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一(yi)模一(yi)樣：它們頭頂都有一(yi)副大直徑的旋(xuan)翼，在飛行中依靠旋(xuan)翼的旋(xuan)轉(zhuan)產生升力。但(dan)是除去(qu)這些表面上(shang)的一(yi)致性，旋(xuan)翼機和直升機卻是兩種(zhong)完全(quan)不同的飛行器。

旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)實際上是一種(zhong)介(jie)于直(zhi)升(sheng)(sheng)(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)和飛(fei)(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)之間的(de)(de)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)器，它除(chu)去旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)外，還帶有一副垂直(zhi)放(fang)置的(de)(de)螺(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳以提(ti)(ti)供(gong)前進的(de)(de)動(dong)(dong)力(li)(li)，一般也裝有較小的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)在(zai)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)中提(ti)(ti)供(gong)部(bu)分升(sheng)(sheng)(sheng)力(li)(li)。旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)與直(zhi)升(sheng)(sheng)(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)最大(da)區別是，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)不與發動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)傳動(dong)(dong)系統(tong)相連，發動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)不是以驅動(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)為旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)提(ti)(ti)供(gong)升(sheng)(sheng)(sheng)力(li)(li)，而(er)是在(zai)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)的(de)(de)過程中，由前方(fang)氣流吹動(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉產生(sheng)升(sheng)(sheng)(sheng)力(li)(li)，象一只風車(che)，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)系統(tong)僅在(zai)起動(dong)(dong)時由自(zi)身(shen)動(dong)(dong)力(li)(li)驅動(dong)(dong)，稱之為預(yu)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)，起飛(fei)(fei)(fei)之后靠空氣作用力(li)(li)驅動(dong)(dong);而(er)直(zhi)升(sheng)(sheng)(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)與發動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)傳動(dong)(dong)系統(tong)相連，既能(neng)產生(sheng)升(sheng)(sheng)(sheng)力(li)(li)，又能(neng)提(ti)(ti)供(gong)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)的(de)(de)動(dong)(dong)力(li)(li)，象一臺(tai)電風扇。由于旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)為自(zi)轉式，傳遞(di)到(dao)機(ji)(ji)(ji)(ji)身(shen)上的(de)(de)扭矩(ju)很小，因此旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)無需像單(dan)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)直(zhi)升(sheng)(sheng)(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)那樣的(de)(de)尾槳，但是一般裝有尾翼(yi)(yi)(yi)，以控制飛(fei)(fei)(fei)行(xing)。

在飛行中，旋翼(yi)(yi)機(ji)同直升機(ji)最明顯的(de)分(fen)別為直升機(ji)的(de)旋翼(yi)(yi)面向(xiang)前傾斜，而旋翼(yi)(yi)機(ji)的(de)旋翼(yi)(yi)則(ze)是向(xiang)后傾斜的(de)。

需要說(shuo)明的是，有的旋(xuan)翼機在起飛時，旋(xuan)翼也可通過(guo)“離合器”同(tong)發(fa)動(dong)機連系(xi)，靠發(fa)動(dong)機帶(dai)動(dong)旋(xuan)轉(zhuan)而產生舉力。這(zhe)樣可以縮短起飛滑跑距離，幾(ji)乎以陡直(zhi)地(di)向上爬升(sheng)，但還不能垂直(zhi)上升(sheng)，也不能在空中不動(dong)(即“懸停”)。等升(sheng)空后再松開離合器隨旋(xuan)翼在空中自(zi)由旋(xuan)轉(zhuan)。

旋翼(yi)機(ji)(ji)飛行時，升(sheng)力(li)主要由旋翼(yi)產(chan)生(sheng)(sheng)，固定(ding)機(ji)(ji)翼(yi)僅提供部分升(sheng)力(li)。有的旋翼(yi)機(ji)(ji)甚至(zhi)沒有固定(ding)機(ji)(ji)翼(yi)，全(quan)部升(sheng)力(li)都靠旋翼(yi)產(chan)生(sheng)(sheng)。

由于(yu)旋(xuan)翼機的(de)(de)(de)旋(xuan)翼旋(xuan)轉(zhuan)的(de)(de)(de)動力是由旋(xuan)翼機前進(jin)而獲得。萬一發動機在(zai)空(kong)中停車(che)螺旋(xuan)槳(jiang)不(bu)轉(zhuan)了，此時旋(xuan)翼機因為(wei)具有(you)慣(guan)性繼(ji)續維持(chi)前飛(fei)的(de)(de)(de)狀態，并由于(yu)重力和空(kong)氣阻力逐漸減低(di)速度(du)(du)和高(gao)度(du)(du)，就在(zai)這(zhe)高(gao)度(du)(du)下降(jiang)的(de)(de)(de)同(tong)時，也就有(you)了自(zi)(zi)下而上的(de)(de)(de)相對氣流，旋(xuan)翼就能可自(zi)(zi)轉(zhuan)提供(gong)升力。這(zhe)樣(yang)，旋(xuan)冀機便可憑飛(fei)行員(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)操(cao)縱(zong)安全地(di)(di)滑(hua)翔降(jiang)落。即使在(zai)飛(fei)行員(yuan)(yuan)不(bu)能操(cao)縱(zong)，旋(xuan)翼機失去控制的(de)(de)(de)特殊(shu)情況(kuang)下，也會(hui)像降(jiang)落傘一樣(yang)的(de)(de)(de)降(jiang)落，雖然也是粗(cu)暴著陸，但不(bu)會(hui)出(chu)現類似秤(cheng)陀(tuo)落地(di)(di)的(de)(de)(de)情況(kuang)。

直(zhi)升機(ji)也(ye)是具備自(zi)轉下沿(yan)安全著陸(lu)能力的(de)。但它(ta)的(de)旋冀(ji)需(xu)(xu)要從有動力狀(zhuang)態(tai)(tai)過(guo)渡(du)(du)到(dao)自(zi)轉狀(zhuang)態(tai)(tai)，這個過(guo)渡(du)(du)要損失一定(ding)高度(du)。如果飛行高度(du)不(bu)夠，那么直(zhi)升機(ji)就(jiu)可能來不(bu)及(ji)過(guo)渡(du)(du)而觸地。旋翼機(ji)本(ben)身就(jiu)是在自(zi)轉狀(zhuang)態(tai)(tai)下飛行的(de)，不(bu)需(xu)(xu)要進行過(guo)渡(du)(du)，所以也(ye)就(jiu)沒行這種為安全轉換所需(xu)(xu)的(de)高度(du)約束。

二、旋翼機的起飛方式

一(yi)(yi)類是需要滑(hua)跑起飛(fei)的(de)(de)，這(zhe)種(zhong)比較(jiao)簡(jian)單，大(da)量的(de)(de)是這(zhe)一(yi)(yi)類。另-類是可垂直起飛(fei)的(de)(de)，其起飛(fei)方法有三種(zhong)：一(yi)(yi)種(zhong)是帶動力驅動它的(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼；第(di)二種(zhong)是用預轉(zhuan)旋(xuan)(xuan)翼并使其達到(dao)正常(chang)飛(fei)行轉(zhuan)速(su)的(de)(de)一(yi)(yi)定倍(bei)數(shu)，然后突然脫開離(li)合器，同時使旋(xuan)(xuan)翼槳葉變距而(er)得到(dao)較(jiao)大(da)的(de)(de)升力跳(tiao)躍起飛(fei)；第(di)三種(zhong)則是由旋(xuan)(xuan)翼翼尖小火箭驅動旋(xuan)(xuan)翼旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)而(er)提(ti)供升力來(lai)實現垂直起飛(fei)這(zhe)種(zhong)垂直起飛(fei)的(de)(de)過程，一(yi)(yi)般都是由自動程序(xu)控制來(lai)完成的(de)(de)，而(er)且它有較(jiao)高的(de)(de)性能，但價格比較(jiao)便(bian)宜。

由于旋(xuan)(xuan)翼(yi)機沒(mei)有(you)尾梁、沒(mei)有(you)尾傳(chuan)動系統及減速器(qi)自動傾斜器(qi)，絕大(da)部(bu)分旋(xuan)(xuan)翼(yi)機也沒(mei)有(you)主(zhu)旋(xuan)(xuan)翼(yi)傳(chuan)動系統、主(zhu)減速器(qi)等，結構(gou)簡單，所(suo)以不僅(jin)價格低，而(er)且故(gu)障率(lv)也低。此外(wai)使用(yong)維護簡單方(fang)便。所(suo)需(xu)費用(yong)也低。

旋翼(yi)機雖然古老，但它(ta)也是一種正(zheng)在(zai)蓬勃發展的(de)年輕(qing)飛行器，其(qi)好用(yong)、安(an)全(quan)、便(bian)利的(de)特點，使其(qi)在(zai)未來的(de)航空器家(jia)族中仍將占有一席之地。

三、旋翼機的布局與部件

旋翼機(ji)(ji)的最基本的部件是機(ji)(ji)身、發動機(ji)(ji)、旋翼系統、螺旋槳、尾(wei)面以及起落架。為了改善性能，如提(ti)高飛行速(su)度等，還可以選擇(ze)機(ji)(ji)翼等部件。

機(ji)身是所(suo)有其他部(bu)件的(de)連接件，結(jie)構可以是焊接管(guan)、金屬片、復合(he)(he)材(cai)料、單(dan)管(guan)栓(shuan)接或混(hun)合(he)(he)結(jie)構方式，最大強度重量(liang)比的(de)機(ji)身是碳(tan)纖(xian)維材(cai)料或焊接管(guan)結(jie)構。發動機(ji)在飛(fei)行中提供獨立于旋(xuan)(xuan)翼系統的(de)前飛(fei)動力，在地面則(ze)可以提供旋(xuan)(xuan)翼槳葉預轉的(de)動力。

隨著旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)發展，可(ke)用(yong)于旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)發動機(ji)(ji)(ji)種類也越(yue)來越(yue)多(duo)。車用(yong)、船(chuan)用(yong)、航空發動機(ji)(ji)(ji)都可(ke)以(yi)(yi)用(yong)于以(yi)(yi)娛樂、體育愛好為目的(de)(de)(de)研制的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)，而(er)需要(yao)(yao)取得適航證的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)必須(xu)安裝權威管理(li)機(ji)(ji)(ji)構認證的(de)(de)(de)發動機(ji)(ji)(ji)。發動機(ji)(ji)(ji)可(ke)以(yi)(yi)是(shi)活塞式(shi)也可(ke)以(yi)(yi)是(shi)渦(wo)輪式(shi)。旋(xuan)(xuan)翼(yi)系統主(zhu)要(yao)(yao)給旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)提供升力和操縱，常用(yong)的(de)(de)(de)是(shi)全鉸接式(shi)、半剛性蹺蹺板(ban)式(shi)。因不需反扭矩裝置，現代(dai)旋(xuan)(xuan)翼(yi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)型式(shi)是(shi)單(dan)一的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)。

目前(qian)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)慣用(yong)(yong)2片(pian)或(huo)(huo)3片(pian)槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)，廣泛應(ying)用(yong)(yong)于(yu)(yu)直(zhi)升(sheng)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)負(fu)扭度槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)對旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)來講，并沒(mei)有(you)多大優勢(shi)，所以(yi)(yi)(yi)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)上常用(yong)(yong)無(wu)扭轉或(huo)(huo)正扭轉槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)。個人自制的(de)(de)(de)(de)小型旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)常常使(shi)用(yong)(yong)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)連同槳(jiang)(jiang)(jiang)轂槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)一起扳動(dong)傾轉的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)系(xi)統(tong)，也可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)使(shi)用(yong)(yong)帶(dai)總距操縱來改變(bian)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)俯仰角(jiao)的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)系(xi)統(tong)。如(ru)果(guo)槳(jiang)(jiang)(jiang)葉(xie)帶(dai)總距操縱且具(ju)有(you)足夠的(de)(de)(de)(de)慣量(liang)，旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)跳(tiao)飛就有(you)可(ke)(ke)能實現。旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)是(shi)拉進(jin)式(shi)(shi)也可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)是(shi)推(tui)進(jin)式(shi)(shi)，也就是(shi)說，螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)安(an)裝(zhuang)(zhuang)在機(ji)(ji)身頭部，也可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)安(an)裝(zhuang)(zhuang)在尾(wei)部。早期的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)是(shi)由(you)螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)拉進(jin)式(shi)(shi)固(gu)定(ding)(ding)翼(yi)(yi)(yi)(yi)飛機(ji)(ji)改裝(zhuang)(zhuang)而成，用(yong)(yong)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)替代固(gu)定(ding)(ding)翼(yi)(yi)(yi)(yi)。機(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)(yi)或(huo)(huo)者固(gu)定(ding)(ding)機(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)(yi)與旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)復(fu)合(he)使(shi)用(yong)(yong)。推(tui)進(jin)式(shi)(shi)布局避(bi)免了方(fang)向(xiang)舵(duo)和(he)平尾(wei)位(wei)于(yu)(yu)螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)滑流中，具(ju)有(you)更(geng)好的(de)(de)(de)(de)操縱性，飛行員也有(you)更(geng)好的(de)(de)(de)(de)視野。但是(shi)在總體設計中應(ying)該充(chong)分(fen)考慮推(tui)進(jin)式(shi)(shi)布局中，由(you)于(yu)(yu)受機(ji)(ji)身影響，螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)工作效率有(you)所降低。

和定(ding)(ding)翼(yi)(yi)飛(fei)機(ji)一樣，旋(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)尾(wei)(wei)(wei)平面包括垂尾(wei)(wei)(wei)和平尾(wei)(wei)(wei)，提(ti)供俯(fu)(fu)仰和偏航軸向(xiang)的(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)和操縱。有一些旋(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)，特別是(shi)封閉式駕駛(shi)艙(cang)的(de)(de)旋(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)，航向(xiang)穩(wen)定(ding)(ding)性很低，為了補償(chang)航向(xiang)穩(wen)定(ding)(ding)性，安裝垂尾(wei)(wei)(wei)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)(de)。由于(yu)垂尾(wei)(wei)(wei)面積受旋(xuan)翼(yi)(yi)槳葉傾轉邊(bian)界和著陸俯(fu)(fu)仰角度的(de)(de)限制，所以許(xu)多(duo)旋(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)設計安裝了多(duo)片垂直安定(ding)(ding)面和方向(xiang)舵。如果采用推進式螺旋(xuan)槳布局，處于(yu)螺旋(xuan)槳滑流中的(de)(de)平尾(wei)(wei)(wei)和垂尾(wei)(wei)(wei)利用效率會(hui)更(geng)高，特別是(shi)在旋(xuan)翼(yi)(yi)機(ji)起飛(fei)和著陸飛(fei)行速度比(bi)較低的(de)(de)時(shi)候。