直升機是20世紀航空科技極具特色的創造之一,極大地拓展了飛行器的應用範圍。
不過,不知道大家是否發現,我們見到的絕大多數直升機,都有兩個螺旋槳,只是兩個螺旋槳的位置分佈不同。
單旋翼帶尾槳直升機一個水平旋翼和尾部一個小型垂直旋翼
雙旋翼共軸式直升機一上一下繞同一軸線反向旋轉的兩個水平旋翼
雙旋翼縱列式直升機一前一後反向旋轉的兩個水平旋翼
雙旋翼交叉式直升機
旋翼轉軸分別向兩側,旋翼在機體上方交叉
雙旋翼橫列式直升機一左一右反向旋轉的兩個相同旋翼
上面這些圖片差不多涵蓋了我們經常見到的直升機種類,造型千奇百怪,但都有一個共同點就是有兩個旋翼。有兩個旋翼當然不是為了外觀好看或者追求更大的升力,那麼原因是什麼呢?
以上面的單旋翼帶尾槳直升機為例子,如果去掉它的尾槳,只留下水平旋翼,直升機還是可以升空的,但是我們同時會看到直升機機體也會隨著螺旋槳的旋轉而快速轉動起來,這樣的直升機應該是沒人敢坐。
其實,這涉及到了物理學中的動量矩守恆定律或者叫做角動量守恆定律。
如果沒有尾槳,直升機機體就會在水平旋翼旋轉產生的反作用扭矩下朝著與旋翼旋轉方向相反的方向轉動。
單旋翼直升機尾槳直升機尾槳的作用就在於阻止直升機機體轉動。其實單旋翼直升機的尾槳全稱就叫做抗扭螺旋槳。
尾槳旋轉產生的推力可以抵消水平旋翼產生的反作用扭矩從而實現直升機的航向穩定。
現在我們就知道直升機有兩個螺旋槳其實是為了保證機體穩定不會發生轉動。
而雙旋翼直升機通過兩個螺旋槳向相反方向旋轉不僅可以保持穩定,相比單旋翼直升機還可以提供更大的升力,可以說是一舉兩得。
那麼是不是所有的直升機都有兩個螺旋槳呢?有沒有一種直升機只有一個螺旋槳呢?當然是有的,它的名字就叫做單旋翼無尾槳直升機。
這種直升機平衡反作用扭矩的方式不是利用尾槳,而是在尾樑靠近旋翼的地方安裝了一臺可變槳距的風扇(圖片中的2)。風扇轉動起來後,可以將大部分旋翼尾流引入尾樑,如圖中的1所示,然後從後方的兩條縫噴出 ,氣體遵循康達效應會產生一個側向力抵消掉大約60%的反作用扭矩,如圖中的678所示的那樣,剩下的扭矩則由尾槳最末端的直接噴氣裝置來抵消。
這種直升機更安全、安靜,而且因為少了一個螺旋槳,機體的振動也會減弱,乘坐起來更舒適一些。