会飞的“风车”——旋翼机科普

继上篇的乘坐热气球知识贴后，热腾腾的旋翼机科普贴来啦！

猎鹰（中国陕西宝鸡通航）

旋翼机的由来

20世纪飞机升降时常因故障而失速，导致多人丧生。西班牙工程师谢巴于是发明了自转旋翼机试图解决这一问题。旋翼靠飞机运动时激起气流转动，产生升力，使飞机失速时不会下坠。

当时，他的这个发明被新闻界称之为“风车飞机”，1925年，谢巴在汉普郡芳白露皇家空军基地首次旋翼机正式试飞。三年后，1928年，谢巴亲自驾驶旋翼机用37分钟的时间成功横越英伦海峡。

此后，英美一些公司开始制造旋翼机，用于搜索和测量。旋翼机虽然和直升机一样，都是依靠旋翼产生升力，但它不是直升机。

MTOSport 2017（德国AutoGyro公司）

旋翼机的结构

现在自旋翼机与传统自旋翼机有很大的不同，为了加以区分名称也用autogyro或gyroplane来替代之前gyrocopter的叫法。基本结构包括：机身、旋翼、尾翼、起落装置、动力装置、座舱仪表。

*机身的主要功能是为其他部件提供安装结构，常见的材料是金属材料和复合材料，可以是焊接或者螺栓链接，也可以采用搭配组合的方式来实现。

机身图解

*旋翼的主要功能是提供必须的升力及控制能力。常见的结构是带桨毂（gǔ）倾斜控制的翘翘板式旋翼，也就是两片桨叶刚性的连接在一起，当一片桨叶向上运动时，另一片桨叶向下运动

旋翼头部分图解

*尾翼由垂直和水平尾翼组成，主要功能是提供稳定性及偏转控制。

*起落装置的功能是提供自旋翼机起飞、着陆和地面停放之用，可以吸收着陆冲击能量，减少冲击荷载，改善滑行性能。自旋翼一般由三个起落架，其中两个主起落架位于重心附近的机身两侧，起主要支撑作用，另一个起落架在机头或机尾。

*动力装置为自旋翼机提供前进的动力，由发动机、燃料系统以及导管、附件仪表等组成。在地面，动力装置提供旋翼预旋的动力；飞行时，动力装置部位旋翼系统提供动力。

*座舱仪表是提供给飞行员观察和判断飞行状态，以做出正确的操作控制。一般包括发动机仪表（如转速表、油压表等）、气动仪表（如空速表、升降速度表等）、电子仪表（如地坪仪、导航仪）等。不同的自旋翼机根据结构复杂程度不同选装不同配置的仪表。

M-24 Orion（意大利Magni公司）

旋翼机的飞行特点

由于旋翼机的旋翼是没有动力的，因此它没有由于动力驱动旋翼系统带来的较大的振动和噪音，也就不会因这种振动和噪音而使旋翼、机体等的使用寿命缩短或增加乘员的疲劳。旋翼机动力驱动螺旋桨所造成的影响，显然小得多。

另外，旋翼机还有一个很可贵的特点，就是它的着陆滑跑距离大大地短于起飞沿跑距离，甚至操纵得好可以不滑跑就地着陆，只要-块比旋翼直径大一些的地方就可降落，即使不怎么平也不要紧，甚至可在旅游船顶篷或甲板上降落。

ELA 07（西班牙ELA航空公司）

又由于旋翼视的旋翼安装角比直升机的要大些，所以具有较好的陀螺效应，稳定性较高。 美国的旋翼机飞行训练手册说：“旋翼机的稳定性在所有航空器中最高”。它可自动调节，使机身具有良好的俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性。旋转起来的旋转桨盘恰似个大惯性轮，且旋翼没有周期变距等变化。

旋翼机的抗风能力较高，而且在起飞时，它还喜欢有风。对常规的旋翼机来说，风有利于旋翼的起动和加速旋转，可以缩短滑跑的跃离，当达到足够大的风速时，一般的旋翼机也可以垂直起飞。

旋翼机的分类

旋翼机一般按照起飞方式来分类。

一类是需要滑跑起飞的，这种比较简单，大量的是这一类。

另一类是可垂直起飞的，其起飞方法有三种：一种是带动力驱动它的旋翼；第二种是用预转旋翼并使其达到正常飞行转速的一定倍数，然后突然脱开离合器，同时使旋翼桨叶变距而得到较大的升力跳跃起飞；第三种则是由旋翼翼尖小火箭驱动旋翼旋转而提供升力来实现垂直起飞这种垂直起飞的过程，一般都是由自动程序控制来完成的。

XY-100（中国湘晨飞机工业有限公司）

旋翼机和直升机的区别

有很多小伙伴看到照片愣了，这不就是直升机吗？别急，待小编给你们慢慢解释：

旋翼机和直升机简直一模一样：它们头顶都有一副大直径的旋翼，在飞行中依靠旋翼的旋转产生升力。但是除去这些表面上的一致性，旋翼机和直升机却是两种完全不同的飞翼机。

一、上升方式的不同

旋翼机实际上是一种介于直升机和飞机之间的飞行器，它除去旋翼外，还带有一副垂直放置的螺旋桨，以提供前进的动力，一般也装有较小的机翼在飞行中提供部分升力。

旋翼机与直升机的最大区别是：

旋翼机的旋翼不与发动机传动系统相连，发动机不是以驱动旋翼为飞机提供升力，而是在旋翼机飞行的过程中，由前方气流吹动旋翼旋转产生升力，像一只风车，旋翼系统仅在起动时由自身动力驱动，称之为预旋（prerotate），起飞之后靠空气作用力驱动；

（图片来源于中国轻航网）

而直升机的旋翼与发动机传动系统相连，既能产生升力，又能提供飞行的动力，象一台电风扇。由于旋翼为自转式，传递到机身上的扭矩很小，因此旋翼机无需单旋翼直升机那样的尾桨，但是一般装有尾翼，以控制飞行。

在飞行中，旋翼机同直升机最明显的分别为直升机的旋翼面向前倾斜，而旋翼机的旋翼则是向后倾斜的。

M-16 Tandem Trainer（意大利Magni公司）

需要说明的是，有的旋翼机在起飞时，旋翼也可通过“离合器”同发动机连系，靠发动机带动旋转而产生举力。这样可以缩短起飞滑跑距离，几乎以陡直地向上爬升，但还不能垂直上升，也不能在空中不动（即“悬停”）。等升空后再松开离合器随旋翼在空中自由旋转。

旋翼机飞行时，升力主要由旋翼产生，固定机翼仅提供部分升力。有的旋翼机甚至没有固定机翼，全部升力都靠旋翼产生。

二、降落方式的不同

由于旋翼机的旋翼旋转的动力是由飞机前进而获得。万一发动机在空中停车螺旋桨不转了，此时旋翼机因为具有惯性继续维持前飞的状态，并由于重力和空气阻力逐渐减低速度和高度，就在这高度下降的同时，也就有了自下而上的相对气流，旋翼就能可自转提供升力。这样，旋冀机便可凭飞行员的操纵安全地滑翔降落。即使在飞行员不能操纵，旋翼机失去控制的特殊情况下，也会像降落伞一样的降落，虽然也是粗暴着陆，但不会出现类似秤陀落地的情况。

Calidus（德国AutoGyro公司）

直升机也是具备自转下沿安全着陆能力的。但它的旋冀需要从有动力状态过渡到自转状态，这个过渡要损失一定高度。如果飞行高度不够，那么直升机就可能来不及过渡而触地。旋翼机本身就是在自转状态下飞行的，不需要进行过渡，所以也就没行这种为安全转换所需的高度约束。