民用单发轻型直升机贝尔４０７

2001-06-07凉亭

航空知识 2001年4期

凉　亭

用于取代贝尔206B“喷气突击队员”和贝尔206L“远程突击队员”直升机的贝尔407（见题图），是一种民用单发轻型直升机，于1993年末开始初步设计，生产型于1995年首次飞行，1996年取得加拿大和美国适航证，同年向用户交付。

设计之初，要求其单机价格与贝尔206L－4相比，增加费用不超过10万美元。为此，它采用了已有的标准贝尔206L－4的机体和OH－58D直升机的尾梁和动力系统等，以减少研制费用和缩短研制周期。OH－58D直升机是贝尔206直升机的军用型号。

由于贝尔407是直接在贝尔206系列的基础上派生出来的，所以贝尔206系列的美国联邦型号生产许可证对它也有效，不必象新机型那样再受到严格的取证审查。这样不仅可以减少研制与试验所需的时间，更快地完成研制工作，而且也可以节省不少费用。

贝尔407直升机虽然比贝尔206L－4的有效载荷大、巡航速度快、航程远和悬停升限高，但单机价格和使用费用却增加不多，所以颇受用户青睐。该机投入生产的第一年就以每月10至12架的速度进行生产，并交付了95架。从1997年到1999年末，在3年的时间内就生产和交付了400多架，这在民用涡轴发动机直升机发展史上是最快的。贝尔407用途广泛，可用于执法、近海石油开采、公务交通、新闻采访、紧急医疗服务，以及灭火等特殊任务。到1999年末，该机已出口到加拿大、墨西哥、德国、巴西、南非等国家，共计出口92架。

与贝尔206L－4比较，贝尔407直升机在飞行速度等性能上都有了很大的提高。其发动机功率前者比后者要大32％，巡航速度要快22％。功率重量比，前者也比后者高20％，所以其爬升速度也比后者快。而且，贝尔407的总重也提高了18％，增加重量大部分是有用载荷，最大总重达2381公斤。该机满载燃油和旅客能顺利起飞。

贝尔407采用了新的飞行动力系统，包括发动机、减速器和旋翼。为提供更强大的飞行气动力，该机一改贝尔直升机公司传统的双桨跷跷板式旋翼，而采用了4桨叶旋翼。为了减少研制费用，该公司选择OH－58D“基尔瓦勇士”的4桨叶旋翼、尾桨和减速器，改进形成了新的旋翼系统。

贝尔407的旋翼直径为10.7米，桨叶弦长0.255米。这种旋翼不仅采用了复合材料无铰桨毂，提高了飞行的灵活性，而且，由于它具有用于减小旋翼振动的高效阻尼器，所以旋翼产生的振动和噪音也小。

复合材料桨叶由增强玻璃纤维蒙皮、大梁和“诺麦克斯”蜂窝结构组成。与OH－58D的旋翼相比，贝尔407旋翼的桨毂和桨叶疲劳寿命，均有所提高，为无限疲劳寿命。其桨叶前缘还用耐久的抗磨不锈钢包条代替了OH－58D桨叶上那种耐磨复合材料包条。

贝尔407的尾桨有2片桨叶，由“凯夫拉/诺麦克斯”材料蜂窝结构制造，具有更大的拉力，所以在风速达65公里/小时的条件下，不管风向如何，均能保证对直升机进行航向操纵。贝尔407飞行高度达3050米。

贝尔407采用OH－58D加大功率的减速器，具有较大的轴承和重新设计的齿轮，可增加疲劳寿命。发动机至主减速器，采用了双传载路线，提高了工作的可靠性。

发动机转速为6317转/分，通过主减速器2级减速后，旋翼转速为413转/分。在贝尔206直升机上已得到验证的艾利逊250涡轴发动机，经过改进后，被用在了贝尔407上，具有全数字发动机控制系统。

这种全权数字发动机控制系统，能提高直升机性能和飞行安全性，减少飞行员工作量，延长翻修间隔时间，简化维护和降低寿命周期费用。但是，由于贝尔407是世界上第一种采用这种系统的单涡轴发动机直升机，经验不足，使用之初就出了问题，在投入使用的第一年，就曾两次发生因接线错误引起发动机停车而导致坠毁的事故。

贝尔407前机身，包括机头、驾驶舱和机舱，为铝合金蜂窝结构，机头和机身下部结构使用了新型合金的蜂窝芯，以增加耐腐蚀性。乘员的坠毁生存性与贝尔206相同。

该机机舱比贝尔206L－4要宽，从外形上看，机身两侧明显向外突出，样机舱的后座座椅被加宽到480毫米，使后座舒适性有所改善。两侧舷窗采用了较大的窗户，其面积增加了35％，大大增加了舱内自然光的采光率，扩大了乘员对外观察的视野。机舱侧壁敷设有预防雷击铜丝网夹层。

机舱采用铰接式复合材料舱门，机身两侧都有。改进了接头，提高了刚度，可减小飞行中的气流噪音，确保不会漏雨。所有的门都有凹进去的汽车型内外把手。在左侧除机组蹬机门外，在它与旅客舱门之间还有一个较窄的担架门，打开此门，能方便地把担架等较长的物品装入机舱。

贝尔407共设7座，驾驶舱中除驾驶员外，设有一名旅客座椅。机舱中有5个座椅，2个向后，3个向前，呈面对面布置。

机舱后部是中机身，主要为发动机舱和行李舱，其后与尾梁连接。中机身内部为铝合金结构，两侧为整体碳纤维增强复合材料蒙皮，这样可节省制造费用和减轻机体重量。发动机舱有隔热钛合金夹板和前后防火墙。发动机及其传动轴由复合材料整流罩包覆。行李舱容积为0.45立方米，有可侧向打开的舱门。尾梁为铝合金结构，后部装具有铝合金蜂窝结构的固定式水平安定面和垂尾。水平安定面有前缘缝翼，两侧有直立式端板，可有效改善水平安定面的工作效率。

为避免由4片桨叶旋转引起机体地面共振，该机的滑橇式起落架也进行了修改，提高了起落架的共振频率，不必再装液压或弹簧减振装置。

在OH－58D直升机飞行操纵系统中，有一个增稳系统，它能减少驾驶员的工作负荷，但该系统价格昂贵。为降低贝尔407的单机成本，贝尔公司为该机重新设计了飞行操纵机构，这个机构可减小传给操纵杆的旋翼载荷。

该机的燃油被装在两个相连的耐破损软油箱中，总容量为477升。前油箱在机舱向后的一排座椅下方，主油箱在向前的一排座椅后面的下方。行李舱如用来安装一个76升的辅助油箱，直升机航程可增加20％。燃油系统曾经过加满80％的燃油，从15米高度下落地面的自由落振试验，检查结果表明，没有破损。

驾驶舱内的仪表，采用液晶显示代替了传统的仪表显示。仪表板上有8个液晶显示仪表，其中3个分别显示扭矩、燃气温度和燃气发生器转速，并可记录事件和超限数值。

新仪表比常规仪表易读和可靠，照明有可调节背光，不刺眼，柔和易读。仪表故障间隔时间为79800小时。能方便地拆开和拆掉整个仪表座进行维护。头顶断路器板由铰链固定，能向下打开，也便于维护。

贝尔公司还在对贝尔407直升机进行改进，计划将不可逾越速度241公里/小时，提高到259公里/小时。实际上，现已投入使用的第75架贝尔407直升机已经达到了这个速度。

全权数字发动机控制系统软件仍在修改完善之中。公司实施的为降低飞越噪音而减少旋翼转速的“无声巡航”方案，也正在办理合格证。所谓“无声巡航”方案，是指贝尔407直升机的驾驶员能够使用设在驾驶舱中的一个开关，使直升机在巡航时将旋翼转速降低90％至93％，不可逾越速度也将随之减小到204公里/小时。“无声巡航”飞行方式，主要用在对噪音敏感区域上空执行任务，如用于观光和执法等。

将继续增加该机的最大起飞重量，以装载更多的有用载荷，为此，将加强机体的承重强度。此外，还在试验改进发动机一旦出现故障时，确保直升机安全着陆的措施。

贝尔407直升机主要数据外部尺寸

旋翼直径10.67米

尾桨直径1.65米

全长（旋翼转动）12.74米

机身长10.85米

全高（低滑橇）3.60米

滑橇宽度2.29米

内部尺寸

机舱最大宽度1.37米

最大高度1.00米

重量和载荷