固定翼飞机是在发动机推理或者拉力 驱动机身前移的过程里,机翼前方气流流过翼面,由于同样气流在呈弧度翼面上下速度不一,上表面气流快,使得上下翼面产生压差,将机翼托起ccw系列是直接把气流引致上翼面创造与下翼面的压差,
       利用附壁效应的半环翼或者半涵道式飞机在升力上有很大优势,ccw-2据说有非常好的低速优势,最低时速据说只有18km,甚至于说它具备垂直上升和悬停的本领,(这些我想有些夸大,悬停大概是和旋翼机一样处于迎风状态下推进速度与来流风速相等的状态下吧)
       与之原理最接近的就是采用翼面吹气形式的短距离起落飞机,比如日本的飞鸟号,波音的yc一14,乌克兰的安-72,包括最有名的全金属迷你固定翼飞机蟋蟀的仅仅凭借装有两台137cc的单缸二冲程Rowena6507J发动机,输出功率9马力就可以轻松飞起来,也是借助其翼面吹气式的布局获得足够升力,但是那些机子采用的翼面吹气形式受到机翼平面形状以及喷气式发动机限制,只有部分受到高速气流吹袭,而且喷气式发动机喷出的高温气流吹拂对机翼表面要求很高,必须做防热和耐热处理。
       作为螺旋桨驱动的机子也许在发动机效率上落后,但是就布局而言,远不如半圆形机翼表面可以在螺旋桨产生的气流在与之相对应大小的半环翼表面范围里均匀分布好,这些只是我个人一点看法。
下面的是网上收集的其他国外资料也发给大家看看。
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]有这样一个通道飞机的事情?

补充的海外版的说明,翻译过来的不太通顺,不过可以借此把这些以前收藏的图片发给大家看看。。
- 从名称的问题隐瞒
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我们并不完全知道你的意思是“通道飞机,”但我们认为你可能是指通道翼。率先威拉德·卡斯特,卡斯特频道永特色部分涵道螺旋桨位于每个机翼上的半圆形的渠道,如在以下的公司宣传册所示。


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卡斯特频道永安公司小册子
这项安排的好处是,螺旋桨产生1高速流动,被称为螺旋桨滑流通过的通道产生更大的升力。实际上是一个相对命运多舛的将军乔治·卡斯特,卡斯特,希望利用这种现象,发展短的起飞和着陆(短距起降)飞机。


看着一个谷仓的屋顶被撕裂大风后,威拉德·卡斯特构思通道翼概念。他总结说,在屋顶的高风速创造了如此低的压力,导致在升力大于持有部队在屋顶。卡斯特认为,这种效果可以重复使用的发动机产生的高速流翼。尝试不同的机翼和发动机的布局后,他发现半圆形通道的安排,有前途,因为它产生约三分之一,每平方英尺机翼面积比传统机翼的升力。它也希望该频道将通过增加推力螺旋桨盘加速流动,但通道所造成的阻力本身取消了任何这样的好处。

卡斯特的半圆形的通道设计工作导致的“特定常规武器公约”1的建设,现已在全国航空航天博物馆展出。四原型,“特定常规武器公约”1第一飞于1942年。卡斯特测试飞机的两个外翼附着在上面的图片中显示面板,并与他们删除删除,只留下渠道。机器表现出足够的性能,即使一台发动机失效,并可能低至200英尺(61米)起飞。进一步原型的继续发展,在未来二十年,包括“特定常规武器公约”2。最终的原型,“特定常规武器公约”5,首飞于1953年,并在1964年出现第一家生产模式。

便宜的比奇富豪尽管通道机翼的有前途的能力,到1964年夺取了许多轻型飞机市场,直升机否定通道翼的短距起降性能。虽然在低速飞机执行,业绩遭受更高的速度,因为在如此接近的机翼螺旋桨高速旋转引起的振动。这附近也导致客舱噪音问题,因为部分涵道螺旋桨产生显着的噪音叶片通道出动议。这些因素可能会造成长期的结构疲劳问题以及。与卡斯特拒绝推销他的专利,其他厂家相结合,通道翼褪色到默默无闻。除了“特定常规武器公约”1由国家航空航天博物馆所拥有的,只有其他的幸存通道翼是“特定常规武器公约”原型目前正处于恢复在大西洋中部航空博物馆。

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卡斯特特定常规武器公约“上展出-5
在一个有趣的侧面说明,卡斯特​​试图控告飞兆半导体共和国的声称吊舱式发动机上的A-10雷电II的位置,他的专利侵权,但他败诉。虽然威拉德·卡斯特于1985年通过了,他的儿子哈罗德继续工作的概念,仍然乐观地认为,将返回通道翼。

这历史性的卡斯特频道永逆时针-5飞机使用威拉德·卡斯特的“通道翼”的概念其中翼半圆形翼型的形“通道”取代皮瓣和插槽提供1风升力系数隧道的测量5.85(比为约1.7平均轻型飞机)。卡斯特的灵感在建设期间龙卷风撕开建筑的屋顶和屋顶距离航行。他用“航空物理学”一词来形容他的工作,创造了机翼形通道翼“,他的设计使用的推杆引擎起重表面的气流速度。他的口头禅是这样的:“它不是通过空气翼的速度,它是机翼上的空气的速度”。


鲍曼第一架飞机建造合同在1952年至1953年1特定常规武器公约“的原型,使用改良派珀双人机身。唯一的生产逆时针-5模型旁边卡斯特频道永安公司在1964年7月完成。这架飞机是本文所示的飞机。两个260马力大陆的IO-470三维发电厂已暂停在6英尺弦翼附翼梁的管状框架渠道的推动者。螺旋桨提请通过高速通道的空气,减少空气压力,在通道的翅膀和增加升力。在测试中,只有35英里的速度持续飞行展示后,只有50英尺的起飞滑跑!最高时速:200 MPH;180英里每小时巡航速度:初始爬升:2500英尺/分钟。这是全铝合金建造5架客机。

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这个概念是健全的,被证明,但没有卖因为资金没有得到超越这架飞机到地面的进一步生产。可以想像,在飞行座舱的噪音是非常高的一次前降噪耳机。威拉德·卡斯特的儿子哈罗德“柯利”卡斯特是所有卡斯特频道翼设计试飞员。卡斯特频道永逆时针-1,第一飞行卡斯特的特定常规武器公约“的设计模型,是在史密森国家航空航天博物馆展出。 “特定常规武器公约”1的表现“令人印象深刻”,即使一台发动机关机。卡斯特频道翼和卡斯特研究基金会重生努力为更多的最新信息,请参阅通用航空新闻,2006年3月10日,带够。 45-46与更多的插图,包括在飞行中。 “柯利”卡斯特,一位退休的飞行员被引述说:“它的表现令人难以置信的令人难以置信的口音,。”

鲍曼飞机较早前已建成的B-250在中期20世纪40年代末的五个地方,与传统的机翼结构金属客舱单翼准将和B-290双引擎飞机推。只是两架B-290s分别建立两个145马力的大陆C145发动​​机和其他两个165马力的富兰克林335发动机之一。卡斯特特定常规武器公约“5机身和尾翼是鲍曼的B-290几乎完全相同,除了加长,指出鼻子卡斯特特定常规武器公约”5。机翼跨度几乎相同,但“特定常规武器公约”5重得多,在正常装载重量4925磅和旅长在3500磅的B-290,。看到N90616(现在的再分配)评论鲍曼飞机的B-290卡斯特频道永特定常规武器公约“5。
我要感谢N5855V右相邻最近的照片,上面的照片和Daniel L.贝雷草案骑士。相邻的照片清楚地表明卡斯特频道翼弦和推螺旋桨的存款,加上高大的垂直尾翼和方向舵大。

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看到这样一个有趣的飞机设计的概念,似乎无法淡出航空史上N5855V的个人资料页。



发电厂:

两个260马力大陆IO-470三维六缸风冷发动机



产品规格:

翼展:41'2“

长度:28“8.5”

身高:10'10“

空重:3,675磅。正常加载:4925磅。最大。 5400磅。

席位:五



性能:

最大。速度:200英里每小时

巡航速度:180英里每小时

最低持续速度:35英里每小时

初始爬升率:2500英尺/分钟。

实用升限:22,000英尺

最大。范围:1,150公里
发表于 2012-9-8 23:34:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 timd 于 2012-9-8 23:38 编辑

灰色的 原型机 型号, 卡斯特称为CCW-5 ,1953年至20世纪70年代集中测试,但没有生产订单 ,没得到发展壮大。
该设计的推进引擎,通过“函道”翼拉风的提升短距起降性能,这个设计确定可以提升升力系数。
但有利有弊 ,飞机的布局所造成的额外的阻力, 取消带来的好处。
个人觉得 不错的发明,有潜力挖掘。
发表于 2012-9-26 14:04:25 | 显示全部楼层
太好了!感谢分享
发表于 2012-10-6 18:21:47 | 显示全部楼层
QQ图片20121006182447.jpg


发表于 2012-10-14 21:17:28 | 显示全部楼层
nuaalg 发表于 2012-10-6 18:21

祝你成功。
发表于 2012-10-22 08:12:02 | 显示全部楼层
见识了,原来飞机还可以这样子
发表于 2012-10-23 16:51:20 | 显示全部楼层
真想看一下这种飞机的飞行录像吧
发表于 2012-10-29 20:55:31 | 显示全部楼层
要辉煌的理应辉煌,但到现在还不见则说明这就是个钻牛角尖的东西,轻型飞机还有必要短距一直挂在嘴边?直升机比它强,速度也差不了多少,连特种用途的飞行器都无采用的,足以说明不实用。
发表于 2012-11-7 20:06:18 | 显示全部楼层
该飞机我还可以改进的。增加效率一倍

补充内容 (2016-2-7 14:18):
我觉得可以将发动机放在前部,半圆弧放在飞机肚子下面,这样飞机没有翅膀,更像一枚导弹下多了半个蛋壳,这样所有的升力都在机体上出力,而且减少了阻力。
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