05.19 中國人都買的起的小飛機,詳解旋翼機的飛行原理

你為什麼想飛旋翼機?

中國人都買的起的小飛機,詳解旋翼機的飛行原理

首先,如果你在氣流不穩定的情況下飛旋翼機,你會感受到比其它飛機少得多的顛簸和震動。這是由於氣流流過旋翼而使旋翼高速旋轉和旋翼高強度的承受風力載荷的能力。旋翼機能承受高達 20mph 的側風 ,這樣當其它飛機因側風過大而停在地面時,旋翼機卻可以翱翔藍天,這意味著旋翼機比其他的飛機有更多的可飛行天氣。

其二,旋翼機不會失速,可以比許多其他類型的飛機飛的更安全。旋翼機活動的高度範圍是300米。當然,它可以飛得更高,但有那個必要嗎?在這個高度層,你下面的世界已是一覽無遺,而且若一旦發動機停車你還可以將它迫降在一小塊田野裡,因為它著陸後的滑跑距離還不到 5米。

中國人都買的起的小飛機,詳解旋翼機的飛行原理

旋翼機設有兩個座位,並可連續飛行 4 小時,旋翼機的確是一個長途旅行的好夥伴 。乘坐旋翼機飛行樂趣無窮。它不僅具有直升機那種超凡的魅力和驚險刺激的感覺,同時價格也極低。與其花費每小時 3萬元飛直升機,你還不如自己買一架旋翼機並自己駕駛來享受飛行的樂趣。將油料、服務費和每年的折舊費合起來每小時的成本也就是 1500元人民幣。

即便旋翼機沒有封閉座艙。但我認識的每個擁有旋翼機飛著玩的人都有一個最大的收穫—燦爛的微笑,我稱其為“旋翼機的開心之笑”。

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什麼是旋翼機?

旋翼機看上去像一種小型的直升機,它的一對旋翼同直升機相同但也僅此而已。

旋翼機和直升機的區別?

直升機有一臺連接到旋翼上的引擎,在飛行中引擎帶動旋翼高速旋轉以產生動力。旋翼機也有旋翼,我們稱其為“空轉旋翼”或“自動旋翼”,在飛行中這對旋翼不和引擎相聯。

更細微的差別在於在正常飛行中,直升機旋翼向前傾斜,將旋翼上方的空氣向下壓。你也許看過電影:一架直升機從地面垂直升起3米後懸停,接著壓低機頭向前加速飛行,最後爬升遠去。而旋翼機卻不同,飛行中,它的旋翼向後傾斜,空氣從旋翼的下方流向旋翼的上方,這種氣流帶動旋翼旋轉。

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假若直升機空中停車,直升機上的特殊離合器會使旋翼繼續旋轉。直升機進入自轉狀態,而隨之出現了氣流流過旋翼方向的變化(氣流自旋翼下方流向旋翼上方),這種變化的結果與旋翼機氣流流過旋翼的方向相同。因此一架沒有引擎的直升機就像一架旋翼機。

許多人對我說“旋翼機是窮人的直升機”我認為直升機就是富人的旋翼機。

氣流如何使旋翼轉動?

你一定見過那種在海邊隨處可買到的並被人們插在用沙子堆成的城堡上的兒童風車。假如你迎風拿著一個這種兒童風車或對它吹口氣,那麼氣流就會使它的葉片轉動。同樣的原理也適用於讓氣流強行從旋翼機的旋翼下部向上部流過。

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同其它類型的飛機一樣旋翼機也裝有引擎而且引擎與推進器相聯接(多數現代飛機的引擎位於座艙的後面而不在飛機的前部)。當引擎轉動時,來自推進器的推力推動旋翼機向前運動。由於旋翼機向後傾斜而使其下部面向氣流,該氣流推動旋翼轉動不斷加速。

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最終,旋翼旋轉將產生足夠的升力使旋翼機騰空而起。因此,旋翼機需要藉助一段跑道(或田野)在發動機推動下向前滑跑,直到旋翼高速旋轉產生足夠的升力使其起飛昇空。旋翼機無法像直升機那樣垂直起飛。

那樣旋翼機的發動機就無關緊要了嗎?

從上面的敘述中你可能會得出這樣的結論:飛行中若引擎停止工作,氣流就不再急速流過旋翼,而旋翼就會停轉,這絕對錯誤!只要有氣流流過旋翼,他們就會持續轉動,為什麼呢?旋翼也具有如同固定翼飛機機翼一樣的翼形。當氣流流過時他們就會旋轉。

當氣流流過旋翼翼形表面時產生兩種力,其中一種力叫升力,氣流流速越快 ,產生的升力就越大。此外,氣流在旋翼上產生的力的方向也與氣流的速度有關。

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旋翼上產生的力主要一部分(靠近旋翼翼展的外端)是垂直方向的,這部分力使旋翼機升空,而另一部分力(靠近旋翼翼展的中部)是水平方向並作用於旋翼漿片受壓中心的前端。這意味著這部分力實際上在推動旋翼旋轉。

當旋翼達到一定轉速時,足夠強大向前轉的力量能完全戰勝任何空氣阻力 ,這時旋翼就處於自我推動狀態,我們稱其“自轉”。這同帆船藉助風力揚帆航行的原理類似,帆的作用就像旋翼葉片,而風力將帆向前鼓滿推動帆船前進。

正如前面論述的,在旋翼達到它們必要的自轉轉速之前,我們需要藉助引擎來迫使空氣穿過旋翼使其加速運轉。MT0型需要達到 280rpm。在這個轉速下,旋翼的尖端的點速度達到 300 rpm,再說一遍,一旦旋翼進入自轉,只要氣流推動旋翼,它們就不會停下來。

上圖簡單展示了旋翼產生升力和承受向前的推力的區域。不同的部位產生不同的力的原因是由於沿旋翼葉片上的不同點的線性速度不同造成的。在旋翼恆速轉動時,在同一時間段內,旋翼靠近翼尖某點的直線移動距離要遠遠大於靠近翼根附近某點的直線移動距離,這將在後面詳細論述。


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