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[軍事資訊] 希勒航空博物館 [複製連結]

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天使長(十級)

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電梯直達

1樓

發表於 2014-12-1 03:53:09 |只看該作者 |倒序瀏覽

本帖最後由寒冰神話於 2014-12-1 11:12 編輯

矽谷是一個好地方，氣候溫暖，人傑地靈。或許這地方太好了，人們對深藏此地的明珠視而不見，這明珠就是在聖克拉拉的希勒航空博物館。和華盛頓的國家航空太空博物館或者代頓的美國空軍博物館相比，或者和西雅圖的波音航空博物館相比，希勒航空博物館可謂名不見經傳，但這裡收藏了一些真正的珍品。

希勒航空博物館

博物館大門頂部有架魯坦long EZ 作為館標

史坦利·希勒是舊金山人，1939 年，這個小神童15 歲就進了名校伯克利加利福尼亞大學，一進大學就自己設計了一架共軸雙槳反轉的直升機。17 歲時，這個設計作為XH-44 提交美國陸軍，這是美國歷史上第一架共軸雙槳反轉的直升機。這是直升機的黎明時代，西科斯基還在技術突破的前夜，直升機還只是一個近在眼前但依舊可望而不可即的夢。

館內的XH-44

自從萊特兄弟在北卡羅來納的丘陵地裡那歷史性的一躍，人們就對不需要跑道的垂直飛行念念不忘。既然飛機靠和空氣的相對運動產生升力，那在飛機還是靜止的時候，使機翼動起來就可以產生升力。這就是旋翼。旋翼的道理不複雜，但發動機驅動旋翼轉動，產生升力，旋翼的反作用力就會驅使機體向相反的方向轉動。如果不做任何補償，旋翼和機體只能在空中打轉轉，更本無法實現正常的飛行。西科斯基的貢獻在於採用一個單獨的尾槳提供反扭力，可以制止機體的反向旋轉，不過尾槳消耗的功率對產生升力和推力沒有作用，是純消耗。使用共軸反轉雙槳不僅消除了反扭力，還使兩副旋翼都產生升力，在理論上大大增加了旋翼的效率。但在實際上，上下旋翼之間有氣動干擾，反轉雙槳的升力達不到同尺寸的兩副單槳。反轉的雙槳在一定程度上對消了旋翼的震動，比單槳加尾槳的直升機的飛行要平穩。但兩副旋翼不僅重量大、結構複雜，還增加了迎風阻力。不過希勒的工作還是非常傑出的，美國陸軍為此特地給予推遲徵兵的特許，讓希勒專心研製直升機。1944 年，希勒在伯克利加利福尼亞大學的紀念體育場裡試驗了XH-44，緊接著在舊金山海邊美國陸軍航空兵的克里西機場外的大草地上成功地在公眾面前試飛。在雄偉的金門大橋的背景下，希勒的可以不靠機場就垂直起飛、著陸的直升機無疑是美國科技實力的現實寫照。

希勒的XH-44 採用反轉雙槳

不過西科斯基的單槳設計相對簡單，成本也低，西科斯基R-4 成為世界上第一種大批生產的直升機，XH-44 沒有進入批量生產。但是希勒沒有氣餒。在噴射技術萌發的50 年代，希勒忽發奇想，將微型噴射發動機裝到旋翼翼尖上，用噴射發動機推動旋翼旋轉，這樣也沒有反扭力，而且取消了沉重的發動機、減速齒輪和傳動軸。希勒沒有用沉重、昂貴、複雜的渦輪噴射發動機，而是用小巧、簡單的衝壓式噴射發動機。噴射發動機需要將空氣壓縮，然後和燃油混合燃燒，膨脹後向後噴射產生推力。渦輪噴射發動機用渦輪驅動壓縮機實現空氣壓縮，但在發動機相對於空氣高速運動時，空氣的動壓本身就可以產生足夠的壓縮，省卻壓縮機。但是衝壓發動機有兩個問題：一是在靜止狀態無法工作，需要有外來動力推一把；二是飛行速度大幅度變化導致空氣動壓大幅度變化，嚴重影響發動機的工作。但用於推動直升機旋翼時，用蓄電池-電動機或者地面輔助動力可以將發動機導入初始工作狀態，另一方面，旋翼的轉速基本固定，負荷的大小是靠槳葉的迎角而不是轉速改變。換句話說，旋翼翼尖為衝壓發動機提供了理想工作條件。希勒設計了YH-32，美國陸軍和海軍都表示了濃厚的興趣。YH-32 的試飛很成功，但暴露了意想不到的問題：衝壓發動機的噪聲又尖厲又響亮，即使在對環保要求不大講究的50 年代也難以忍受。另外，早期衝壓發動機的耗油較高，YH-32 最後也無疾而終了。

但他的YH-32 更加引人注意

注意槳尖的噴射發動機

希勒的興趣在於垂直起落，但直升機由於旋翼同時產生升力和推力，儘管具有固定翼不可能具備的很多獨特優點，但也有速度提不高的本質缺點。美國軍方對直升機的這些特點也很清楚，1959 年，陸軍、海軍、空軍聯合提出研製垂直/短距起落戰術運輸機的要求，沃特、瑞安和希勒聯合提出的設計方案入選，成為XC-142 。從某種意義上說，這是現代V-22 的先驅，不同的是，垂直起落不是通過傾轉發動機，而是通過傾轉機翼實現的。在平飛的時候，機翼水平，和普通的固定翼飛機一樣；在垂直/短距起落時，機翼可以傾轉到幾近垂直的80 度。由於發動機氣流和機翼的方向一致，垂直起落時沒有下洗氣流部分受到機翼遮擋的問題，機翼也起理順下洗氣流的作用，亂流的情況較少。傾轉旋翼必須把發動機安裝在翼尖，一般只能為雙發；傾轉機翼沒有這個限制，只要是雙數的發動機都可以。傾轉機翼的螺旋槳只有可調槳距，沒有直升機或者傾轉旋翼槳葉所需要的總距和周期距控制。

上艦的XC-142

XC-142 成功地進行了試飛，不僅做過常規的地面垂直/短距起落，還示範了在航空母艦上的超短距起落，滑行距離微乎其微。XC-142 的平飛速度和同時代的螺旋槳運輸機相當，但具有良好的垂直/短距起落能力。不過為了保證垂直起落時所有發動機的轉速和推力絕對同步，發動機之間用複雜的交叉連接的同步軸連接，使得機翼結構很是沉重，而且機翼的氣動彈性扭曲影響同步軸的工作，同步軸還產生極大的噪聲和震動。在沒有電腦的年代，全手工的機械飛控很是複雜，在試飛中多次造成事故，最後沒有生產就淘汰了。

如果生產，XC-142 本可以比V-22 早50 年投入使用

作為直升機的先驅之一，希勒的創新沒有獲得商業上的成功，但思想的火花依舊照亮了一代又一代航空人。1998 年，75 歲的希勒在聖克拉拉機場創立了希勒航空博物館，重點收藏和紀念加利福尼亞在航空方面的成就。XH-44 和YH-32 自然得到收藏，XC-142 則只有模型和圖片。看著XH-44，不禁磋嘆共軸反轉雙槳在美國沒有生根，反而在蘇聯開花，卡莫夫的共軸反轉雙槳直升機打出了蘇聯直升機世界的半邊天。YH-32 雖然還沒有得到重生，但半個世紀以來，人們一直捨不得放棄這個天才的概念，或許哪一天安靜、小巧、簡單的噴射發動機可以使希勒的“玩具”重上藍天。

希勒航空博物館是航空先驅史坦利希勒一手創建的

在規模上，華盛頓的國家航空太空博物館、代頓的美國空軍博物館、西雅圖的波音航空博物館都要大得多，但除了上述希勒直升機外，這裡還很有一些鎮館之寶，其中以世界上唯一的波音超音速客機模型為代表。

在50-60 年代時，超音速飛行代表了未來，不僅戰鬥機、轟炸機要超音速，民航客機也要超音速。英國和法國捐棄前嫌，聯手打造統一的歐洲，協和式超音速客機就是重要的契機。作為共產主義的象徵，蘇聯不甘落後，也開始了圖-144 的研製，最終甚至搶在英法之前首飛和投入商業飛行。美國作為西方世界最強大的國家，自然也加入了超音速客機競賽，波音、洛克希德、麥道都提交了設計方案，波音方案入選。這是波音707 已經成為噴射時代民航的代名詞的時代，波音為了突出和波音707 的血緣關係，把新的超音速客機命名為波音2707，也就是比波音707 整整先進兩代的意思。與此同時研製的波音747 是波音用在美國空軍巨型運輸機競標中落選的方案（洛克希德C-5銀河式入選），自費作為貨機研製的，所以飛行員座艙抬高，空出機頭空間，維持便於裝卸貨物的直通地板，當然還有向上打開的球鼻門。波音對波音747 作為客機的期望是在超音速客機投入使用前，用特別大的載客量降低單位載客成本，但最終還是要把客運市場讓給超音速客機，而改裝為貨機的。

希勒航空博物館的明星無疑是波音2707

有意思的是，美國政府從來對民航客機的研製採取置身事外的立場，但在這關乎國家形象和航空科技未來的瘋狂競賽中，美國國會想對待軍事裝備的研製一樣，直接撥款資助，這是美國歷史上空前絕後的僅有一次。波音超音速客機開始的時候設計要求和協和式或者TU-144 相近，但這已經成為一個政治項目，美國國會要求凸現美國實力的強大和美國體制的優越性，不斷提高胃口，最後要求達到300 人的載客量，可以跨越太平洋飛行，甚至要求達到三倍音速。這些不切實際的技術要求最終使得波音設計不斷來回反複的浪費，從固定翼改為變後掠翼，因為成本和重量後來又改回固定翼，甚至基本氣動佈局都幾番改動，造成研製的極大拖延和成本的極大提高，花費10 億美元的研發經費後，惟一看得見摸得著的東西就是一架全尺寸模型。另外，60 年代環保意識高漲，超音速飛行的噪聲、污染和油耗成為眾矢之的，協和式在九牛二虎之後終於研製成功，但差點被噪聲、污染和油耗所擊落。看到了這一切，美國國會終於在1971 年終止撥款，波音超音速客機被迫下馬。如今人們能看到的這60 年代幣值10 億美元的結果，就是希勒航空博物館裡的波音2707 超音速客機模型。

這架凝聚這美國希望的超音速客機在嚴重拖延、超支和無窮無盡的技術、環境困難後停止了

波音的模型原來是有機翼、機尾、發動機的，但現在希勒航空博物館裡只有前機身，沒有機翼、機尾和發動機。機頭錐可以像協和式一樣在起飛、著陸時下垂，以改善飛行員的視界。模型上可以清晰地看見活動部分的結合部。觀眾可以走上去，進入機艙。駕駛艙在60 年代屬於最先進技術，但現在看來也就是蒸汽機錶盤。客艙不算寬大，感覺比波音707 寬一點，但肯定沒有現代寬機身客機那麼寬。客艙壁板上掛著波音2707 研製、組裝和最後嘎然停工的圖板，淒涼和失落充滿在昏暗的空間裡。更加悲哀的是，大多數觀眾只是茫然地走過，最多閒來無事敲打幾下機身聽個響，對於這架鎮館之寶的意義全然無知。

孤獨的巨鯨

從波音2707 模型抬頭看，就是AD-1 斜翼研究機。從氣動上來說，飛機最大的奧秘就是機翼。從平直翼到後掠翼，這是飛行技術的一個突破，開創了高速飛行的新時代。後掠角越大，高速飛行阻力越小，但低速飛行的性能越糟。變後掠翼是一個兩全其美的好辦法，但機械複雜，重量很大，曇花一現就退隱江湖了。可是空氣有一個很好的性質，只有有一個“掠”，前掠還是後掠並不在乎，一邊前掠、一邊後掠也不在乎，於是有了斜翼。更好地事情是，斜翼可以以機體為支點，在平直翼和大後掠/大前掠翼之間方便地改變。由於這不像變後掠翼對變後掠鉸的應力非常集中，斜翼本身是剛性和一個整體，產生的勝利在兩邊平衡，變後掠鉸的受力情況極大地簡化，機械複雜性和重量都大大降低。AD-1 就是NASA 的斜翼研究機，成功地試驗了變後掠的斜翼。

斜翼的AD-1 是一顆隱藏的珍珠

AD-1 只飛行了4 年——1979 年至1982 年，飛行次數只有79 次

變後掠的斜翼概念在氣動上十分吸引人，如果和飛翼的概念結合起來，就可以把航空技術中兩大夢幻技術完美地結合到一體。飛翼把整個機翼變成承載結構，根本消滅了不產生升力、只產生阻力的機體。變後掠的斜翼式飛翼則解決了很大速度範圍內機翼後掠角的優化問題。更妙的是，如果發動機的安裝吊架可以轉動，利用翼下兩台或更多發動機的差動推力，可以自然地實現斜翼的扭轉，連AD-1 那樣的機械式變後掠機構都省卻了。離希勒航空博物館不遠的史坦福大學正在研究這樣的飛機，一架大尺寸模型飛機就在這裡，說明上還特意標誌：“請勿觸摸，這架模型飛機還要繼續飛行試驗”。

史坦福大學的斜翼把這個概念又推進了一步

在天花板上眾多的飛機中，很難不注意到一架黑色的飛機，這是波音禿鷹無人機，1988 年首飛。這架無人機的翼展巨長，達到59.16 公尺，甚至超過B-52 轟炸機。在很大的機庫改裝的展廳裡，機翼差不多從一端延伸到另一端，幸好是吊在天花板上，否則地面上就不用放任何陳列了。禿鷹用兩台兩級機械增壓的水平對置6 缸發動機驅動，最大速度只有370 公里/小時。和大多數現代無人機不同的是，禿鷹是全自主的，不需要地面站遙控，當然衛星數據鏈還是必備的。1989 年，禿鷹創造了20,415 公尺的活塞式發動機驅動的飛機的升限記錄，還是世界上第一架完全自主起飛、巡航、降落的無人機。不過禿鷹儘管是用碳纖維製造的，但氣動設計沒有太多地考慮隱形修形，所以還是不夠隱形，沒有投入量產。

波音禿鷹無人機

波音禿鷹是第一架自主起飛、巡航、降落的無人機

說到隱形，人們基本上關心的是雷達隱形，至多還有紅外線隱形。在擊斃賓拉登的阿卜塔巴德作戰中墜毀直升機殘骸曝光之前，人們對聲學隱形或者消音還關注不夠。不過希勒早就注意到了這個問題，希勒J-1 0要是研製成功，可能會成為隱形直升機的先驅。這是一架單座的微型直升機，主要用於驗證直升機消音概念。除了降低旋翼轉速，希勒為發動機的排氣口設計了一對很大的百葉窗，極大地降低了排氣速度，增加和環境空氣的混合，降低了發動機的排氣噪聲。希勒用尾撐末端側向噴口產生反扭力，取消了尾槳，進一步降低了噪聲。不過J-10 太超前於時代，早早夭折了，連首飛之日都沒有見到。

希勒J-10 是早期採用降噪技術的直升機

真正悄悄地飛翔於越南天空的是洛克希德YO-3A。這是一架觀察機，兼有戰術偵察任務，重點用於寮國邊境上的胡志民小徑。作為觀察機，YO-3A 需要長時間在目標區上空徘徊。前線越軍的防空能力有限，防空威脅不是太大的問題，但還是必須避免引起不必要的注意。另外，觀察機必須不驚動游擊隊，才能悄悄找來空中打擊力量，在游擊隊可以化整為零消失之前給予攻擊。YO-3A 不僅裝備了在越戰時代屬於很先進的紅外線和光電夜視設備，還特別安靜。不僅螺旋槳轉速降低，發動機的排氣也首先導入長長消音器，然後才排放入大氣。不過YO-3A 也沒有投入量產，只有幾架供CIA 用。

洛克希德YO-3A

洛克希德YO-3A 在聲隱形上下的功夫更大

除了波音2707 外，不大的希勒航空博物館沒有太多熱點收藏，但有很多值得細品的珍品，包括希勒的飛行平台VZ-1。在50 年代，高速發展的航空技術給美國陸軍以極大的想像空間，背包飛行器、單人飛行平台、飛行吉普等都是這個時代的東西。一張漫畫顯示了美國陸軍的想像：每個士兵站立在各自像小陽台一樣的飛行平台上，一手操控，一手拿槍，這樣一支天兵天將將能夠克服一切地形障礙，高速迂迴和突破敵人的防禦。VZ-1 還真飛起來了，但試驗表明，這東西的耗油量驚人，操作困難，大量裝備一點也不現實，很快就放棄了，如今成為希勒航空博物館裡的又一個正規收藏。

VZ-1飛行平台

希勒VZ-1 單人飛行平台還真飛起來過

出口處有一個VXT-8 單人飛行器，這比飛行平台要進一步，總算有一個座艙了。不過說這是座艙，不如說這是站艙，因為VXT-8 採用直立起落，在地面上飛行員是直立在“座艙”裡，平飛的時候則是俯臥著。直立起落是一個很有意思的概念，飛機像火箭一樣機頭衝上直立著，依靠發動機推力直接把飛機推入空中，然後改平像普通飛機一樣平飛。VXT-8 更進一步，採用環形翼，也就是說，飛機不再採用平面翼，而是採用圓筒形機翼。環形翼在氣動上有很多獨特的地方，但這是另一個話題了。

VXT-8單人飛行器

史坦利希勒在晚年患了老年癡呆症，還好在命運開這個殘忍的玩笑之前，他給人們留下了這個博物館。小小的希勒航空博物館有很多驚喜。遺憾的是，這顆明珠依然被太多的人視若無睹，真是可惜。

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