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(yi)模一(yi)樣(yang)：它(ta)們(men)頭頂(ding)都有一(yi)副大直(zhi)徑的旋翼(yi)，在飛(fei)行中依(yi)靠旋翼(yi)的旋轉產(chan)生升力。但是(shi)除去這(zhe)些表面(mian)上的一(yi)致性，旋翼(yi)機和直(zhi)升機卻是(shi)兩種完全不同的飛(fei)行器(qi)。

旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)實(shi)際上(shang)是(shi)(shi)一種介于直升(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)飛(fei)(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)之間的飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)器，它除去(qu)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)外，還帶有一副垂直放置的螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳以提供(gong)前進的動(dong)(dong)力(li)，一般也裝有較小的機(ji)(ji)(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)(yi)在飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)中(zhong)提供(gong)部分升(sheng)力(li)。旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)與直升(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)的最大區別是(shi)(shi)，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)不(bu)與發動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)傳(chuan)動(dong)(dong)系(xi)統相連(lian)，發動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)不(bu)是(shi)(shi)以驅(qu)動(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)為(wei)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)提供(gong)升(sheng)力(li)，而(er)是(shi)(shi)在旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)的過程中(zhong)，由(you)前方氣流吹動(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉產生升(sheng)力(li)，象一只風車，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)系(xi)統僅在起動(dong)(dong)時由(you)自身(shen)動(dong)(dong)力(li)驅(qu)動(dong)(dong)，稱之為(wei)預旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)，起飛(fei)(fei)(fei)之后靠空氣作用力(li)驅(qu)動(dong)(dong);而(er)直升(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)的旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)與發動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)傳(chuan)動(dong)(dong)系(xi)統相連(lian)，既能產生升(sheng)力(li)，又能提供(gong)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)的動(dong)(dong)力(li)，象一臺電風扇。由(you)于旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)為(wei)自轉式，傳(chuan)遞到機(ji)(ji)(ji)(ji)身(shen)上(shang)的扭矩很小，因(yin)此旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)無需(xu)像單旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)直升(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)那樣的尾槳，但是(shi)(shi)一般裝有尾翼(yi)(yi)(yi)(yi)，以控制(zhi)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)(xing)。

在(zai)飛行中，旋翼(yi)機(ji)同直升(sheng)(sheng)機(ji)最明顯(xian)的分別為(wei)直升(sheng)(sheng)機(ji)的旋翼(yi)面向前傾(qing)斜(xie)，而旋翼(yi)機(ji)的旋翼(yi)則(ze)是向后傾(qing)斜(xie)的。

需(xu)要說明的是，有的旋(xuan)(xuan)翼(yi)機在(zai)起飛時，旋(xuan)(xuan)翼(yi)也可通過“離合(he)器”同(tong)發動(dong)(dong)機連(lian)系，靠發動(dong)(dong)機帶動(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)而產生舉(ju)力。這樣(yang)可以縮短起飛滑(hua)跑距離，幾乎以陡直地向上(shang)爬升，但還不能垂直上(shang)升，也不能在(zai)空(kong)(kong)中不動(dong)(dong)(即“懸(xuan)停”)。等(deng)升空(kong)(kong)后再松(song)開離合(he)器隨旋(xuan)(xuan)翼(yi)在(zai)空(kong)(kong)中自由旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)。

旋翼機飛行(xing)時，升力(li)主要由旋翼產生(sheng)，固定機翼僅提供部分(fen)升力(li)。有(you)的旋翼機甚(shen)至沒有(you)固定機翼，全部升力(li)都靠旋翼產生(sheng)。

由(you)于旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)旋(xuan)(xuan)轉的(de)(de)(de)動力(li)是由(you)旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)前進而獲得。萬一(yi)(yi)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)在空中(zhong)停車螺旋(xuan)(xuan)槳不(bu)(bu)轉了(le)(le)，此時(shi)旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)因為具有慣性繼續維持前飛的(de)(de)(de)狀態，并由(you)于重力(li)和空氣(qi)阻力(li)逐漸(jian)減(jian)低(di)速度和高度，就在這高度下降(jiang)的(de)(de)(de)同時(shi)，也(ye)(ye)就有了(le)(le)自(zi)下而上的(de)(de)(de)相對氣(qi)流，旋(xuan)(xuan)翼(yi)就能可(ke)自(zi)轉提供升力(li)。這樣(yang)，旋(xuan)(xuan)冀機(ji)(ji)(ji)便可(ke)憑飛行員(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)操縱(zong)安全地滑翔降(jiang)落。即使(shi)在飛行員(yuan)(yuan)不(bu)(bu)能操縱(zong)，旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)失去控(kong)制的(de)(de)(de)特殊情況下，也(ye)(ye)會(hui)像降(jiang)落傘一(yi)(yi)樣(yang)的(de)(de)(de)降(jiang)落，雖然(ran)也(ye)(ye)是粗暴著陸(lu)，但不(bu)(bu)會(hui)出現類似(si)秤(cheng)陀(tuo)落地的(de)(de)(de)情況。

直升(sheng)機(ji)也是具備(bei)自轉下沿安(an)全著陸能力的(de)。但(dan)它的(de)旋冀需要(yao)(yao)從(cong)有動力狀(zhuang)(zhuang)態(tai)過渡到自轉狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，這(zhe)個過渡要(yao)(yao)損失(shi)一(yi)定高度(du)。如果飛行高度(du)不(bu)夠(gou)，那么直升(sheng)機(ji)就(jiu)可能來不(bu)及過渡而觸地。旋翼機(ji)本身就(jiu)是在自轉狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下飛行的(de)，不(bu)需要(yao)(yao)進行過渡，所以也就(jiu)沒行這(zhe)種為安(an)全轉換所需的(de)高度(du)約束。

二、旋翼機的起飛方式

一(yi)(yi)類是(shi)(shi)需(xu)要(yao)滑跑起飛(fei)的(de)，這種(zhong)比(bi)較簡單，大(da)量的(de)是(shi)(shi)這一(yi)(yi)類。另-類是(shi)(shi)可垂(chui)直起飛(fei)的(de)，其起飛(fei)方法(fa)有三(san)種(zhong)：一(yi)(yi)種(zhong)是(shi)(shi)帶(dai)動力(li)驅(qu)動它的(de)旋翼(yi)；第二種(zhong)是(shi)(shi)用預轉旋翼(yi)并使(shi)其達到(dao)正常飛(fei)行轉速(su)的(de)一(yi)(yi)定倍數，然(ran)后(hou)突(tu)然(ran)脫(tuo)開離合器，同時使(shi)旋翼(yi)槳葉變(bian)距而得到(dao)較大(da)的(de)升力(li)跳(tiao)躍起飛(fei)；第三(san)種(zhong)則是(shi)(shi)由旋翼(yi)翼(yi)尖小火箭(jian)驅(qu)動旋翼(yi)旋轉而提供升力(li)來(lai)實現垂(chui)直起飛(fei)這種(zhong)垂(chui)直起飛(fei)的(de)過程(cheng)，一(yi)(yi)般(ban)都是(shi)(shi)由自動程(cheng)序控制來(lai)完成的(de)，而且它有較高的(de)性能，但價格比(bi)較便宜。

由于(yu)旋(xuan)翼(yi)機(ji)沒有尾(wei)梁、沒有尾(wei)傳動(dong)系統(tong)及減(jian)速(su)器(qi)自動(dong)傾斜器(qi)，絕大(da)部(bu)分旋(xuan)翼(yi)機(ji)也沒有主旋(xuan)翼(yi)傳動(dong)系統(tong)、主減(jian)速(su)器(qi)等，結構簡單(dan)，所以不僅價格低，而(er)且故障(zhang)率也低。此外使用(yong)維護簡單(dan)方便。所需(xu)費用(yong)也低。

旋翼(yi)機雖(sui)然古老，但(dan)它也(ye)是一種正在(zai)蓬勃(bo)發展(zhan)的年輕飛行器，其好(hao)用、安(an)全、便利(li)的特點，使(shi)其在(zai)未來(lai)的航空器家(jia)族(zu)中(zhong)仍將(jiang)占有一席之地。

三、旋翼機的布局與部件

旋(xuan)翼機(ji)的最基本的部件是機(ji)身、發動機(ji)、旋(xuan)翼系統(tong)、螺(luo)旋(xuan)槳、尾面以及起落架。為(wei)了改(gai)善(shan)性能，如提高飛行速度等(deng)，還可以選(xuan)擇機(ji)翼等(deng)部件。

機身是(shi)所有其他(ta)部件的(de)(de)(de)連接(jie)件，結(jie)(jie)構可以是(shi)焊接(jie)管、金屬片、復(fu)合(he)材(cai)料(liao)、單管栓接(jie)或混合(he)結(jie)(jie)構方式，最大強度重量比的(de)(de)(de)機身是(shi)碳(tan)纖維材(cai)料(liao)或焊接(jie)管結(jie)(jie)構。發動(dong)機在(zai)飛行中提供(gong)獨(du)立于旋翼(yi)系統(tong)的(de)(de)(de)前飛動(dong)力(li)，在(zai)地面則可以提供(gong)旋翼(yi)槳葉預轉的(de)(de)(de)動(dong)力(li)。

隨著(zhu)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)發(fa)展，可(ke)用(yong)(yong)于旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)種類也(ye)越來越多。車用(yong)(yong)、船(chuan)用(yong)(yong)、航空發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)都可(ke)以(yi)用(yong)(yong)于以(yi)娛樂、體育愛好為(wei)目的(de)研制(zhi)的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)，而需要取(qu)得適航證(zheng)(zheng)的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)必須安(an)裝(zhuang)權威管理機(ji)(ji)(ji)(ji)構認證(zheng)(zheng)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)。發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)可(ke)以(yi)是(shi)(shi)活塞式(shi)(shi)也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)(shi)渦輪式(shi)(shi)。旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)系統主要給旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)提(ti)供升(sheng)力和操縱，常用(yong)(yong)的(de)是(shi)(shi)全鉸接(jie)式(shi)(shi)、半剛性蹺蹺板式(shi)(shi)。因不需反扭(niu)矩裝(zhuang)置，現代旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)主要型(xing)式(shi)(shi)是(shi)(shi)單一(yi)的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)。

目前旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)慣(guan)用(yong)(yong)(yong)2片(pian)或3片(pian)槳(jiang)葉(xie)，廣泛應(ying)用(yong)(yong)(yong)于直升機(ji)(ji)的(de)(de)(de)負扭度槳(jiang)葉(xie)對(dui)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)來講，并沒有(you)(you)多大優勢，所以(yi)(yi)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)上(shang)常用(yong)(yong)(yong)無扭轉(zhuan)或正扭轉(zhuan)槳(jiang)葉(xie)。個人自制的(de)(de)(de)小型旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)常常使(shi)用(yong)(yong)(yong)可以(yi)(yi)連同槳(jiang)轂槳(jiang)葉(xie)一起扳動傾轉(zhuan)的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)系統(tong)，也可以(yi)(yi)使(shi)用(yong)(yong)(yong)帶總(zong)距操(cao)縱(zong)來改變旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)槳(jiang)葉(xie)俯仰角的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)系統(tong)。如果槳(jiang)葉(xie)帶總(zong)距操(cao)縱(zong)且具有(you)(you)足夠的(de)(de)(de)慣(guan)量，旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)跳飛(fei)(fei)就有(you)(you)可能(neng)實現。旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)可以(yi)(yi)是(shi)拉進(jin)(jin)式(shi)(shi)也可以(yi)(yi)是(shi)推(tui)進(jin)(jin)式(shi)(shi)，也就是(shi)說(shuo)，螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)可以(yi)(yi)安裝(zhuang)在機(ji)(ji)身頭部，也可以(yi)(yi)安裝(zhuang)在尾部。早期的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)是(shi)由螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)拉進(jin)(jin)式(shi)(shi)固定(ding)翼(yi)(yi)(yi)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)改裝(zhuang)而成，用(yong)(yong)(yong)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)替代固定(ding)翼(yi)(yi)(yi)。機(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)或者(zhe)固定(ding)機(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)與(yu)旋(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)復合使(shi)用(yong)(yong)(yong)。推(tui)進(jin)(jin)式(shi)(shi)布(bu)局避免了方向(xiang)舵和平尾位(wei)于螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)滑流中，具有(you)(you)更好的(de)(de)(de)操(cao)縱(zong)性，飛(fei)(fei)行員也有(you)(you)更好的(de)(de)(de)視野。但(dan)是(shi)在總(zong)體設計中應(ying)該充分考慮推(tui)進(jin)(jin)式(shi)(shi)布(bu)局中，由于受機(ji)(ji)身影響，螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)的(de)(de)(de)工作效率有(you)(you)所降低。

和(he)定(ding)翼(yi)(yi)(yi)飛(fei)(fei)機一樣(yang)，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機尾(wei)(wei)(wei)平面包(bao)括垂(chui)尾(wei)(wei)(wei)和(he)平尾(wei)(wei)(wei)，提供俯(fu)仰和(he)偏航(hang)軸向的穩(wen)定(ding)和(he)操縱。有一些旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機，特別是(shi)封閉式(shi)駕駛艙的旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機，航(hang)向穩(wen)定(ding)性(xing)很低，為了(le)補償(chang)航(hang)向穩(wen)定(ding)性(xing)，安(an)(an)裝垂(chui)尾(wei)(wei)(wei)是(shi)必要的。由于垂(chui)尾(wei)(wei)(wei)面積受旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)槳(jiang)葉(xie)傾轉(zhuan)邊界和(he)著陸(lu)俯(fu)仰角度(du)的限制，所以許多(duo)(duo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機設(she)計安(an)(an)裝了(le)多(duo)(duo)片垂(chui)直安(an)(an)定(ding)面和(he)方向舵。如(ru)果采用(yong)推進式(shi)螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)布局，處(chu)于螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)滑流中的平尾(wei)(wei)(wei)和(he)垂(chui)尾(wei)(wei)(wei)利用(yong)效(xiao)率會更高，特別是(shi)在旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機起(qi)飛(fei)(fei)和(he)著陸(lu)飛(fei)(fei)行(xing)速度(du)比較低的時候。