固定翼螺旋桨飞机（融合了旋翼机和固定翼飞机飞机）

融合了旋翼机、直升机和固定翼飞机的黑科技 Fairey Rotodyne飞机

英国费尔雷航空公司一战以来一直是英国舰载机的主要生产商，二战结束时准备重新发明一种复合式的飞行器并彻底改变短途航空业，它就是Fairey Rotodyne【飞而雷-骆驼大音】，该飞行器身上融合了旋翼机、直升机和固定翼飞机的特点，是一款结构复杂但已经初具实用价值的飞机，经过 15 年的努力，其独特的项目 Rotodyne【骆驼大音】离实现这一目标仅一步之遥。

对短途航空业来说，不仅要求安全性，垂直起降的能力也是很重要的因素。早在动力飞行真正实现之前，发明家和飞机设计师就试图将水平飞行的速度与垂直起降的能力结合起来。旋翼飞机的发展是该问题的第一个实际解决方案。第一个成功的飞行器是旋翼飞行器，由胡安·德拉谢尔瓦于 1923 年在西班牙首次开发。

20世纪，飞机升降时常因故障而失速，导致多人丧生。谢巴于是发明了自转旋翼机试图解决这一问题。旋翼靠飞机运动时产生的气流而转动，产生升力，使飞机失速时不会下坠，旋翼可以不需要动力驱动，当时，他的这个发明被新闻界称之为“风车飞机”，与后来的直升机不同，旋翼飞行器前进推进力靠传统方式来自螺旋桨，旋翼靠螺旋桨的气流产生旋转时提供了升力。控制是通过升降舵、方向舵和副翼来实现的，当然也可以通过改变旋翼头的角度来保持一定程度的侧倾控制。旋翼飞行器可以实现短距起飞和着陆。

直升机螺旋桨也是一类旋翼，只是旋翼是有动力驱动，而不是旋翼飞行器无动力自转，“旋翼机”这一名称，在直升机之前，已经特指了无动力的自转旋翼机。所以有动力旋翼飞行器不叫旋翼机，只能叫直升机。直升机的动力旋翼同时生成向前推进和向上升力，融合了固定翼螺旋桨的向前推进大和旋翼产生向上升力大的优点。到二战末期，直升飞机显示出相当大的发展潜力，而无动力旋翼飞行器则成了既生瑜何生亮。

然而，直升机概念本身远非完美。其内在缺点中最重要的一点是其最大速度有限。这是因为直升机随着空速的增加有失速的趋势，导致过度振动。由于旋翼前倾，直升机在速度增加时也增加了阻力。

费尔雷航空公司于 1946 年开始研制新型旋翼飞机，旨在结合旋翼机、直升机和飞机的优点。该公司为这样一个雄心勃勃的项目做好了准备。领导开发团队的是JAJ Bennett 博士，二战期间，Bennett 博士还曾在HSD特区的英国空军委员会担任首席技术官，研究美国旋翼飞机的开发。设计团队还包括首批获得旋翼飞机资格的英国飞行员。

费尔雷公司复合飞行器开始构造设想是，飞机将使用电动旋翼垂直起飞和降落，就像直升机一样，使用可控螺旋桨进行偏航控制。一旦升空，所有的推进力都将传递给螺旋桨，升力由当时的自转旋翼和一对小型传统机翼产生。从理论上讲，机翼升力和自转旋翼减少阻力的结合将生产出比传统直升机效率更高的飞机。

复合型飞行器的飞行控制，控制升力的旋翼总俯仰角随着油门的开闭而自动改变。通过倾斜旋翼头来控制横滚和俯仰。右舷翼尖中螺旋桨控制方向，提供向前推力。双舵的传统尾翼，保持飞机水平飞行中的姿态，并在发动机发生故障时控制飞机。

Gyrodyne【基罗大音】

原型中的第一架，称为 Gyrodyne【基罗大音】

【基罗大音】的特征是右侧短翼翼尖处安装了一副拉进式螺旋桨，由520马力的“利奥尼达斯”活塞发动机驱动，用以平衡旋翼扭矩并提供前进推力。除这幅螺旋桨外，“利奥尼达斯”发动机还要驱动主旋翼。所以该机的传动结构很复杂，有多套变速箱和减速齿轮，与发动机一起占了直升机一半的重量。

但【基罗大音】的速度比普通直升机快，于 1947 年 12 月 7 日首飞。1948 年 6 月 28 日公司首席直升机试飞员巴兹尔·阿克尔少校驾驶原型机创造了新的直升机速度世界纪录——200公里/时。不幸的是，它在 10 个月后因致命事故坠毁，当时它的旋翼头在半空中解体，事后发现是金属疲劳所致。

由于这场悲惨的事故，费尔雷公司修改了其复合飞行器的设计。研究团队找到了奥格斯特·斯捷潘工程硕士。他曾在1943年研制出世界上第一架喷气动力直升机。

Jet Gyrodyne【皆特-基罗大音】

四年后，第二个原型机，即 Jet Gyrodyne【皆特-基罗大音】出现了。

那架飞机的特点是一个全新的传动系统，旋翼采用桨尖喷气在升降时产生旋转。单螺旋桨改成了两个安装在短翼翼尖处的对称推进式螺旋桨，螺旋桨由“利奥尼达斯”发动机驱动。但旋翼不再用螺旋桨发动机机械连接驱动，结构就简单了。旋翼由往复式发动机加压空气和燃料，泵入位于转子叶片尖端的微型喷嘴燃烧器，让旋翼旋转。利奥尼达斯”发动机驱动两台压气机，用于向安装在两片旋翼叶片尖端的喷嘴供气。在喷嘴中，高压空气和通过旋翼叶片油路输送来的煤油混合后点燃，推动旋翼旋转。整套系统是开创性发明，被当时的人们称为“奇葩的活塞喷气式直升机”。

【皆特-基罗大音】不容易驾驭，从直升机模式的垂直起降到旋翼机模式的平飞之间的转换涉及棘手的给接通/切断旋翼动力操作，飞行员稍有不慎就会大幅损失高度。1954 年 1 月首次飞行，事实证明它的动力有些不足，只能携带足够的燃料进行 15 分钟的飞行。试飞员约翰·丹尼斯终于在1955年3月掌握了转换飞行的技巧，在当年的范堡罗航展上进行首次完整飞行循环表演。这届航展的一个大趋势就是禁止飞机产生超音速音爆，结果【皆特-基罗大音】的噪音如同超音速音爆。【皆特-基罗大音】生不逢时，观众们称它发出的噪音很是反感。不过【皆特-基罗大音】的成功为正处于研制后期的【骆驼大音】打下了坚实基础。【皆特-基罗大音】最终完成了190次转换飞行，使设计团队充分了解其中的奥妙。使团队对【骆驼大音】项目建立起足够的信心，认为该机的设计性能安全水平可以接受。”

费尔雷航空公司同时在开发的一个更大、更雄心勃勃的项目—— Fairey Rotodyne 【飞而雷-骆驼大音】

从表面上看，【骆驼大音】看起来像是直升机和客机的混合体——这架飞机机长18米，翼展14米，高7米。空重10吨，最大飞行速度每小时307公里，巡航速度每小时298公里，升限4000米，机组2人，乘客容量最高57名乘客。

【骆驼大音】拥有方形的机体，小展弦比上单翼，两侧机翼下有发动机吊舱，由一对 2.8千马力的涡轮螺旋桨发动机提供动力，发动机悬挂在机翼下方吊舱中。发动机驱动一对四叶。可控螺旋桨，它还兼作偏航稳定器。机背的锥状结构支撑起一副巨大的四桨叶旋翼，一个 90英尺直径的旋翼安装在一个高大的机身挂架上。起降时旋翼由安装在其四个叶片尖端的喷气机提供动力。每个发动机为转子相对两侧的一对尖端喷射提供压缩空气。机尾上方安装水平尾翼，翼尖安装双垂尾。由于顶部旋翼桨叶太长，当旋转速度慢时桨尖下垂可能击中垂尾，所以垂尾的上半段则可以向内折叠到水平角度。

【骆驼大音】起降时涡轮螺旋桨发动机带动九级轴流压缩机，用于垂直起飞。产生的压缩空气然后被输送到转子尖端的喷嘴，在那里它与燃料结合并被点燃。少量剩余动力可用于螺旋桨进行偏航控制。一旦飞机获得足够的高度和速度，压缩机就会通过液压离合器断开，然后所有发动机动力都转移到螺旋桨上。这套系统设计冗余度较高，单发故障，仍然能保持驱动力维持螺旋桨的旋转，维持飞机基本飞行。

一旦【骆驼大音】向前飞行，其升力的一半左右由自转旋翼产生，其余由机翼产生。着陆可以在自转中完成，或者通过接合压缩机的离合器并重新点燃尖端喷气机以进行传统的直升机着陆。通过练习，机组人员可以在大约 30 秒内完成直升机模式和自动转转模式之间的转换。飞机采用前三点式起落架，前起落架位于驾驶室下方，后起落架在机体两侧，它们均可向前折叠。

在 1950年，【骆驼大音】的未来似乎很美好，航空商业运营商纷纷表现出兴趣。然而却发展缓慢。直到 1957 年 11 月 6 日，原型机进行了首飞，创造了307公里/小时的世界飞行纪录，当时只是以直升机模式飞行。直到 1958 年 4 月 10 日，直升机和旋翼自转飞行之间的过渡才得以实现。【骆驼大音】还曾多次在飞行模式之间切换且无一事故发生，飞机在关闭一侧发动机的情况下仍然具备悬停的能力，还能和旋翼机一样自旋着陆。【骆驼大音】1960 年 6 月的巴黎航展上公开展示，凭借其充足的载客量，可以将航空公司每座位/英里的运营成本比直升机降低至少 50%。

【骆驼大音】就是噪音太大达到了120分贝，难以满足噪音水平要求，协和式超音速喷气式客机上遇到的是同一个问题。它的噪音主要来自于起降阶段的桨尖燃烧室，这噪音自然小不了，但持续时间也就起降的几分钟。尽管设计部门设计了多种噪音抑制设备，飞机的噪音仍不达标，公司也向官方一再保证只要再投入资金就能解决噪音的问题，英国相关部门还是在1962年停止了资金供应。

尽管剩余技术问题似乎没有一个是无法解决的，但时间和金钱慢慢耗尽了。1960 年 2 月，当英国直升机工业合并为一个单一实体时，费尔雷Fairey 的飞机部门与布里斯托尔Bristol合并为韦斯特兰公司Westland 。公司重组后，韦斯特兰公司对【骆驼大音】的热情减弱，兴趣开始动摇。【骆驼大音】的开发一直断断续续地持续到 1962 年 2 月，在经过四年的飞行测试和 1100 万英镑的支出之后，整个项目被取消了。唯一的一架原型机因为是英国出资，被当成国家财产遭到拆解，只有部分零部件保留在博物馆。