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(you)一(yi)副(fu)大(da)直徑的(de)(de)旋翼，在(zai)飛(fei)行中依靠旋翼的(de)(de)旋轉產生(sheng)升(sheng)力。但(dan)是除去這(zhe)些表(biao)面上的(de)(de)一(yi)致性，旋翼機和直升(sheng)機卻(que)是兩種完全不同的(de)(de)飛(fei)行器。

旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)實際(ji)上(shang)是一(yi)(yi)種(zhong)介(jie)于直升(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)和飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)之(zhi)間的(de)飛(fei)(fei)行(xing)器，它除去(qu)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)外，還帶有一(yi)(yi)副垂直放置(zhi)的(de)螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳以(yi)提供前(qian)(qian)進的(de)動(dong)(dong)力(li)(li)，一(yi)(yi)般也裝有較小的(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)(yi)在(zai)飛(fei)(fei)行(xing)中提供部分(fen)升(sheng)力(li)(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(de)最大區別是，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)不(bu)與發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)傳(chuan)動(dong)(dong)系(xi)統(tong)(tong)相(xiang)連(lian)，發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)不(bu)是以(yi)驅動(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)為旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)提供升(sheng)力(li)(li)，而是在(zai)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)飛(fei)(fei)行(xing)的(de)過程中，由前(qian)(qian)方氣流(liu)吹動(dong)(dong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)產生升(sheng)力(li)(li)，象一(yi)(yi)只風(feng)車，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)系(xi)統(tong)(tong)僅在(zai)起動(dong)(dong)時(shi)由自身動(dong)(dong)力(li)(li)驅動(dong)(dong)，稱之(zhi)為預旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)，起飛(fei)(fei)之(zhi)后靠空氣作用力(li)(li)驅動(dong)(dong);而直升(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)與發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)傳(chuan)動(dong)(dong)系(xi)統(tong)(tong)相(xiang)連(lian)，既能產生升(sheng)力(li)(li)，又能提供飛(fei)(fei)行(xing)的(de)動(dong)(dong)力(li)(li)，象一(yi)(yi)臺電風(feng)扇。由于旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)為自轉(zhuan)式，傳(chuan)遞到機(ji)(ji)(ji)(ji)身上(shang)的(de)扭矩很小，因此旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)無需像單旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)(yi)直升(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)那樣的(de)尾槳，但是一(yi)(yi)般裝有尾翼(yi)(yi)(yi)(yi)，以(yi)控制(zhi)飛(fei)(fei)行(xing)。

在飛行中，旋(xuan)翼(yi)機(ji)同直升機(ji)最明(ming)顯(xian)的(de)(de)分別為直升機(ji)的(de)(de)旋(xuan)翼(yi)面向前傾斜，而旋(xuan)翼(yi)機(ji)的(de)(de)旋(xuan)翼(yi)則是向后傾斜的(de)(de)。

需要說明的是，有(you)的旋(xuan)(xuan)(xuan)翼機在起(qi)飛時，旋(xuan)(xuan)(xuan)翼也(ye)可通過“離合(he)器(qi)”同發(fa)動(dong)機連系，靠發(fa)動(dong)機帶(dai)動(dong)旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)而產生舉力。這(zhe)樣可以縮短起(qi)飛滑跑距離，幾乎以陡直(zhi)地向上爬升，但還不(bu)能垂直(zhi)上升，也(ye)不(bu)能在空中(zhong)不(bu)動(dong)(即“懸停(ting)”)。等升空后再松開離合(he)器(qi)隨旋(xuan)(xuan)(xuan)翼在空中(zhong)自(zi)由旋(xuan)(xuan)(xuan)轉(zhuan)。

旋(xuan)翼機(ji)飛行時，升(sheng)力主要由旋(xuan)翼產生，固定機(ji)翼僅(jin)提(ti)供部分升(sheng)力。有的旋(xuan)翼機(ji)甚至沒有固定機(ji)翼，全(quan)部升(sheng)力都靠旋(xuan)翼產生。

由于旋(xuan)翼機的(de)旋(xuan)翼旋(xuan)轉的(de)動(dong)力(li)是由旋(xuan)翼機前(qian)進而獲(huo)得。萬一(yi)發動(dong)機在空中停(ting)車螺旋(xuan)槳不轉了，此時(shi)旋(xuan)翼機因(yin)為具(ju)有慣性(xing)繼(ji)續維持前(qian)飛的(de)狀態(tai)，并(bing)由于重力(li)和(he)空氣阻力(li)逐漸減低速度和(he)高(gao)(gao)度，就在這(zhe)高(gao)(gao)度下(xia)降(jiang)的(de)同(tong)時(shi)，也就有了自下(xia)而上(shang)的(de)相對氣流(liu)，旋(xuan)翼就能(neng)可自轉提供(gong)升(sheng)力(li)。這(zhe)樣(yang)，旋(xuan)冀機便可憑(ping)飛行(xing)員(yuan)的(de)操(cao)縱(zong)安(an)全地(di)滑翔(xiang)降(jiang)落(luo)(luo)。即使(shi)在飛行(xing)員(yuan)不能(neng)操(cao)縱(zong)，旋(xuan)翼機失去控制的(de)特(te)殊情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)，也會(hui)像降(jiang)落(luo)(luo)傘一(yi)樣(yang)的(de)降(jiang)落(luo)(luo)，雖然也是粗暴(bao)著陸，但不會(hui)出現類(lei)似秤陀落(luo)(luo)地(di)的(de)情(qing)況(kuang)(kuang)。

直(zhi)升機也是具備自轉(zhuan)下沿安全(quan)著陸能力的。但它的旋冀需要從有動(dong)力狀態過(guo)渡(du)(du)到自轉(zhuan)狀態，這(zhe)個過(guo)渡(du)(du)要損(sun)失一定(ding)高度。如果飛行高度不夠，那(nei)么直(zhi)升機就(jiu)可(ke)能來不及過(guo)渡(du)(du)而觸地。旋翼機本身就(jiu)是在自轉(zhuan)狀態下飛行的，不需要進行過(guo)渡(du)(du)，所以也就(jiu)沒行這(zhe)種為安全(quan)轉(zhuan)換所需的高度約束。

二、旋翼機的起飛方式

一(yi)類是(shi)(shi)(shi)需要(yao)滑跑起(qi)飛(fei)的(de)，這種(zhong)比(bi)較簡(jian)單(dan)，大(da)(da)量的(de)是(shi)(shi)(shi)這一(yi)類。另(ling)-類是(shi)(shi)(shi)可垂(chui)(chui)直起(qi)飛(fei)的(de)，其起(qi)飛(fei)方法有三(san)種(zhong)：一(yi)種(zhong)是(shi)(shi)(shi)帶(dai)動力(li)驅(qu)動它(ta)的(de)旋(xuan)(xuan)翼；第二種(zhong)是(shi)(shi)(shi)用預轉(zhuan)旋(xuan)(xuan)翼并使其達到正(zheng)常(chang)飛(fei)行轉(zhuan)速(su)的(de)一(yi)定倍數，然后突然脫(tuo)開離(li)合(he)器，同時使旋(xuan)(xuan)翼槳葉變(bian)距而得到較大(da)(da)的(de)升力(li)跳躍(yue)起(qi)飛(fei)；第三(san)種(zhong)則是(shi)(shi)(shi)由旋(xuan)(xuan)翼翼尖(jian)小火箭驅(qu)動旋(xuan)(xuan)翼旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)而提供升力(li)來(lai)實現(xian)垂(chui)(chui)直起(qi)飛(fei)這種(zhong)垂(chui)(chui)直起(qi)飛(fei)的(de)過(guo)程，一(yi)般(ban)都是(shi)(shi)(shi)由自動程序控制來(lai)完成的(de)，而且它(ta)有較高的(de)性能，但價格(ge)比(bi)較便宜。

由于旋翼機沒有尾(wei)梁、沒有尾(wei)傳動系統及減(jian)速器自(zi)動傾斜器，絕大部分(fen)旋翼機也沒有主(zhu)旋翼傳動系統、主(zhu)減(jian)速器等，結(jie)構簡(jian)單，所(suo)以不僅價(jia)格低，而且故障(zhang)率也低。此外(wai)使(shi)用維護簡(jian)單方便。所(suo)需(xu)費用也低。

旋翼機(ji)雖然古老(lao)，但它也是一(yi)種正在蓬勃發展的(de)(de)年輕飛行器(qi)，其好用、安全、便利的(de)(de)特點，使其在未來的(de)(de)航(hang)空器(qi)家族中仍將(jiang)占(zhan)有一(yi)席(xi)之(zhi)地(di)。

三、旋翼機的布局與部件

旋翼(yi)機的最基本的部件(jian)是機身、發動機、旋翼(yi)系統(tong)、螺旋槳、尾面以及起落(luo)架。為了改善性能(neng)，如提高(gao)飛行速度等(deng)，還可以選擇機翼(yi)等(deng)部件(jian)。

機(ji)身是(shi)所有其他部件(jian)的(de)連接件(jian)，結(jie)構可(ke)以(yi)(yi)是(shi)焊接管、金屬片、復合(he)材(cai)料、單管栓接或混(hun)合(he)結(jie)構方式，最大強(qiang)度重(zhong)量比的(de)機(ji)身是(shi)碳纖維材(cai)料或焊接管結(jie)構。發動機(ji)在飛行中提供獨(du)立于旋(xuan)翼(yi)系統(tong)的(de)前飛動力(li)，在地面(mian)則可(ke)以(yi)(yi)提供旋(xuan)翼(yi)槳(jiang)葉預轉的(de)動力(li)。

隨著旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)的(de)發(fa)展，可(ke)用(yong)于旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)的(de)發(fa)動機(ji)(ji)種類也(ye)越來越多(duo)。車用(yong)、船(chuan)用(yong)、航空發(fa)動機(ji)(ji)都可(ke)以用(yong)于以娛(yu)樂、體(ti)育愛好(hao)為目的(de)研制(zhi)的(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)，而需要取(qu)得適航證的(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)必(bi)須安裝(zhuang)權威管理機(ji)(ji)構(gou)認證的(de)發(fa)動機(ji)(ji)。發(fa)動機(ji)(ji)可(ke)以是(shi)(shi)活塞式也(ye)可(ke)以是(shi)(shi)渦輪式。旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)系統主要給旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)提供升力和(he)操縱，常用(yong)的(de)是(shi)(shi)全鉸接式、半剛性蹺(qiao)蹺(qiao)板式。因不需反扭(niu)矩裝(zhuang)置，現(xian)代旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)的(de)主要型式是(shi)(shi)單一的(de)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)。

目前旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)慣(guan)用(yong)(yong)(yong)2片或3片槳(jiang)(jiang)葉(xie)，廣泛(fan)應用(yong)(yong)(yong)于直升機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)負扭(niu)度槳(jiang)(jiang)葉(xie)對旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)來講，并沒(mei)有(you)多大優(you)勢，所以(yi)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)常(chang)用(yong)(yong)(yong)無扭(niu)轉或正扭(niu)轉槳(jiang)(jiang)葉(xie)。個人自制的(de)(de)(de)小(xiao)型旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)常(chang)常(chang)使用(yong)(yong)(yong)可(ke)(ke)以(yi)連(lian)同槳(jiang)(jiang)轂槳(jiang)(jiang)葉(xie)一起扳動傾轉的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)系統，也(ye)可(ke)(ke)以(yi)使用(yong)(yong)(yong)帶總距操(cao)縱來改變旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)槳(jiang)(jiang)葉(xie)俯仰角的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)系統。如果槳(jiang)(jiang)葉(xie)帶總距操(cao)縱且具(ju)有(you)足夠(gou)的(de)(de)(de)慣(guan)量，旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)跳飛就有(you)可(ke)(ke)能實現。旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)可(ke)(ke)以(yi)是拉進(jin)(jin)式(shi)也(ye)可(ke)(ke)以(yi)是推(tui)進(jin)(jin)式(shi)，也(ye)就是說，螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)可(ke)(ke)以(yi)安裝(zhuang)在(zai)(zai)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)身(shen)(shen)頭(tou)部(bu)，也(ye)可(ke)(ke)以(yi)安裝(zhuang)在(zai)(zai)尾部(bu)。早(zao)期的(de)(de)(de)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)是由螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)拉進(jin)(jin)式(shi)固定翼(yi)(yi)(yi)飛機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)改裝(zhuang)而成，用(yong)(yong)(yong)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)替代(dai)固定翼(yi)(yi)(yi)。機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)或者固定機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)翼(yi)(yi)(yi)與旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)(yi)復(fu)合(he)使用(yong)(yong)(yong)。推(tui)進(jin)(jin)式(shi)布局(ju)避免(mian)了方(fang)向舵和(he)平尾位(wei)于螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)滑流(liu)中(zhong)，具(ju)有(you)更好的(de)(de)(de)操(cao)縱性，飛行員也(ye)有(you)更好的(de)(de)(de)視(shi)野。但是在(zai)(zai)總體設計中(zhong)應該充分考慮推(tui)進(jin)(jin)式(shi)布局(ju)中(zhong)，由于受機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)身(shen)(shen)影(ying)響，螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)槳(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)工作(zuo)效率有(you)所降低(di)。

和(he)定翼飛(fei)機一樣，旋(xuan)(xuan)翼機尾平(ping)面包括垂尾和(he)平(ping)尾，提供俯仰和(he)偏航軸向(xiang)的(de)(de)穩定和(he)操(cao)縱。有一些旋(xuan)(xuan)翼機，特別是(shi)(shi)封閉式駕駛艙的(de)(de)旋(xuan)(xuan)翼機，航向(xiang)穩定性(xing)很(hen)低，為(wei)了(le)補償航向(xiang)穩定性(xing)，安裝垂尾是(shi)(shi)必要的(de)(de)。由于垂尾面積受旋(xuan)(xuan)翼槳(jiang)葉傾(qing)轉邊界(jie)和(he)著(zhu)陸俯仰角度的(de)(de)限(xian)制，所以許多(duo)旋(xuan)(xuan)翼機設計安裝了(le)多(duo)片垂直安定面和(he)方向(xiang)舵。如(ru)果(guo)采用(yong)推(tui)進式螺旋(xuan)(xuan)槳(jiang)布(bu)局，處于螺旋(xuan)(xuan)槳(jiang)滑(hua)流中的(de)(de)平(ping)尾和(he)垂尾利用(yong)效率會更高，特別是(shi)(shi)在旋(xuan)(xuan)翼機起(qi)飛(fei)和(he)著(zhu)陸飛(fei)行速度比較低的(de)(de)時(shi)候(hou)。