直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

从上世纪二十年代末到到1941年秋季,亚瑟·M·杨(Arthur M Young)先生已经在他位于宾夕法尼亚州的农场中测试了将近十三年的模型直升机。经过这样一段时间对于直升机技术的研究,尤其是无数次的失败,杨积累了大量的直升机设计技术,其中尤其值得称道的就是他为直升机旋翼打造的“稳定杆”(Stabiliser Bar)系统,这个当时看起来并不起眼的玩意后来成就了贝尔最为经典的两桨叶跷跷板式旋翼系统。

可惜在那时,很多飞机制造公司还没有准备好涉足直升机行业,所以当杨拿着他认为一定会引起制造商兴趣的直升机设计方案志满意得地向各大飞机制造商推销的时候,他才发现这些制造商似乎都没有表现出太大的兴趣,这一度让他非常灰心。事情的转机发生在杨的某一位朋友造访贝尔飞机公司之后——当这位朋友将杨的直升机方案转达给贝尔飞机公司的管理层之后,他们表现出了显著的兴趣——双方约定在1941年9月3日针对这种直升机方案进行一次演示探讨。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△巴特·凯利帮助亚瑟·杨安装编号“1”的“模型30”直升机的传动系统

虽然从如今的资料中很难浮现此次演示探讨的细节,但是毫无疑问肯定是相当顺利的,因为在此次碰面之后不久,贝尔飞机公司的负责人拉里·贝尔就和亚瑟·杨及时签署了一份合作协议。按照协议,1941年11月24日,亚瑟·杨带着他的助手巴特·凯利进驻贝尔工厂,开始监管他所给出的直升机方案的两架原型机的制造工作——这种原型机所代表的当然就是本文的主角,也就是被贝尔飞机公司内部称为“模型30”(Model 30)的直升机,下面请看正文。

稳定杆的首次“实战”应用——贝尔30直升机设计特点

“模型30”(也常常被简称为“贝尔30”直升机)从现代人的目光来看,可以说是一种相当粗糙的直升机,其机身结构由焊接钢管组成,宽度相当大的四根撬式起落架分布在机身的前后左右侧,其管材为直径3英寸的铝合金管。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△贝尔30直升机的俯视示意图,从图中可以感受到该机的起落架宽度实在有些过分了

该机的发动机采用的是富兰克林(Franklin)六缸水平对置气冷式发动机,其出轴功率为160马力,发动机通过钢管支撑结构竖直安装在座舱的后方。两桨叶主旋翼系统的桨毂则通过万向接头安装在旋翼传动轴的顶端。在旋翼桨叶的下方,杨设计的稳定杆系统被按照恰当的角度刚性固接到旋翼桨毂系统中。

稳定杆在旋翼系统中的作用有点类似于惯性轮(FlyWheel),它能够在一定程度上保证旋翼桨叶稳定保持在一定平面内,并且不受到机身运动的影响,从这个层面上解决了早期直升机旋翼系统稳定性的问题。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△贝尔30直升机“稳定杆”安装位置如图所示

主旋翼的转动是通过一套离心式离合器(Centrifugal Clutch)和一套两级行星传动系统(Two-Stage Planetary Transmission)实现的,其转速减速比为9:1。

旋翼的桨叶采用的是对称翼型设计,基础结构为实木,不过在翼型前缘部位加装了钢条来充当桨叶的大梁。两桨叶的尾桨系统挂载在一根从机身尾部延伸出去的细长钢管的一侧。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△从一个贝尔早期的飞行测试录像中可以看到编号“NX41867”的直升机还采用过3桨叶尾桨的设计

另外,值得一提的是,在贝尔“模型30”直升机的操纵系统设计中,亚瑟·杨还有考虑采用“手脚并用”来操纵直升机,所以在该机上能看到罕见的用受操纵的直升机尾桨偏航操纵系统。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△图示为贝尔30直升机的座舱内景,飞行员只要左右拨动图示操纵杆,就能改变尾桨总距,从而实现直升机偏航操纵(这个杆上下提拉改变主旋翼总距)

1号原型机及其飞行测试

第一架贝尔30直升机于1942年12月24日正式公开展出,该机的初始编号为“1”,后来正式注册编号为“NX41867”,该机被贝尔飞机公司命名为“珍妮弗”(Genevieve),当天,贝尔30直升机还进行了地面开车展示,其发动机以150RPM的转速进行了试车。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△1943年,亚瑟·杨在一次飞行测试之前对“模型30”直升机进行检查

这架贝尔30直升机的正式首飞测试在12月29日举行,亚瑟·杨驾驶这架通过绳索系留的原型机在离地5英尺的高度进行了短暂的飞行测试,之后贝尔飞机公司的首席试飞员弗洛伊德·卡尔松接着对该机进行了飞行测试。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△由系留绳挂住的“模型30”直升机开始进行飞行测试,可以看出这时候该机还是采用的大宽度撬式起落架

这次试飞的成功使得贝尔飞机公司决定为该机安排后续的一系列飞行测试和展示表演活动,但是没过几天,在1943年1月初,贝尔飞机公司的飞行员鲍勃·斯坦利在驾驶该机过程中突发事故,原型机1号硬着陆,损毁严重,斯坦利本人也受了重伤,所幸保全了性命。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△坠毁的“模型30”1号原型机

此次损坏之后直到同年6月26日,该机才被修好。随后卡尔松开始驾驶着这架名为“珍妮弗”的原型机开始了一系列自由飞行测试,该机在后续试飞中的表现都很出色,并在1943年7月份前飞速度突破了112.65千米/时。至此,亚瑟·杨着手将该机的起落架改成了三点轮式起落架,并且给机身安装了喷涂为蓝色的整流罩外壳,这些设计的改进的目的最初并不是希望提高某些方面的性能,而是为了能够在飞行展示和表演的时候“更好看”。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△弗洛伊德·卡尔松驾驶“模型30”1号原型机进行“松手飞行”(Hands-Off)的表演,可以看到这时候该机已经喷涂了“NX41867”的编号

新原型机的发展与首次直升机救援行动

在展开“模型30”一号机的飞行测试工作的同时,贝尔直升机公司也积极展开了2号原型机的研制工作。在这架新直升机上,杨采取了一系列的改进措施:全新的起落架、半硬壳式机身和全新的尾桨安装方式;不过说起来该机最显眼的改动就是采用了封闭式座舱设计,并安装了与当时的汽车门一样的舱门,封闭式座舱可以容纳1名飞行员和1名乘客。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

然而,“模型30”的发展实在有些曲折。1943年9月份,卡尔松在驾驶1号原型机进行飞行测试的时候,该机坠毁了。不幸中的万幸就是,尽管1号原型机在这次事故中受到了巨大的损伤以至于只能返厂大修,但是卡尔松本人几乎没有受伤。此次事故之后,1号原型机接受了整整半年的修理,为此,从1943年9月下旬起,2号原型机(编号NX41868)代替了1号原型机开始用作飞行测试平台拉里·贝尔就是该机的首批乘客之一。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△2号原型机在进行室内升空悬停展示表演

1944年,2号原型机的飞行测试工作日趋成熟,贝尔飞机公司决定启动该机的飞行展示表演工作,于是同年3月份,“模型30”2号原型机的正式向公众亮相。5月10日,弗洛伊德·卡尔松驾驶该机向美国军方展示了直升机的独特能力,之后的一段时间又向民航领域的潜在客户进行了一系列飞行展示。在此期间,1号原型机的修复工作也逐步完成,重新“复活”的1号原型机被贝尔飞机公司成为“1A型”,修复完成之后哦,该机在一次“士兵义演”活动中闪亮登场,瞬间成为了全场的焦点。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△1A型贝尔30直升机的座舱内部仪表盘视图

1945年1月5日,美国陆军航空军的飞行员杰克·伍兰斯驾驶着一架P-59彗星在洛克波特附近失事,为此贝尔飞机公司出动“模型30”直升机展开了该公司的首次直升机救援行动。美国陆军航空军的飞行员乔·马沙姆驾驶着一架P-59执行搜索和引导任务,弗洛伊德·马卡松则驾驶着一架“模型30”紧随其后来救援这名不行的飞行员。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△2号原型机在飞行测试中

不过由于此次行动是非公开的,所以现在无法得知到底是1号还是2号原型机执行了救援任务,不过两个月后,贝尔公司就开展了首次直升机救援活动。当时有两名渔民在伊利湖(北美洲五大湖之一)执行冰上捕鱼而受困湖中,卡尔松再次驾驶“模型30”直升机出动完成了此次救援行动,由于在此次救援行动中的出色表现,卡尔松还获得了美国财政部颁发的银质奖章。

飞行员与乘客之间的“矛盾”——3号原型机

与此同时,第三架“模型30”直升机的制造工作也由此正式启动了。新直升机的设计改进主要包括采用了四轮式起落架、“先进的”仪表盘和圆管型尾梁,不过该机座舱设计还是采用了1号原型机的开放式座舱设计(这应该和当时的试飞员反馈有关,当时很多飞行员仍然比较偏爱开放式的座舱,视野开阔,驾驶体验和舒适度都比较高)。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△飞行测试中的贝尔30直升机原型机

3号原型机的注册编号为NX41869,在1945年8月25日完成了首飞测试,在测试中该机的表现良好,贝尔飞机公司也决定尽快将该机用于飞行展示和表演中,但是初期反馈表明,开放式座舱的设计尽管得到了飞行员的支持,但却没有得到观众和客户的认可。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

△弗洛伊德·卡尔松正在操纵驾驶一架“模型30”的早期版本进行飞行测试

为了平衡两方面的要求,杨想出了一个办法,他采用有机玻璃给座舱安装了一个宽敞、视野开阔的泡型罩子,如此一来,总算是满足了飞行员和客户之间的不同要求。所以从整体来说,3号原型机从外观上更接近于贝尔飞机公司后续打造的“模型47”直升机。


亚瑟·杨的加入,以及贝尔“模型30”的诞生,可以说是贝尔公司在直升机行业迈出的第一步,尽管在固定翼飞机市场的竞争中,这家公司并没有获得预期的名誉和地位,但是,也许当时的贝尔飞机公司都没能料到,在如今的欧美,民用直升机市场中,每两架在飞的直升机,其中就有一架是贝尔制造。

所以说,贝尔30直升机,正是这家直升机巨头起步的地方。

目前,仍然有两架“模型30”直升机仍保留在博物馆中,分别是编号“NX41867”的1A原型机,该机位于美国国家航空航天博物馆(National Air and Space Museum),以及编号“NX41869”的3号原型机,该机被存放在纽约州阿姆赫斯特的伊利县历史学会博物馆(Erie County Historical Society Museum)。

直升机制造巨头起步之作,亚瑟·杨和他一手打造的贝尔30直升机

​△位于博物馆中的编号为“NX41867”1A型贝尔30直升机

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据