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运动类飞行器----自转旋翼机

浏览次数: 日期:2018年12月27日 14:44

最近局方修改的部分法规,很多朋友都已经注意到了对于运动类飞行器给予了足够的重视,通航只有让更多的人参与进来,才会驶入发展的快车道。运动类飞行器则是最容易普及的一类。

所以本人非常看好此类航空器的发展。回到正题,介绍下本文的主角-自转旋翼机。

一、先说一下什么是自转旋翼机

旋翼机,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。它的前进力由发动机带动螺旋桨直接提供。旋翼机须滑跑加速才能起飞。旋翼机实际上是一种介于直升机和固定翼飞机之间的飞行器,它除去旋翼外,还带有一副垂直放置的螺旋桨以提供前进的动力,一般也装有较小的机翼在飞行中提供部分升力。

二、很多人看到这类飞行器的第一感觉就是这东西和直升机有啥区别?上天能安全吗?

(本文只介绍自转旋翼机的优点,当然也有很多局限性,由于篇幅所限,先不做过多介绍)

自转旋翼机与直升机相同的地方:

都由旋翼产生升力---旋翼旋转过程中,叶片与气流产生相对运动,从而产生升力。

好像再也没啥相同点了,欢迎各位补充吧,接着往下写。

自转旋翼机与直升机的不同之处:

旋翼的驱动力来源不同。

直升机是发动机直接驱动旋翼旋转,而自转旋翼则是靠相对气流推动旋翼旋转(预旋阶段除外)。为了实现气流推动旋翼旋转,很多地方恰恰和直升机相反:

例如直升机在正常飞行状态气流从桨盘上方向下方流动,而旋翼机是从下方向上方流动。这里只是说主要方向,规范的说是直升机旋翼升力与气流方向相反,旋翼机升力与气流方向相同。

没找到合适图片,由于这是一个核心问题,自己手绘一张,大家见谅。

为了保持飞行器平飞时的姿态,直升机旋翼轴前倾,旋翼机旋翼轴后倾。

操纵方式也不相同:直升机直接控制旋翼和尾桨实现所有操纵。而旋翼机的旋翼则只是起到辅助控制的作用,更多的操作时通过油门和方向舵完成。

旋翼转速:直升机在正常飞行阶段,旋翼转速基本保持很恒定,而旋翼机转速变化范围较大。

下图是旋翼机旋翼转速情况。正常范围从200-550转/分。

 

下面再回答第二个问题,关于旋翼机的安全性,很多不了解旋翼机的朋友或许都会有所顾虑。

为了更清晰的说明问题,本人将直升机与旋翼机进行对比说明。

1、发动机停车,这个每个航空人的噩梦。

直升机在飞行包线内飞行,发动机停车后还有机会进入自转状态,但旋冀需要从有动力状态过渡到自转状态,这个过渡要损失一定高度。如果飞行高度不够,那么直升机就可能来不及过渡而触地。

下图是直升机正常飞行状态,在旋翼作用下,气流从桨盘上侧留下下侧。

下图是直升机自转状态,气流自下而上,驱动旋翼旋转。

旋翼机发动机停车后,它本身就是在自转状态下飞行的,不需要进行过渡,所以也就没行这种为安全转换所需的高度约束。旋翼机因为具有惯性继续维持前飞的状态,并由于重力和空气阻力逐渐减低速度和高度,就在这高度下降的同时,也就有了自下而上的相对气流,旋翼就能可自转提供升力。这样,旋冀机便可凭飞行员的操纵安全地滑翔降落。即使在飞行员不能操纵,旋翼机失去控制的特殊情况下,也会像降落伞一样的降落,虽然也是粗暴着陆,但不会出现类似秤陀落地的情况。

下图是旋翼机正常飞行状态,气流方向是不是与直升机自转状态相似?

2、旋翼涡环状态

此状态还是与气流流动方向有关,旋翼机整个飞行过程中,如果以旋翼桨盘为界限,气流流动的主体方向始终是自下而上,所以不会出现旋翼涡环状态。

3、尾桨失效或尾桨涡环(这里说的是最常见的单旋翼带尾桨直升机),尾桨远离机身,传动、操纵路线长,容易发生故障,在小速度转弯过程中还有可能进入尾桨涡环。

旋翼旋转动力来自于相对气流流动,不产生反扭矩,所以也就没就不需要复杂的尾桨传动系统。

4、旋翼机靠气流推动旋翼旋转产生升力,所以具有较好的抗风性能。

下图是旋翼机的环境限制范围(40节=20。56米/秒,相当于八-九级大风)

三、当然直升机很多性能是旋翼机不能比的,但是对于飞行爱好者来说,将旋翼机作为翱翔蓝天的入门航空器,是很好的选择。

1、操纵比直升机更容易,直升机操纵需要较好的协调性,毕竟各个操纵线系之间存在耦合。

比如说,提总距升高度,总距增加,反扭矩增加,就要靠蹬脚蹬平衡额外增加的反扭矩。

增速过程中,桨盘前倾,升力水平分量用于前飞的拉力,垂直分量抵消重量,水平分量增加,垂直分量必然减小,就要补总距等等,总之不管操纵哪个量,都会对其他方向的平衡造成破坏。

2、旋翼机结构简单,造价低。

由于旋翼机没有尾梁、没有尾传动系统及减速器自动倾斜器,绝大部分旋翼机也没有主旋翼传动系统、主减速器等,结构简单,此外使用维护简单方便。所需费用也低。飞行训练成本也较低,目前旋翼机执照市场价格约为12-15万左右,而直升机私照价格都在二十万以上,商照价格更是高达50-60万。

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