英国奇特设计:三旋翼W11天空之马重型直升机
时间:2025-09-06

  第二次世界大战期间,直升机技术虽未大规模投入实战应用,但在关键技术上已取得突破性进展。这一时期,旋翼系统、桨毂结构等核心部件的研发难题相继被攻克,为战后直升机发展奠定了基础。1945年,英国谢尔瓦旋翼机公司启动了一项极具创新性的研发项目——W.11\空天之马\重型运输直升机,这款采用独特三旋翼设计的飞行器成为航空史上唯一实际建造并试飞过的有人驾驶三旋翼直升机。

  设计师选择这种非传统布局的初衷源于对升力系统的特殊考量。经过精密计算,他们发现传统单旋翼结构难以满足重型直升机的升力需求。通过采用呈等边三角形分布的三旋翼系统,不仅能使总升力提升至传统设计的数倍,还能巧妙地利用旋翼间的相互作用力自然抵消旋转扭矩,从而完全省去了传统直升机必备的尾桨结构。这种设计在理论上不仅能提供更稳定的飞行性能,还能显著降低飞行员的操作难度,使重型直升机的操控变得更为轻松。

  W.11拥有一个长达18米的流线型机身,其独特的双垂尾设计安装在机尾两侧,尾部配置了可向两侧完全展开的大型货舱门,便于重型装备的装卸。机头部位向上突起的驾驶舱为机组提供了270度的广阔视野,机组成员包括正副驾驶员和专职飞行工程师共三人。最引人注目的是其机背上的旋翼布局:一个横向支架两端各安装一副直径达14米的三叶旋翼,这个经过特殊设计的扁平支架在高速飞行时还能产生类似固定翼的附加升力。第三副旋翼则位于机头正上方,三套旋翼均采用当时先进的树脂浸渍木质桨叶,并通过精密的液压系统实现同步控制。

  尽管W.11的庞大机身空重达到5500公斤,但其动力系统却略显单薄,仅配备一台劳斯莱斯梅林24 V-12液冷活塞发动机,最大输出功率1620马力。这一选择反映了当时航空动力的技术局限——轻量化的涡轮轴发动机尚处于研发阶段。虽然增加第二台发动机能显著提升动力,但会带来重量激增、结构复杂化及油耗上升等问题。经过权衡,设计师最终采用了单发方案,将这台重达750公斤的发动机安装在机背中部,通过复杂的分动箱和包裹在支撑架内的传动轴将动力分配至三副旋翼。

  该机的飞行性能表现不俗:最大平飞速度可达230公里/小时,巡航速度维持在153公里/小时,实用升限突破7100米,最长续航时间达4.3小时。考虑到重型直升机迫降时的安全需求,设计师特别研制了具有1.5米超长行程的三点式起落架缓冲系统。液压控制系统可同步调节三副旋翼的桨盘角度,实现精准的飞行姿态控制。

  W.11最初的设计定位是满足2270公斤级的军事运输需求,其宽敞的机舱空间具备改装为医疗救护或人员运输型的潜力,展现出良好的多用途发展前景。1946年,英国军方订购了两架原型机,研发团队在1947年完成了风洞试验,验证了独特气动布局的可行性。首架原型机于1948年12月成功首飞,并在次年的范堡罗航展上引起轰动。然而1950年6月的一场试飞事故导致机毁人亡,调查显示前旋翼桨毂金属疲劳是事故主因。第二架原型机在完成约20小时试飞后于1951年退役,尽管公司提出了多项改进方案,但已无法挽回军方信心的丧失。

  深入分析表明,W.11的三旋翼设计存在诸多固有缺陷。除了机体庞大带来的操作不便外,复杂的三旋翼系统大幅增加了传动机构的故障风险。冗长的传动轴系降低了整体结构的可靠性,而三旋翼系统中任何一副旋翼出现故障都会导致灾难性后果。这些技术难题最终注定了这个超前设计的命运,使其成为直升机发展史上一个短暂而悲壮的篇章。