起源于公元前500 年的竹蜻蜓,陪伴了無數(shù)孩子的童年,也承載了很多人飛向天空的夢想。
對許多人來說,固定翼飛機(jī)并不陌生。旋翼機(jī)則不常見。
介于直升機(jī)和固定翼飛機(jī)的中間產(chǎn)物——“旋翼飛機(jī)”,在二十世紀(jì)初占據(jù)了主流。
這樣的飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了一定程度的垂直起降,但它仍需要滑跑。
伊戈爾·伊萬諾維奇·西科斯基改進(jìn)了機(jī)尾小旋翼,完美抵消了主翼的扭矩,徹底解決了直升機(jī)在空中打轉(zhuǎn)的難題。
1939 年9 月14 日,西科斯基的直升機(jī)升空了,它具有良好的操控性和安全性,成為世界上第一架實(shí)用的直升機(jī)。
應(yīng)對橫向漂移最初級的辦法是把主旋翼的旋轉(zhuǎn)軸稍作傾斜,使得主旋翼產(chǎn)生一定的水平分量來抵消尾槳的橫向推力。不過這并不能完美解決問題,當(dāng)飛行工況變化或者有側(cè)風(fēng)時,仍會發(fā)生橫向漂移。
當(dāng)直升機(jī)向前飛行時,前行槳葉與氣流相向而行,后行槳葉則順著氣流的方向向后運(yùn)動,如果不對剛性旋翼做出處理,則直升機(jī)將發(fā)生側(cè)傾甚至傾覆。
除了升力之外,前飛的直升機(jī)旋翼葉片也會受到周期性的阻力影響,產(chǎn)生嚴(yán)重的交變應(yīng)力,使得翼根疲勞斷裂。旋翼運(yùn)動的復(fù)雜程度遠(yuǎn)不止于此,在實(shí)際工作中,旋翼的揮舞和擺振也有相互的影響。
有了自動傾斜器,人們便可通過巧妙的設(shè)計實(shí)現(xiàn)對每個葉片的控制,從而解決槳葉前行時的升力不平衡問題。
當(dāng)直升機(jī)在無風(fēng)的環(huán)境下飛行時,如果從右側(cè)突然吹來了一陣風(fēng),前半部分槳盤的升力將由于相對風(fēng)阻的增加而提高,后半部分則會降低,直升機(jī)將會出現(xiàn)抬頭?,F(xiàn)實(shí)中,直升機(jī)會發(fā)生向右滾轉(zhuǎn),而非俯仰,這便是陀螺進(jìn)動效應(yīng)。
不同類型的旋翼機(jī)在設(shè)計時有著各種各樣的考慮,不過他們的目標(biāo)都是提高飛行效率、增強(qiáng)飛行穩(wěn)定性以及降低操控難度。
常見的方案是采用兩個主旋翼來規(guī)避單旋翼帶來的問題。
今天,許多雄心勃勃的公司已研制出令人驚嘆的垂直起降飛行器,人們依賴旋翼機(jī)自由出行的夢想快要實(shí)現(xiàn)了。