一、旋翼機的工作原理

該圖片由注冊用戶"科技數碼行"提供，版權聲明反饋

旋翼機和直升機簡直(zhi)一模(mo)一樣(yang)：它們頭頂都有一副(fu)大直(zhi)徑(jing)的旋(xuan)(xuan)翼，在飛行(xing)中(zhong)依(yi)靠旋(xuan)(xuan)翼的旋(xuan)(xuan)轉產生升力。但是(shi)除去(qu)這些表面上的一致(zhi)性(xing)，旋(xuan)(xuan)翼機和直(zhi)升機卻(que)是(shi)兩(liang)種完全不同的飛行(xing)器。

旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)實際上是一(yi)(yi)種介(jie)于(yu)(yu)直(zhi)(zhi)升(sheng)(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)和飛(fei)(fei)(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)之間的(de)(de)(de)(de)飛(fei)(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)器，它(ta)除去旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)外(wai)，還帶(dai)有(you)(you)一(yi)(yi)副垂(chui)直(zhi)(zhi)放置(zhi)的(de)(de)(de)(de)螺旋(xuan)(xuan)槳以(yi)提(ti)(ti)供(gong)(gong)前(qian)進(jin)的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)，一(yi)(yi)般也裝有(you)(you)較小的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)在飛(fei)(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)中(zhong)(zhong)提(ti)(ti)供(gong)(gong)部分升(sheng)(sheng)力(li)。旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)與直(zhi)(zhi)升(sheng)(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)最大區別是，旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)不與發(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)傳(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)系統相(xiang)連(lian)，發(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)不是以(yi)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)為旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)提(ti)(ti)供(gong)(gong)升(sheng)(sheng)力(li)，而是在旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)飛(fei)(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)過程中(zhong)(zhong)，由(you)前(qian)方氣流吹動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)旋(xuan)(xuan)轉產(chan)生升(sheng)(sheng)力(li)，象(xiang)一(yi)(yi)只風車(che)，旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)系統僅(jin)在起動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)時由(you)自(zi)身動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)，稱之為預(yu)旋(xuan)(xuan)，起飛(fei)(fei)(fei)(fei)之后靠(kao)空氣作用力(li)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong);而直(zhi)(zhi)升(sheng)(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)與發(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)傳(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)系統相(xiang)連(lian)，既(ji)能產(chan)生升(sheng)(sheng)力(li)，又能提(ti)(ti)供(gong)(gong)飛(fei)(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)，象(xiang)一(yi)(yi)臺電風扇。由(you)于(yu)(yu)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)為自(zi)轉式，傳(chuan)遞到機(ji)(ji)(ji)(ji)身上的(de)(de)(de)(de)扭矩很小，因此旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)無需像(xiang)單旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)直(zhi)(zhi)升(sheng)(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)那樣的(de)(de)(de)(de)尾(wei)槳，但是一(yi)(yi)般裝有(you)(you)尾(wei)翼(yi)(yi)(yi)，以(yi)控制(zhi)飛(fei)(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)(xing)。

在飛行中，旋(xuan)(xuan)翼機(ji)(ji)同直(zhi)(zhi)升機(ji)(ji)最明顯的分別為直(zhi)(zhi)升機(ji)(ji)的旋(xuan)(xuan)翼面向(xiang)前傾斜，而旋(xuan)(xuan)翼機(ji)(ji)的旋(xuan)(xuan)翼則是(shi)向(xiang)后(hou)傾斜的。

需要說(shuo)明(ming)的是，有的旋(xuan)(xuan)翼機(ji)在(zai)起飛時，旋(xuan)(xuan)翼也可(ke)通過“離(li)合器(qi)”同發動(dong)機(ji)連系，靠(kao)發動(dong)機(ji)帶動(dong)旋(xuan)(xuan)轉而(er)產生舉(ju)力。這樣可(ke)以縮短起飛滑跑(pao)距離(li)，幾(ji)乎以陡直地向上爬升，但還不(bu)能垂直上升，也不(bu)能在(zai)空(kong)中(zhong)不(bu)動(dong)(即(ji)“懸停”)。等升空(kong)后再(zai)松開離(li)合器(qi)隨旋(xuan)(xuan)翼在(zai)空(kong)中(zhong)自由旋(xuan)(xuan)轉。

旋翼(yi)機飛行時，升力(li)(li)主要由旋翼(yi)產(chan)生(sheng)，固(gu)定機翼(yi)僅提供部分升力(li)(li)。有(you)的旋翼(yi)機甚(shen)至沒有(you)固(gu)定機翼(yi)，全部升力(li)(li)都靠旋翼(yi)產(chan)生(sheng)。

由于(yu)旋(xuan)翼(yi)(yi)機的(de)旋(xuan)翼(yi)(yi)旋(xuan)轉的(de)動力(li)是(shi)由旋(xuan)翼(yi)(yi)機前進而獲得。萬一發(fa)動機在(zai)空(kong)中(zhong)停(ting)車(che)螺旋(xuan)槳(jiang)不轉了(le)，此(ci)時旋(xuan)翼(yi)(yi)機因為(wei)具有慣性繼續維持(chi)前飛(fei)的(de)狀(zhuang)態(tai)，并由于(yu)重(zhong)力(li)和空(kong)氣阻(zu)力(li)逐漸減低速度和高(gao)度，就(jiu)在(zai)這高(gao)度下(xia)(xia)降(jiang)的(de)同時，也就(jiu)有了(le)自下(xia)(xia)而上的(de)相(xiang)對氣流，旋(xuan)翼(yi)(yi)就(jiu)能可自轉提(ti)供(gong)升力(li)。這樣，旋(xuan)冀機便可憑(ping)飛(fei)行(xing)員的(de)操縱安全(quan)地滑(hua)翔(xiang)降(jiang)落(luo)(luo)。即使在(zai)飛(fei)行(xing)員不能操縱，旋(xuan)翼(yi)(yi)機失去控制的(de)特殊情況下(xia)(xia)，也會像(xiang)降(jiang)落(luo)(luo)傘一樣的(de)降(jiang)落(luo)(luo)，雖(sui)然也是(shi)粗暴著陸，但(dan)不會出現類似秤陀(tuo)落(luo)(luo)地的(de)情況。

直升(sheng)機也是(shi)具備自轉下沿(yan)安全著陸能力的。但它的旋冀需(xu)要(yao)(yao)從有動力狀態過(guo)渡(du)到自轉狀態，這個(ge)過(guo)渡(du)要(yao)(yao)損失一定高度(du)(du)。如果飛(fei)行(xing)高度(du)(du)不(bu)夠，那么直升(sheng)機就可能來(lai)不(bu)及過(guo)渡(du)而觸地。旋翼(yi)機本身就是(shi)在自轉狀態下飛(fei)行(xing)的，不(bu)需(xu)要(yao)(yao)進行(xing)過(guo)渡(du)，所以(yi)也就沒行(xing)這種為安全轉換所需(xu)的高度(du)(du)約束。

二、旋翼機的起飛方式

一(yi)(yi)類是(shi)(shi)需要滑(hua)跑起(qi)飛的(de)(de)，這種(zhong)(zhong)(zhong)比較簡單，大量的(de)(de)是(shi)(shi)這一(yi)(yi)類。另-類是(shi)(shi)可垂(chui)(chui)直(zhi)起(qi)飛的(de)(de)，其(qi)起(qi)飛方(fang)法有三種(zhong)(zhong)(zhong)：一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)(shi)帶動(dong)(dong)力(li)驅(qu)動(dong)(dong)它(ta)的(de)(de)旋(xuan)翼(yi)；第二種(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)(shi)用(yong)預轉旋(xuan)翼(yi)并使其(qi)達到正常飛行轉速的(de)(de)一(yi)(yi)定倍數，然后突然脫(tuo)開(kai)離(li)合(he)器，同時使旋(xuan)翼(yi)槳葉變距而得到較大的(de)(de)升(sheng)力(li)跳躍起(qi)飛；第三種(zhong)(zhong)(zhong)則是(shi)(shi)由旋(xuan)翼(yi)翼(yi)尖小火箭驅(qu)動(dong)(dong)旋(xuan)翼(yi)旋(xuan)轉而提供升(sheng)力(li)來(lai)實現(xian)垂(chui)(chui)直(zhi)起(qi)飛這種(zhong)(zhong)(zhong)垂(chui)(chui)直(zhi)起(qi)飛的(de)(de)過程(cheng)，一(yi)(yi)般(ban)都是(shi)(shi)由自動(dong)(dong)程(cheng)序控制來(lai)完成的(de)(de)，而且它(ta)有較高的(de)(de)性(xing)能(neng)，但價格比較便(bian)宜(yi)。

由于(yu)旋(xuan)翼(yi)機沒有尾梁、沒有尾傳動(dong)系(xi)統及減速器自動(dong)傾斜器，絕大部分旋(xuan)翼(yi)機也(ye)沒有主旋(xuan)翼(yi)傳動(dong)系(xi)統、主減速器等，結構簡單，所(suo)以(yi)不僅價格低(di)，而(er)且故障率也(ye)低(di)。此外使用維護簡單方便。所(suo)需費用也(ye)低(di)。

旋翼(yi)機雖然(ran)古老(lao)，但(dan)它也是(shi)一種(zhong)正在蓬勃發展的(de)年輕飛(fei)行(xing)器，其(qi)好用、安(an)全、便利的(de)特(te)點，使其(qi)在未來的(de)航空器家族中仍將(jiang)占有一席之地(di)。

三、旋翼機的布局與部件

旋(xuan)(xuan)翼(yi)機的最基本(ben)的部件(jian)是機身、發動機、旋(xuan)(xuan)翼(yi)系統、螺(luo)旋(xuan)(xuan)槳、尾面(mian)以及(ji)起落架(jia)。為了改善(shan)性能，如提高飛行速度等(deng)，還可(ke)以選(xuan)擇機翼(yi)等(deng)部件(jian)。

機身是(shi)所有其他部件(jian)的(de)連(lian)接件(jian)，結構可(ke)以是(shi)焊接管、金屬片、復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)、單管栓(shuan)接或混(hun)合(he)結構方式，最大強(qiang)度重(zhong)量比的(de)機身是(shi)碳纖維材(cai)(cai)料(liao)或焊接管結構。發動機在飛行中提(ti)供獨立于旋(xuan)(xuan)翼系(xi)統(tong)的(de)前飛動力，在地面(mian)則可(ke)以提(ti)供旋(xuan)(xuan)翼槳葉預轉的(de)動力。

隨(sui)著旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)發(fa)展，可用(yong)于旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)種(zhong)類也(ye)越來越多(duo)。車(che)用(yong)、船用(yong)、航(hang)空發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)都可以用(yong)于以娛(yu)樂、體(ti)育(yu)愛好(hao)為(wei)目的(de)研制的(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)，而(er)需要取得適航(hang)證的(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)必須(xu)安裝權威(wei)管理機(ji)(ji)(ji)(ji)構認證的(de)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)。發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)可以是(shi)(shi)活塞式(shi)也(ye)可以是(shi)(shi)渦輪式(shi)。旋(xuan)(xuan)翼(yi)系(xi)統主要給(gei)旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)提供升(sheng)力和操縱，常用(yong)的(de)是(shi)(shi)全(quan)鉸接式(shi)、半剛性(xing)蹺(qiao)蹺(qiao)板(ban)式(shi)。因(yin)不需反(fan)扭矩裝置(zhi)，現代旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)主要型(xing)式(shi)是(shi)(shi)單一(yi)的(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)。

目前旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)慣用(yong)2片或3片槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)(xie)，廣(guang)泛應用(yong)于直升機(ji)(ji)(ji)的(de)負扭度(du)槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)(xie)對(dui)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)來講，并沒有(you)多大優(you)勢(shi)，所以(yi)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)上(shang)常用(yong)無扭轉(zhuan)或正扭轉(zhuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)(xie)。個人(ren)自(zi)制(zhi)的(de)小(xiao)型旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)常常使(shi)用(yong)可(ke)以(yi)連同(tong)槳(jiang)(jiang)(jiang)轂槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)(xie)一起扳動傾轉(zhuan)的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)系統，也(ye)(ye)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)帶總(zong)(zong)距操縱來改變旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)(xie)俯仰(yang)角的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)系統。如果槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)(xie)(xie)帶總(zong)(zong)距操縱且具有(you)足夠的(de)慣量，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)跳飛(fei)就有(you)可(ke)能(neng)實現。旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)的(de)螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)可(ke)以(yi)是拉進式(shi)(shi)也(ye)(ye)可(ke)以(yi)是推進式(shi)(shi)，也(ye)(ye)就是說，螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)可(ke)以(yi)安裝(zhuang)在(zai)機(ji)(ji)(ji)身頭(tou)部，也(ye)(ye)可(ke)以(yi)安裝(zhuang)在(zai)尾部。早(zao)期的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)是由螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)拉進式(shi)(shi)固定翼(yi)(yi)飛(fei)機(ji)(ji)(ji)改裝(zhuang)而成，用(yong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)替代固定翼(yi)(yi)。機(ji)(ji)(ji)翼(yi)(yi)或者固定機(ji)(ji)(ji)翼(yi)(yi)與旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)復合使(shi)用(yong)。推進式(shi)(shi)布局避(bi)免了方向舵(duo)和(he)平尾位于螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)滑(hua)流中，具有(you)更(geng)好的(de)操縱性(xing)，飛(fei)行員也(ye)(ye)有(you)更(geng)好的(de)視野。但是在(zai)總(zong)(zong)體設計(ji)中應該充分考慮推進式(shi)(shi)布局中，由于受機(ji)(ji)(ji)身影響，螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)的(de)工作(zuo)效率(lv)有(you)所降(jiang)低。

和(he)(he)定(ding)翼飛(fei)(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)一樣，旋翼機(ji)(ji)(ji)尾(wei)平面(mian)(mian)包括垂(chui)尾(wei)和(he)(he)平尾(wei)，提供俯仰和(he)(he)偏航(hang)軸向的穩定(ding)和(he)(he)操縱。有一些(xie)旋翼機(ji)(ji)(ji)，特別是(shi)封閉(bi)式駕駛艙的旋翼機(ji)(ji)(ji)，航(hang)向穩定(ding)性(xing)很低，為(wei)了補償航(hang)向穩定(ding)性(xing)，安裝垂(chui)尾(wei)是(shi)必要的。由于垂(chui)尾(wei)面(mian)(mian)積受旋翼槳(jiang)葉傾(qing)轉邊界和(he)(he)著陸俯仰角度的限制，所(suo)以(yi)許多(duo)旋翼機(ji)(ji)(ji)設計(ji)安裝了多(duo)片垂(chui)直安定(ding)面(mian)(mian)和(he)(he)方向舵。如果采用推進式螺旋槳(jiang)布局，處于螺旋槳(jiang)滑流中的平尾(wei)和(he)(he)垂(chui)尾(wei)利用效率會(hui)更高，特別是(shi)在旋翼機(ji)(ji)(ji)起飛(fei)(fei)(fei)和(he)(he)著陸飛(fei)(fei)(fei)行速度比較低的時候。