自轉旋翼機:會飛的“風車”

有這樣一架飛機,它和直升機一樣有著大大的旋翼,卻又有著如固定翼飛機一般的尾翼,而且還有著像動力傘一樣的螺旋槳……乍一看,你可能會認為這是一架直升機,但其嬌小的身材、簡單的構造卻又和直升機的慣有風格背道而馳。事實上,這個傢伙不是直升機,而是一架和前者有著本質區別的飛機——旋翼機。

自转旋翼机:会飞的“风车”

旋翼機,顧名思義,是一種機翼可以旋轉的飛機。和直升機一樣,它們同屬於旋翼航空器的範疇,頭頂上都有的旋翼是大多數人誤將旋翼機當成直升機的根本原因。事實上,旋翼機全稱是自轉旋翼機,是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。如果將直升機比做一臺會飛的電風扇的話,那麼自轉旋翼機更像是一個會飛的風車。

“風車飛機”由來已久

旋翼機這一概念的提出最早可以追溯到20世紀初期。當時,由失速引起的空難事故的比重越來越大,愈發引起人們的重視。1919年,西班牙工程師謝爾瓦提出了自轉旋翼機的概念,試圖解決飛機失速的問題。他設計的飛機和直升機十分相似,但由於旋翼沒有動力,在失速的情況下,飛機下墜過程中所產生的相對氣流又會從下往上吹動旋翼旋轉,就好像風車一樣,從而重新產生升力,使飛機可以比較平穩地著陸。當時的新聞界將謝爾瓦的這個發明稱為“風車飛機”。

自转旋翼机:会飞的“风车”

1922年,謝爾瓦製造了C-3型自轉旋翼機;1923年, C-4型旋翼機也成功地進行了飛行試驗;1925年,謝爾瓦建立了自己的自轉旋翼機公司。在接下來的10年中,該公司及其授權公司生產了近500架自轉旋翼機,這一飛機也在歐美得到了很大的發展。

此後,皮特凱恩和奇力公司對旋翼機技術進行了更深入的研究。從20世紀30年代開始,美國郵政系統開始採用旋翼機投遞信件,這種飛機可以“從一個郵政局的屋頂飛到另一個郵政局的屋頂”。但這一做法只持續了大約10年的時間,由於直升機技術的飛速發展,旋翼機也逐步被直升機所取代。直到越南戰爭期間,由於直升機高昂的製造和維護費用,人們才又把目光重新投到了“物美價廉”的旋翼機身上,也正是從那時開始,旋翼機技術又開始受到重視並一直髮展至今。

自转旋翼机:会飞的“风车”

與直升機的區別

雖然自轉旋翼機在外形方面與直升機非常相似,但在原理和結構方面,旋翼機和直升機卻有著本質的不同,而其中最大的不同就在於兩種飛機看似相同的旋翼身上。

直升機的旋翼是直升機的唯一動力源,它既要提供升力,又要提供飛行時所需的動力,並且還要控制飛行的方向。因此,集諸多重任於一身的直升機旋翼以及相應的傳動系統異常複雜,技術要求極高。

反觀旋翼機,它頭頂上大大的旋翼在飛行時是不和發動機傳動系統相連的,旋翼的旋轉完全依靠飛機前飛時相對氣流的吹動和自身慣性的作用,就好像一個大大的風車,而且這個“風車”只為飛機提供飛行時所需的升力。由於自行旋轉,旋翼機的旋翼傳遞給機身的扭矩很小,這樣旋翼機也就無需直升機那樣的尾槳來進行扭矩平衡。

自转旋翼机:会飞的“风车”

另外,大多數旋翼機不能像直升機那樣進行垂直起降,而必須像固定翼飛機一樣經過滑跑才能起飛。但是,旋翼機的旋翼可以在起飛時通過離合器與發動機進行短暫的連接,雖然這不足以產生足夠的升力來垂直起飛,但旋翼的主動旋轉卻可以有效地減少飛機起飛時的滑跑距離,甚至從一座房子的屋頂就可以完成起飛。

在飛行過程中,旋翼機只可以向前飛行,而且旋翼總是向後傾斜的;直升機則可以向任意方向飛行甚至空中懸停,旋翼的傾斜角度也隨著飛行方向的變化而變化,這也是在飛行中區分兩種飛機最直觀的方式。

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