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自转旋翼机:会飞的“风车”

2015-03-04 10:49

  有这样一架飞机,它和直升机一样有着大大的旋翼,却又有着如固定翼飞机一般的尾翼,而且还有着像动力伞一样的螺旋桨……乍一看,你可能会认为这是一架直升机,但其娇小的身材、简单的构造却又和直升机的惯有风格背道而驰。事实上,这个家伙不是直升机,而是一架和前者有着本质区别的飞机——旋翼机。

  旋翼机,顾名思义,是一种机翼可以旋转的飞机。和直升机一样,它们同属于旋翼航空器的范畴,头顶上都有的旋翼是大多数人误将旋翼机当成直升机的根本原因。事实上,旋翼机全称是自转旋翼机,是一种利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器。如果将直升机比做一台会飞的电风扇的话,那么自转旋翼机更像是一个会飞的风车。

  “风车飞机”由来已久

  旋翼机这一概念的提出最早可以追溯到20世纪初期。当时,由失速引起的空难事故的比重越来越大,愈发引起人们的重视。1919年,西班牙工程师谢尔瓦提出了自转旋翼机的概念,试图解决飞机失速的问题。他设计的飞机和直升机十分相似,但由于旋翼没有动力,在失速的情况下,飞机下坠过程中所产生的相对气流又会从下往上吹动旋翼旋转,就好像风车一样,从而重新产生升力,使飞机可以比较平稳地着陆。当时的新闻界将谢尔瓦的这个发明称为“风车飞机”。

  1922年,谢尔瓦制造了C-3型自转旋翼机;1923年, C-4型旋翼机也成功地进行了飞行试验;1925年,谢尔瓦建立了自己的自转旋翼机公司。在接下来的10年中,该公司及其授权公司生产了近500架自转旋翼机,这一飞机也在欧美得到了很大的发展。

  此后,皮特凯恩和奇力公司对旋翼机技术进行了更深入的研究。从20世纪30年代开始,美国邮政系统开始采用旋翼机投递信件,这种飞机可以“从一个邮政局的屋顶飞到另一个邮政局的屋顶”。但这一做法只持续了大约10年的时间,由于直升机技术的飞速发展,旋翼机也逐步被直升机所取代。直到越南战争期间,由于直升机高昂的制造和维护费用,人们才又把目光重新投到了“物美价廉”的旋翼机身上,也正是从那时开始,旋翼机技术又开始受到重视并一直发展至今。

  与直升机的区别

  虽然自转旋翼机在外形方面与直升机非常相似,但在原理和结构方面,旋翼机和直升机却有着本质的不同,而其中最大的不同就在于两种飞机看似相同的旋翼身上。

  直升机的旋翼是直升机的唯一动力源,它既要提供升力,又要提供飞行时所需的动力,并且还要控制飞行的方向。因此,集诸多重任于一身的直升机旋翼以及相应的传动系统异常复杂,技术要求极高。

  反观旋翼机,它头顶上大大的旋翼在飞行时是不和发动机传动系统相连的,旋翼的旋转完全依靠飞机前飞时相对气流的吹动和自身惯性的作用,就好像一个大大的风车,而且这个“风车”只为飞机提供飞行时所需的升力。由于自行旋转,旋翼机的旋翼传递给机身的扭矩很小,这样旋翼机也就无需直升机那样的尾桨来进行扭矩平衡。

  另外,大多数旋翼机不能像直升机那样进行垂直起降,而必须像固定翼飞机一样经过滑跑才能起飞。但是,旋翼机的旋翼可以在起飞时通过离合器与发动机进行短暂的连接,虽然这不足以产生足够的升力来垂直起飞,但旋翼的主动旋转却可以有效地减少飞机起飞时的滑跑距离,甚至从一座房子的屋顶就可以完成起飞。

  在飞行过程中,旋翼机只可以向前飞行,而且旋翼总是向后倾斜的;直升机则可以向任意方向飞行甚至空中悬停,旋翼的倾斜角度也随着飞行方向的变化而变化,这也是在飞行中区分两种飞机最直观的方式。

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