實話實說,即便是譚振華的兩位華夏航空業大拿老師郭蓉瑋和宋文華,恐怕對多旋翼系統的認識也沒有眼前這位盧老爺子來得深刻,畢竟他不但是米國航空工業的大牛、格魯曼的總工程師,更在譚振華折騰出4旋翼之後為了應對CIA的方案競標,對這類飛行器進行了一番深刻的研究,所以此刻講來,當真是樁樁件件,條理分明。
老爺子願意說,譚振華樂意聽,在一旁已經靜坐觀察了半天的徐欣發現,這一老一少竟然越聊越投緣了。
譚振華恍然大悟道:「我是用一塊z80的CPU和一段飛控代碼完成了這一切,可Z80那個時候根本還沒有被設計出來,那個時候的計算機,簡直就是慢慢騰騰、磨磨蹭蹭的典範,而且即便是現在我用的Z80,其計算能力恐怕也不足以滿足載人航空器的飛行包線內計算需求。」
「後來,這類飛行器的發展出現了分歧。」盧赫生答道:「隨著單台發動機輸出功率的上升,人們發現不需要多旋翼系統就可以實現垂直起降,在這個基礎上深入發展,最終演化成了現代直升機,而另外一些人則在繼續探索多旋翼系統的未來。不過,今天我們的話題重點既然是多旋翼系統,那麼直升機的事情不m.hetubook•com.com說也罷。」
他微微搖了搖頭,被自己的話調動起了情緒,一時有些黯然,而譚振華卻朗聲說道:「華夏錯過了航空工業的第一個黃金年代,是因為在那個時候,華夏人正在試圖剪掉腦後的辮子、打破心中的枷鎖,而我認為,對於一個民族來說,那才是最重要的事情。」
譚振華好歹也跟著兩位華夏航空大拿當了幾天挂名的弟子,「靜不穩定」這個詞兒他還是聽得懂的,再加上他畢竟親手製作了世界上第一台真正意義上的4旋翼無人機系統,回想起當初製作原型機時為了將的重心固定在中心點上所耗費的巨大精力,不禁心有戚戚焉地點了點頭。
「因為經過了一段時間的試飛,人們發現了這種多旋翼結構的一些固有缺點,而這些缺點對於一架載人航空器來說,幾乎是致命的。」盧赫生答道。
盧赫生只稍微整理了一下思路就開始了講述:「已知最早的多旋翼系統是由高盧Breguet兄弟於1907年在C·Richet教授的指導下製造的,這個時間只比正式被承認的人類首次飛行遲了不到4年,不過該飛行器雖然進行了試飛,可惜結果卻並不如人意,僅僅只飛了1.5米而已https://www.hetubook.com.com,唯一值得慶幸的是,這架飛行器和這次試飛留下了明確的文字和圖片記載,也使其成為了最早的多旋翼飛行器。」
盧赫生有些驚異地望了譚振華一眼,沒有接他的這個腔,而是在沉默片刻之後繼續說道:「Breguet兄弟這次不算成功的飛行並沒有撲滅人們對直升機類飛行器追逐的熱情,反而激發了先驅們的創造力,他們嘗試了各種各樣的方案,並終於在1920年取得了突破,另一位高盧工程師Etienne Oehmichen設計的多旋翼飛行器成功起飛並實現了14分鐘的飛行,創造了當時直升機領域的世界紀錄。」
「為什麼?看上去這家Curtiss-Wright公司已經取得了階段性的研究成果了啊?」
說到這裏,盧赫生不禁微微有些感嘆:「二十世紀初,人類的航空工業才剛剛萌芽,那個時候的人們足以讓今天的我們汗顏,他們中湧現出了無數的天才和瘋子,對飛行的渴望激勵著他們嘗試著各種在現在看來可能感覺無比荒誕的方案,只為了把自己送上藍天,有很多人甚至為此付出了生命的代價也在所不惜,可惜,我們華夏錯過了那個黃金時代。」
「那電和*圖*書動機應該是可以的吧?」譚振華不由得插嘴道:「電動機更容易實現精確控制,而在我的小4旋翼上,已經證明了這種方案是可行的。」
「當然也不可行。」盧赫生答道:「內燃機,不管是活塞、渦噴還是渦扇、渦軸,受其工作原理的限制,根本就不可能實現精確的功率輸出控制或者說得更準確一點,是這個控制的精確度不夠,所以你可以想見,當初的「飛行吉普」是做出了多大的努力才能做到受控長時間飛行,但這種努力想要將其從實驗室環境轉化為量產,其中難以逾越的工程技術障礙還不知道有多少。」
他也不待譚振華髮問便直接解釋道:「採用常規直升機旋翼的複雜控制機構當然是可行的,也有現成的方式可以套用——可在已經有了直升機的基礎上再做這麼一套方案顯然是畫蛇添足完全沒有意義,旋翼系統,幾乎可以算是直升機上最核心也是最貴的部件了,在一架飛行器上安裝4套這樣的系統,而發揮的效能並不能及上4台直升機效用的累加,這種方案至少從經濟上講是沒有任何實際意義的。」
盧赫生見他點頭,便繼續說道:「為了解決這個問題,四旋翼系統需要搭載「姿態感測器——飛控——發動機」這一整套負反饋系統m.hetubook.com.com來保持飛行器的平衡,這套系統要麼採用常規直升機旋翼的複雜控制機構,要麼採用精確控制發動機轉速進而改變螺旋槳升力的方法來維持平衡狀態,而這兩種方案在當時都有幾乎不可逾越的障礙。」
譚振華點了點頭,盧赫生則繼續說道:「二戰後的50年代,當時米國政府出於對未來戰爭事態的考慮,覺得需要一種比直升機運力更大的垂直起降飛機,於是他們批准了米國陸軍的一系列研究計劃,其中最成功的的應該算Curtiss-Wright公司的「飛行吉普」,這種飛行器使用了槓桿燃氣渦輪機作為動力,其中「Curtiss-Wright VZ-7」在1959-1960年期間實現了較為穩定可控的飛行。」
譚振華聽得微微點頭,的確,盧赫生說的不錯,從費效比角度考量,這第一種方案的確是毫無價值的方案。
「都有14分鐘了,而且還是載人的,真了不起!」譚振華一邊感嘆一邊追問道:「那後來呢?」
盧赫生看了他一眼才緩緩地說道:「因為這項研究計劃最終停滯了。」
涉及到了譚振華的知識盲區,他也沒奈何,只能聽盧老爺子的解釋:「就以你的4旋翼結構為例,首先,從空氣動力學角度來說,4旋翼這種
和_圖_書結構必然是靜不穩定的,也就是說哪怕四個電機和螺旋槳的功率、轉速、升力一模一樣,重心也在絕對的中心點上,但只要遇到稍微一點點擾動的時候,四旋翼系統就會偏離平衡狀態,並且無法依靠氣動布局本身恢復平衡。」
「那麼第二種呢?精確控制發動機的輸出功率也不可行嗎?」他問道
「既然在1960年就實現了穩定可控的飛行,盧老您為什麼還說這種多旋翼結構是一個經典難題?」譚振華不由得有些好奇地問道。
「是啊,電動機是可以,可在60年代,這樣的電動機也幾乎不可能獲得的,更何況,為了適應複雜的飛行包線,需要有一個中央控制機構或者說專門的姿態調整中心計算機來負責控制各台電動機的的輸出,這顯然需要這台中心計算機具有強大的運算能力,也需要根據可能出現的各種情況制定好4台獨立的電動機的功率輸出方案——而這,顯然需要一台性能強大的計算機,可在60年代初期,這樣的微型計算機系統我們上哪裡搞去?
「多旋翼系統,顧名思義,它是在整個飛行系統中,具有三個或者更多旋翼軸的特殊直升機。」
盧赫生讚許地應道:「埃里克你說的不錯,就這一點就已經夠讓人頭痛的了,可多旋系統的缺陷還不止於此。」