——说说麦道XV-1复合式直升机模型的制作体验 图/文 江东 <p class="ql-block"> 2024年秋笔者制作的XV-1模型</p> <p class="ql-block">航空史上的一大奇葩 XV-1复合式直升机（绘画）</p> <p class="ql-block"> 按老朽发帖惯例，依然是先说点历史故事作为铺垫，谈谈怪飞机的由来…………</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 在上世纪50年代初，直升机刚刚实用化、技术水平还比较落后。当时以活塞发动机作为动力，输出功率偏低，间接限制了直升机的飞行速度和载重能力。尤其是直升机特殊的升力机构体系，旋翼的叶稍旋转线速度如果接近声速，将出现严重气流分离和失速现象，于是进入升力骤降的恶性循环之中。</p><p class="ql-block"> 所以，当时的直升机最大飞行速度一般都无法逾越200—250千米/小时的上限。为此，西方国家，特别是美国空军在1951年提出研发“复合式飞机”的想法，希望通过不同的技术形态组合、让直升机和常规飞机进行构型上一定程度的融合，籍以取长补短。这样既维持了直升机能垂直起落的特性，又可提高水平巡航速度。在这方面，美国的麦克唐纳飞机公司的XV-1就是参与科研竞标的实验机之一。</p><p class="ql-block"> XV-1本质上就是传统固定翼飞机和旋翼类飞机的组合。它拥有一个类似于直升机或旋翼机的胶囊状铝制框架机身，前半部的正面和两侧设有大面积的多片式玻璃窗，视野相当开阔。顶部则保留了直升机必备的旋翼，但在机身尾部，却加装了一具通常固定翼飞机所拥有的水平推进螺旋桨。同时在机身两侧还装备了常规固定翼飞机拥有的一对机翼。尾翼则通过一对长长的尾粱配置在最后端，可在水平飞行时起到常规飞机水平尾翼和垂直尾翼的所有功效。这样的奇葩设计，能让XV-1进入水平飞行以后，升力由旋翼和机翼共同分担提供，而推进式螺旋桨，则负责推动飞行器向前飞行（从而不必过分担忧在高速水平移动后，因旋翼不得不前倾并加大旋翼的旋转速度而伴随出现的叶面气流分离现象）。</p> 80年前的XV-1是不是有点科幻超前感<div><br></div> 腾空的XV-1<div><br></div> <div> 依靠滑橇停在实验场的XV-1</div><div><br></div> 打开侧大门，进行试验飞行的XV-1，垂直起飞依靠常规的直升机旋翼，转入水平飞行时，将切断动力输出，将动力全部提供给机身尾部的螺旋桨，以推动飞机前行。此时的升力大部分由机翼提供，旋翼此时作无驱动自转，也可提供小部分升力。故XV-1已经变为《复合式直升机》！！<div><br></div><div><br></div> <p class="ql-block"> </p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> XV-1的机舱比较宽敞，可一前一后容纳2名试飞飞行员，或1名飞行员加2名乘客，座舱左右各有一扇大型拉门，人员上下非常方便。机腹安装一对滑橇式起落架，和轻型直升机一致。</p><p class="ql-block"> XV-1机体的后半段为密闭的动力舱，这里安装一台525马力的Continental R-975-19活塞发动机，发动机通过离合器与尾部推进式螺旋桨以及一台空气压缩机相连接。</p><p class="ql-block"> 给XV-1提供升力的有两大系统，一部分是机身两侧的常规梯形机翼，它在平飞的时候提供大部分升力；另一部分升力来自于顶部的3叶式旋翼。旋翼的桨毂和翼片中间预埋有压缩空气和燃料流通的管道。前述空气压缩机输出的压缩空气经特殊管道被输送到每一片旋翼的翼尖附近，这里装有微型火箭发动机，在汽油燃料与压缩空气混合并被点燃后，从火箭发动机喷口喷出高速喷气、从而利用反作用力驱动旋翼旋转。所以，XV-1的旋翼不像其他直升机那样，由发动机轴通过减速齿轮直接驱动，这是其一大特色。</p><p class="ql-block"> 需要提出的是，当飞行器完全转入平飞状态以后，发动机会切断与空气压缩机的连接，完全依靠尾部的推进式螺旋桨推动飞行器前飞，此时，固定机翼提供了80％的升力，旋翼在风力的作用下进入自转（不在消耗燃料），自传的旋翼此刻提供另外的剩余升力。</p> 好不容易从网上找到的座舱照片，成为我做模型仅有的改造依据。<div><br></div> <div> 被博物馆收藏的唯一一架XV-1</div><div><br></div><div><br></div> <div> 50年代试验飞行阶段，一名NACA工作人员俏皮地坐上了旋翼</div><div><br></div> <div> 第二架XV-1为了加强偏航控制力矩，在两片垂直尾翼下部增加了两个小叶轮</div><div><br></div> 机身尾部的螺旋桨，专用于转入水平飞行以后，提供前进的推进力<div><br></div> <div> 旋翼翼尖附近装有微型火箭发动机，在汽油燃料与压缩空气混合并被点燃后，从火箭发动机喷口喷出高速喷气、从而利用反作用力驱动旋翼旋转<br></div><div><br></div><div><br></div> XV-1机体的后半段为密闭的动力舱，这里安装一台525马力的Continental R-975-19活塞发动机，图中的灰色圆管是离心式空气压缩机，它向旋翼提供压缩空气。<div><br></div><div><br></div> 麦克唐纳总共建造了2架原型机用于测试，第二架本质上是对第一架的优化升级，因此舱内仪表设备和设备配置也发生了变化。机体表面更加流畅，进一步降低了飞行阻力。因为在此前的测试中发现航行速度不足时垂直舵面不起作用，所以在第二架的尾部两侧各增加了一副小直径尾桨（不清楚如何驱动），用于在“直升机状态”下有效控制偏航问题。<br> 据说，XV-1实验机计划总体上不算太成功，并没有达到预期的实验效果。且模式转换方式复杂，噪音极大（因旋翼叶尖的高压喷气所致，导致驾驶舱内噪音高达116分贝，试飞员和地勤人员对此颇有微词）。<br> 不过，试飞也证实了XV-1在速度上确实能够超过当时的普通直升机或旋翼机。第二架原型机在1955年10月的某次飞行中已突破320千米/小时的速度记录，一度创造了直升机最快平飞速度世界记录。<br> 不过，随着涡轮轴发动机的出现和应用，直升机获得了更强劲的“心脏”。加上经典直升机新机型的相继出现，它们在性能上都已经轻易超越了XV-1，所以，复合式布局的直升机失去了继续研发下去的理由。<br> 在原型机废弃后，XV-1被送到博物馆中永久存放。<br><br><br> XV-1实验机空重将近2,000千克，机长约15.4米，翼展约8米，旋翼直径9.4米，最大飞行速度327千米/小时，巡航速度222千米/小时，最大升限6,000米，最大航程约950千米。<br> 笔者需要补充的是，同时代出现的类似气动布局的实验机还有多种型号，比如英国的日罗达茵（fairey-rotodyne）、美国的piasecki_16h-1a等等（见图）。<br> 进入21世纪，人们对直升机的使用要求有了新的要求，复合式直升机被重新摆上设计桌，这被看作是航空技术的螺旋型上升。仅仅在美国，就出现了非常先进的新一代研究机，如Piasecki X-49和Piasecki PA-890等等（见图）。<br> 20世纪50年代同时出现的复合式直升机实验机，美国的piasecki_16H-1a（同样没有发展下去）<div>、</div> 20世纪50年代同时出现的复合式直升机实验机，英国的日罗达茵fairey-rotodyne旅客机，同时具备旋翼、机翼、水平拉进式发动机和螺旋桨。（没有投产）<div><br></div> 21世纪，老调重弹，新出现的美国复合式直升机Piasecki PA-890 实验方案<div><br></div> 近年出现的 Piasecki X-49 SpeedHawk 美国复合式直升机（实验机），请注意，机身借用了现成的现役黑鹰直升机部件，以节约成本。<div><br></div> 这是另一种复合直升机实验机 Piasecki X-49 SpeedHawk “快鹰”<div><br></div><div><br></div> 由于本身型号罕见，被模型商开发出模型的可能性也自然而然非常之低。2024年，忽然见有一家叫做GLENCOE MODELS的模型公司在“许多许多年前”推出过一套1/32比例的XV-1的模型套材，令我喜出望外。于是强烈的制作顿时欲油然而生！谁叫我喜欢猎奇呢？<br> 但随之而来的问题是，因为开模年代太久，加上考证资料少，特别是一般对于罕见型号而言，模型中的所谓“题材模型”要考虑销量和开模成本之间的关系，所以模型套材的开模简略化和细节的忽略很正常，组合度的强差人意，也在所难免。<br> 制作前，尽可能搜集与型号相关的历史参考图片是我的习惯，但因为谷歌的下课，airliners.net网站的被屏蔽，令参考资料的收集变得极其困难。好不容易找到二三十幅图片，精度也不高。尤其是表现座舱内部设备的照片仅有2-3张，对模型细节改造增加了难度。好在模型属于大比例，对细节的添加有一定好处。<br> 同年夏季，经过一个多月的努力，模型终于做出来了，多多少少有一点成就感。和互联网上老外旧时的作品相比较，我的习作好像还不至于不输给他们。哈哈。<br> 下面是具体制作过程汇报———— 见此古董套材，我如获至宝，做好它，是一种挑战！<div><br></div> 全部零部件剪下，去毛，拍个合家欢<div><br></div><div><br></div> 大小零部件普遍存在缩水凹坑，需要花时间逐一填补打磨<div><br></div> 对机身进行假组，发现情况不容乐观。毕竟是早期产品，又是低产量套材，不能指望它会让你很容易就装配出来。<div><br></div> 75岁一辈子的航空史迷，正向模型迷转型。哈哈哈！<div><br></div> 假组机身，将机头前端的透明罩试装到机身框架上，匹配程度比想象中的要好<div><br></div> 机身外部坑坑洼洼基本填平<div><br></div> 细心辨识每一片玻璃窗门的安装位置，做好标志。（要指望说明书的指导，就是白天做梦）<div><br></div> 机翼和一对尾撑，去毛备用<div><br></div> 一对滑橇布满凹坑和推出孔痕迹，要仔仔细细打磨<div><br></div> 旋翼系统的缩水现象，准备好好打磨<div><br></div> 左机身和左机翼的假组，情况尚可<div><br></div> 同样经过打磨地板和右机身进行假组，看看哪里还需要修正<div><br></div> 侧面门窗透明件的喷漆前遮盖和各自位置再次确定<div><br></div> 侧面门窗透明件的喷漆前遮盖<div><br></div> 机翼和尾撑粘接以后校正形状，打磨接头附近的缝隙<div><br></div> 旋翼的旋转轴和螺旋桨的旋转轴在机身左右爿合拢时不能忘记提前埋入<div><br></div> 驾驶员的座椅，原件太过简洁马虎，决定按历史实物照片，重新自制（前面那个是我的自制件，后面墨绿色座椅为套材提供的原件，不符合真品形状）<div><br></div> 由于对大比例概念的疏忽，第一次尺寸做得偏小，于是按1/32比例重新又做了一个椅子<div><br></div> 开始给过于简单得座舱添加细节，不过，都必须严格按实物照片进行改造，这是原则！！图为驾驶员座椅的安装（套材原件被废弃）<div><br></div> 给前仪表盘添加一系列电缆<div><br></div> 添加电缆也尽量接近实物照片，是不是有了一点看头？<div> <div><br></div></div> 后座过于宽阔，拆下准备改造<div><br></div> 后座宽度进行了改造<div><br></div> <div> 打磨翼根和主翼尾撑连接处</div><div><br></div> <div> 按实物照片，添加必要的孔洞</div><div><br></div> 门窗玻璃之内侧框架，要不忘提前另外一个个喷好灰色（所谓的机内色）<div><br></div> 翻个身看<div><br></div> 各门窗玻璃和机身一个个进行假组，修正不匹配的地方，这个很重要！<div><br></div> 门窗玻璃之内侧框架和机身座舱的内面墙已经同时喷好灰色漆（机内色）<div><br></div> 机舱内构按实物照片自行改造 ，自行添加了一些细节（与一元硬币的比较）<div><br></div> 机舱内构按实物照片自行改造 ，白色部分系我的添加部分<div><br></div> 从另一侧看机舱内构之添加改造 ，白色部分系我的添加部分<br><div><br></div> 机舱后墙和右前门处的2个圆柱体是按照片添加的灭火器<div><br></div> 机舱内构按实物照片自行改造完毕，红色箭头所指部分系我的添加物<br><div><br></div> 机舱改造精细化之后，它和机身左右两爿的内侧墙面喷上了灰漆（机内色），等待旧化<div>、</div> 机舱喷了灰漆<div><br></div> 机舱喷了灰漆，有待旧化处理<div><br></div> 在机舱内部喷灰漆后进行了旧化处理，再对左右机身假组， 发现组合度不佳（机头的仪表盘架和电缆群已经有点味道了吧）<div><br></div> 在机舱内部喷灰漆后进行了旧化处理，再对左右机身假组， 发现组合度不佳（驾驶员左腿外侧的控制盒和后舱座椅已经有点味道了吧）<div><br></div> 按模型原始套材给出的零件装配的机舱（上）和进行细节改造以后的机舱（下），进行拍照对比。是不是逼真了一些呢？<div><br></div> 做了细节改造以后的机舱<div><br></div> 进行细节改造以后的机舱，玻璃门窗都事先从内向外粘死在机舱墙壁上（因为一旦机身合拢，门窗就基本无法安装了）<div><br></div> 对局部物件涂色，比如对灭火器涂红<div><br></div> 这是玻璃门窗正从内向外粘死在机舱墙壁上，不得不动用了强力瞬间胶（一旦机身合拢，门窗就无法进行安装了）<div><br></div> 这张内构留影我最喜欢！合拢以后就看不全了。<div><br></div> 机身左右两爿合拢，有严重缝隙和落差，于是进行了六七个回合的填补和打磨<div><br></div> 安装机翼、尾撑和滑橇<div><br></div> 这是总装中，请看，一对小叶轮也装上了最后端<div><br></div> 对各处进行修磨，还给机翼短舱添加了加油口的小圆盖子（见小白片）<div><br></div> 和网络老照片进行比对检查（顺便告诉你，茶壶内泡得是茉莉花茶）<div><br></div> 翼根和机身的对接面落差大，反反复复打磨了八九个回合<div><br></div> 小叶轮特写<div><br></div> 机身上下也打磨完毕，总装大部分结束<div><br></div> 机身上下也打磨完毕，总装大部分结束<div><br></div> 小心遮盖堵塞机舱以后，外部通通喷银漆<div>、</div> <div> 逐一撕去门窗玻璃外的遮盖纸，这是最开心的一刻</div><div><br></div> 逐一撕去门窗玻璃外的遮盖纸<div><br></div> 装上前端玻璃罩和皮托管，贴好水贴，喷光油保护，稍做旧化，于是大功告成！<div> 晚上犒劳一下自己。<div><br></div></div> 完成以后的各种角度照片<div> 下同————</div><div><br></div> 尾部<div><br></div> <div> 看腹部，机头玻璃罩的中央和下巴处，还各有一片铝盖，须直接粘在球面玻璃件上</div><div><br></div> 看腹部<div><br></div> 看尾巴和水贴<div><br></div> 标准像<div><br></div> 侧面标准像<div><br></div> 侧面标准像<div><br></div> 正面标准像<div><br></div> 俯视标准像<div><br></div> <div> 晚上九点钟的灯光摄影</div><div><br></div> 再看机舱内<div><br></div> 看左侧机舱<div><br></div> 晚上九点钟的灯光摄影之二<div><br></div> 近距离标准像<div><br></div><div> 全文万，谢谢浏览</div><div> 写于2025年1月9日下午</div>