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自转旋翼机

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自转旋翼机
警用自转旋翼机
航空器专题
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前置动力桨式自旋机
前置动力桨式自旋机

自转旋翼机AutogyroGyroplaneGyrocopter)简称自旋翼机,是旋翼航空器的一种,介于飞机和直升机之间。自旋翼机大多以尾桨提供动力前进,用尾舵控制方向。它的旋翼没有动力装置驱动,仅依靠前进时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力。

自旋翼机不能垂直上升降落和悬停,必须像飞机一样滑跑加速才能起飞,只是起飞降落距离很短。但如果采用能够把引擎切换到旋翼的设计,起落距实际为零的零距离起落(虽然可以原地起落不需跑道的,但仍然要在原地向前上下方倾斜起飞降落)。自旋翼机的结构相对简单,安全性亦较好,一般用于旅游或体育活动。[1]

但在传统上空军或航空公司等较专业的航空单位较少使用旋翼机,但近年出现了可以把动力从前进的螺旋桨转向旋翼的新机型,结果也有更多人使用来交通或游乐,甚至有像警察巡逻等任务或一部分企业内部运输使用。

历史

历史上有正式记载的第一次自旋翼机飞行是于1923年1月9日,该自旋翼机由Juan de la Cierva设计。

飞行原理

自旋翼机通常由发动机驱动的独立水平螺旋桨产生推进力升空和前进。正常飞行时自旋翼机的旋翼被前进时的相对气流吹动而自旋,从而产生将机身维持在空中的升力。由于原理上就像是一个横放的风车,所以最初发明时也被称为风车飞机。

这种航空器飞行时通常阻力比较大,速度较慢。但飞行安全好,尺寸小。不会出现失速现象,出现空中发动机“停车”故障后可以自旋滑翔降落。这是在旋翼航空器中(包括直升机在内)独有的安全特性。

由于旋翼在飞行时无动力驱动,自旋翼机无法像直升机一样垂直上升和悬停,而必须像固定翼飞机一样不断向前飞才能产生升力。

虽然现在部分型号的自旋翼机,可以用离合器在起降时供应动力给主旋翼(预旋)使其短暂变成直升机,但还是需要清空前方的障碍物,起飞之后依然靠空气作用力驱动。

和其姐妹直升机相比,旋翼机因为主动力向飞行方向,所以速度和油耗优于直升机,价值也较平宜,可以使平地的直升机场或航母起降甲板,而且驾驶比直升机容易,其执照很易考取。

缺点是即使采用能切换能力给旋翼垂直起降,仍然不像直升机多功能,例如不能悬停或倒飞,所以无法在极低空中悬吊的方式拯救伤者,如果以机降方式投放空降兵也较直升机危险。更不适合使用较小型的直升机场,如摩天大厦的天台直升机机场或普通可载直升机的军舰的飞行甲板。

结构

自旋翼机的设计各种各样,但是大多数设计的基本构成要素是相同的。一架具备基本功能的自旋翼机通常包括:机身,动力装置,旋翼系统,尾翼起落架五个部分。另外,还有一些部分是可选的,如机翼[2]

机身

机身提供其他部件的安装结构。基本的要求是具有很高的比强度。机身的常见材料是铝合金管材和复合材料

动力系统

动力装置提供自旋翼机向前飞行的推力,在飞行时和旋翼系统独立无关。

旋翼系统

旋翼系统提供自旋翼机飞行所必须的升力和控制能力。常见的是带桨毂倾斜控制的跷跷板式旋翼,也可以采用全铰式旋翼。

尾翼

尾翼提供稳定性和俯仰,偏航控制,和固定翼飞机的尾翼类似。

起落架

起落架提供在地面上的移动能力,类似于固定翼飞机的起落架。常见为前三点式(tricycle)的或者是后三点式(conventional)。

机翼

机翼不是自旋翼机必须的组成部分,但是增加机翼可以提供额外的稳定性和升力,提高巡航速度。例如美国新研制的卡特旋翼机(CarterCopter)”由于增加了附加的固定机翼,从而在性能上有较大的改进,可以达到较高的巡航速度和短距起降的能力。

操纵方式

主要的操纵方式是三种:周期变距杆(驾驶杆)、油门和方向舵脚蹬。辅助的操纵手段包括:水平尾翼操纵和旋翼总距操纵。

相关

旋翼式螺旋机英语Gyrodyne

参考资料

  1. ^ ,谢础, 贾玉红, 黄俊, 吴永康. 航空航天技术概论(第2版). 北京航空航天大学出版社. 2008: 7. ISBN 978-7-81124-428-1. 
  2. ^ Rotorcraft Flying Handbook. FAA Manual. Aviation Supplies & Academics. 2001. ISBN 1560274042. 

外部链接


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