最近局方修改的部分法規,很多朋友都已經注意到了對於運動類飛行器給予了足夠的重視,通航只有讓更多的人蔘與進來,才會駛入發展的快車道。運動類飛行器則是最容易普及的一類。
所以本人非常看好此類航空器的發展。回到正題,介紹下本文的主角-自轉旋翼機。
一、先說一下什麼是自轉旋翼機
旋翼機,一種利用前飛時的相對氣流吹動旋翼自轉以產生升力的旋翼航空器。它的前進力由發動機帶動螺旋槳直接提供。旋翼機須滑跑加速才能起飛。
旋翼機實際上是一種介於直升機和固定翼飛機之間的飛行器,它除去旋翼外,還帶有一副垂直放置的螺旋槳以提供前進的動力,一般也裝有較小的機翼在飛行中提供部分升力。
二、很多人看到這類飛行器的第一感覺就是這東西和直升機有啥區別?上天能安全嗎?
(本文只介紹自轉旋翼機的優點,當然也有很多侷限性,由於篇幅所限,先不做過多介紹)
自轉旋翼機與直升機相同的地方:
都由旋翼產生升力---旋翼旋轉過程中,葉片與氣流產生相對運動,從而產生升力。
自轉旋翼機與直升機的不同之處:
直升機是發動機直接驅動旋翼旋轉,而自轉旋翼則是靠相對氣流推動旋翼旋轉(預旋階段除外)。為了實現氣流推動旋翼旋轉,很多地方恰恰和直升機相反:
例如直升機在正常飛行狀態氣流從槳盤上方向下方流動,而旋翼機是從下方向上方流動。這裡只是說主要方向,規範的說是直升機旋翼升力與氣流方向相反,旋翼機升力與氣流方向相同。
沒找到合適圖片,由於這是一個核心問題,自己手繪一張,大家見諒。
為了保持飛行器平飛時的姿態,直升機旋翼軸前傾,旋翼機旋翼軸後傾。
操縱方式也不相同:直升機直接控制旋翼和尾槳實現所有操縱。而旋翼機的旋翼則只是起到輔助控制的作用,更多的操作時通過油門和方向舵完成。
旋翼轉速:直升機在正常飛行階段,旋翼轉速基本保持很恆定,而旋翼機轉速變化範圍較大。
下圖是MTOsport旋翼機旋翼轉速情況。正常範圍從200-550轉/分。
下面再回答第二個問題,關於旋翼機的安全性,很多不了解旋翼機的朋友或許都會有所顧慮。
為了更清晰的說明問題,本人將直升機與旋翼機進行對比說明。
1、發動機停車,這個每個航空人的噩夢。
直升機在飛行包線內飛行,發動機停車後還有機會進入自轉狀態,但旋冀需要從有動力狀態過渡到自轉狀態,這個過渡要損失一定高度。如果飛行高度不夠,那麼直升機就可能來不及過渡而觸地。
下圖是直升機正常飛行狀態,在旋翼作用下,氣流從槳盤上側留下下側。
下圖是直升機自轉狀態,氣流自下而上,驅動旋翼旋轉。
旋翼機發動機停車後,它本身就是在自轉狀態下飛行的,不需要進行過渡,所以也就沒行這種為安全轉換所需的高度約束。旋翼機因為具有慣性繼續維持前飛的狀態,並由於重力和空氣阻力逐漸減低速度和高度,就在這高度下降的同時,也就有了自下而上的相對氣流,旋翼就能可自轉提供升力。這樣,旋冀機便可憑飛行員的操縱安全地滑翔降落。即使在飛行員不能操縱,旋翼機失去控制的特殊情況下,也會像降落傘一樣的降落,雖然也是粗暴著陸,但不會出現類似秤陀落地的情況。
下圖是旋翼機正常飛行狀態,氣流方向是不是與直升機自轉狀態相似?
2、旋翼渦環狀態
此狀態還是與氣流流動方向有關,旋翼機整個飛行過程中,如果以旋翼槳盤為界限,氣流流動的主體方向始終是自下而上,所以不會出現旋翼渦環狀態。
3、尾槳失效或尾槳渦環(這裡說的是最常見的單旋翼帶尾槳直升機),尾槳遠離機身,傳動、操縱路線長,容易發生故障,在小速度轉彎過程中還有可能進入尾槳渦環。
旋翼旋轉動力來自於相對氣流流動,不產生反扭矩,所以也就沒就不需要複雜的尾槳傳動系統。
4、旋翼機靠氣流推動旋翼旋轉產生升力,所以具有較好的抗風效能。
下圖是MTOsport旋翼機的環境限制範圍(40節=20.56米/秒,相當於八-九級大風)
三、當然直升機很多效能是旋翼機不能比的,但是對於飛行愛好者來說,將旋翼機作為翱翔藍天的入門航空器,是很好的選擇。
1、操縱比直升機更容易,直升機操縱需要較好的協調性,畢竟各個操縱線系之間存在耦合。
比如說,提總距升高度,總距增加,反扭矩增加,就要靠蹬腳蹬平衡額外增加的反扭矩。
增速過程中,槳盤前傾,升力水平分量用於前飛的拉力,垂直分量抵消重量,水平分量增加,垂直分量必然減小,就要補總距等等,總之不管操縱哪個量,都會對其他方向的平衡造成破壞。
(qinghangwang)
(旋翼機、固定翼、直升機相關圖紙、資料)
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