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奇特的单兵飞行器,德拉克纳HZ-1 Aerocycle空中摩托车

2022-08-27 21:10:39 8716

摘要:飞行车的发展背景中看却不实用的新兵器HZ-1Aerocycle发展于上个世纪50年代到60年代,当时国家航空咨询委员会开发了一个旋翼飞机的控制系统,这个系统可以由飞行员通过他的重心变化调整飞行姿态,并通过飞行员的自然反射动作保持稳定,当时这...

飞行车的发展背景

中看却不实用的新兵器

HZ-1Aerocycle发展于上个世纪50年代到60年代,当时国家航空咨询委员会开发了一个旋翼飞机的控制系统,这个系统可以由飞行员通过他的重心变化调整飞行姿态,并通过飞行员的自然反射动作保持稳定,当时这个系统叫做动觉控制。

具体的原理类似于骑自行车或冲浪板的力学原理,跟我们如今的平衡车差不多一个原理,当时在测试的时候发现这个概念在作战环境下是有使用价值的,所以在当时的国家航空咨询委员会将这个测试和概念设计向社会公布之后,几家飞机公司例如Bensen Aircraft、Hiller Aircraft和 de Lackner Helicopters开始使用这个概念进行旋翼机的开发。

其中deLackner Helicopters公司开发的名称为DH-4 Helivector单人飞行平台旋翼机于1955年1月首次进行测试飞行,测试的结果让美国陆军非常满意,美国陆军认为可以通过这个飞行器建造一个与骑兵相同的空中骑兵部队,因此美国陆军就直接订购了12架样机,并将其代号改为YHO-2,在随后又改为HZ-1并给它命名为 Aerocycle,期待这种飞行器能成为运输平台和控制侦查平台。

研发的HZ-1 Aerocycle高度为2.1米、毛重206千克、空重78千克,整个结构设计非常像如今的多旋翼单人飞行器。

大体结构可以分成上部的载人区、动力系统和底部的安全气囊三个组成部分,在上部的载人平台上,可以以站姿站立一名飞行员,飞行员的固定通过一个安全带保护,安全带仅仅是为了防止飞行员会掉入下方的螺旋桨上。

在中央基座飞行员的前方是一个发动机框架和操作车把,车把是类似于摩托车一样的车把,飞行员双手抓握并通过上面的操作扭柄进行调整转子叶片的速度,也就是油门的调节,飞行员的脚前方是一个发动机。

发动机为一台四缸水冷水星海事的20H舷外发动机,这个发动机能输出40匹的马力,动力通过链条和皮带传动输送到正下方的两个反转旋翼上。

这两个旋翼直径都是4.6米,这套动力系统可以实现121公里/小时的最高时速,一般巡航速度为89 公里/小时,搭配的3.8升燃油能提供24 公里的续航里程或者是45分钟的滞空时间。

最大飞行高度为1500米,相对于单兵野外行军速度来说,已经是非常快的了,但是飞行员裸露在大型高速旋翼上面,有非常大的安全隐患,稍微不注意就有可能会被旋翼削烂。

旋翼往下是四个固定支腿杆,支腿杆的端部有四个的较小气囊,旋翼轴的正下方也有一个单个大气囊,这些气囊是起落架装置。

当时的设计师的想法是这些气囊可以让飞行员在水面起降,并且还能起到一定的缓冲效果。

但是实际使用的时候发现这个起落系统非常容易打滑,会让起降很不平稳,所以后续改成了传统直升机式滑橇。

在控制飞行方面,HZ-1 Aerocycle采用的是驾驶员向所需的行驶方向倾斜来实现的,当时在试验的过程中发现,如果一个人在半空中,受到一种他可以用脚倾斜来调整稳定的力,可以比站在地面上更轻松地保持直立平衡。

并且如果出现失衡的情况,人会本能地进行快速弯曲脚踝或膝盖以保持平衡,如果这个平衡一直没有保持住,而是一直有一个朝向一个方向的趋势,那么就可以通过下方的推力实现空中滑行,也就是飞行者的重量和他脚下的等量推力之间的力学问题。

具体的操作是,当飞行员的重量和旋翼推力沿着同一条垂直线作用时,这个飞行器就会处于悬停静止的状态,如果飞行员开始向前倾倒,这个时候他的重心就会向前移动从而改变整个系统的稳定,在上半身向前倾倒的过程中,飞行员的脚底、脚踝、腿和身体都能感觉到这种转变,这个时候人会本能地做出反应,此时飞行员会用脚趾向下压,使自己向后倾斜。

倾斜之后会使推力线倾斜,从而实现飞行方向的调控,因此飞行员只要向他想要去的方向倾斜,并且保持这个倾斜的位置同时调整油门就可以实现朝向特定方向飞行了,这种原理目前已经被大量应用在喷气式单兵飞行器上了。

除了身体控制之外,的HZ-1 Aerocycle的把手也可以进行转向调整,当转动杆的时候,系统会稍微减慢一个转子的速度,因为双旋翼的速度不同会产生不同的扭矩,如果是在悬停飞行的状态,飞行器会在原地旋转,而如果是处于向前飞行的状态,它就会像飞机一样沿着平缓的弯曲路径转弯。

HZ-1Aerocycle在1956 年进行了测试实验,在测试中发现未经训练的士兵可以在不到 20 分钟的时间内学会操作该飞行器,虽然上手容易,但是实际操控起来非常难,还有巨大的安全隐患,第一个是在地面飞行的时候,大尺寸的旋翼会扬起地面的小石块和其他碎片,而动力系统和飞行员几乎没有任何保护,很容易造成车毁人亡的危险。

第二个是翻转的旋翼会发生啮合和碰撞的危险,当时测试的时候发现在前进倾斜的时候不能太大幅度,不然旋翼会直接啮合和碰撞,当时试飞的时候发生了两次事故,都是因为旋翼碰撞导致飞行器立即失去控制造成坠毁。

还有就是如果在高空发生发动机故障的情况下,也很容易发生倾倒的危险,虽然其大型旋翼的设计可以像直升机式一样以滑翔的方式降落,但是士兵一紧张就容易让平衡打破造成倾倒坠毁。

HZ-1Aerocycle的设计概念本身是具有价值的,这种方式比直升机更方便、更便宜,可以处理野战联络、炮兵侦察、空中搜索和救援以及照片拍摄的任务,甚至还可以进行精确定位炸弹放置、间谍运输和狙击手密集部署的任务。

但是该飞行器控制系统和安全隐患太多,还无法满足作战的需求,所以在不久之后这个项目就被美国陆军放弃,仅剩一个原型被保留在尤斯蒂斯堡的美国陆军运输博物馆中。

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