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1 自轉旋翼機 -簡介

旋翼機,顧名思義,是一種機翼可以旋轉的飛機。和直升機一樣,它們同屬於旋翼航空器的範疇,頭頂上都有的旋翼是大多數人誤將旋翼機當成直升機的根本原因。事實上,旋翼機全稱是自轉旋翼機,是一種利用前飛時的相對氣流吹動旋翼自轉以產生升力的旋翼航空器。如果將直升機比做一台會飛的電風扇的話,那麼自轉旋翼機更像是一個會飛的風車。

2 自轉旋翼機 -發展歷史


旋翼機這一概念的提出最早可以追溯到20世紀初期。當時,由失速引起的空難事故的比重越來越大,愈發引起人們的重視。1919年,西班牙工程師謝爾瓦提出了自轉旋翼機的概念,試圖解決飛機失速的問題。他設計的飛機和直升機十分相似,但由於旋翼沒有動力,在失速的情況下,飛機下墜過程中所產生的相對氣流又會從下往上吹動旋翼旋轉,就好像風車一樣,從而重新產生升力,使飛機可以比較平穩地著陸。當時的新聞界將謝爾瓦的這個發明稱為「風車飛機」。
1922年,謝爾瓦製造了C-3型自轉旋翼機;1923年, C-4型旋翼機也成功地進行了飛行試驗;1925年,謝爾瓦建立了自己的自轉旋翼機公司。在接下來的10年中,該公司及其授權公司生產了近500架自轉旋翼機,這一飛機也在歐美得到了很大的發展。
此後,皮特凱恩和奇力公司對旋翼機技術進行了更深入的研究。從20世紀30年代開始,美國郵政系統開始採用旋翼機投遞信件,這種飛機可以「從一個郵政局的屋頂飛到另一個郵政局的屋頂」。但這一做法只持續了大約10年的時間,由於直升機技術的飛速發展,旋翼機也逐步被直升機所取代。直到越南戰爭期間,由於直升機高昂的製造和維護費用,人們才又把目光重新投到了「物美價廉」的旋翼機身上,也正是從那時開始,旋翼機技術又開始受到重視並一直發展至今。

3 自轉旋翼機 -與直升機的區別


雖然自轉旋翼機在外形方面與直升機非常相似,但在原理和結構方面,旋翼機和直升機卻有著本質的不同,而其中最大的不同就在於兩種飛機看似相同的旋翼身上。
直升機的旋翼是直升機的唯一動力源,它既要提供升力,又要提供飛行時所需的動力,並且還要控制飛行的方向。因此,集諸多重任於一身的直升機旋翼以及相應的傳動系統異常複雜,技術要求極高。
反觀旋翼機,它頭頂上大大的旋翼在飛行時是不和發動機傳動系統相連的,旋翼的旋轉完全依靠飛機前飛時相對氣流的吹動和自身慣性的作用,就好像一個大大的風車,而且這個「風車」只為飛機提供飛行時所需的升力。由於自行旋轉,旋翼機的旋翼傳遞給機身的扭矩很小,這樣旋翼機也就無需直升機那樣的尾槳來進行扭矩平衡。
另外,大多數旋翼機不能像直升機那樣進行垂直起降,而必須像固定翼飛機一樣經過滑跑才能起飛。但是,旋翼機的旋翼可以在起飛時通過離合器與發動機進行短暫的連接,雖然這不足以產生足夠的升力來垂直起飛,但旋翼的主動旋轉卻可以有效地減少飛機起飛時的滑跑距離,甚至從一座房子的屋頂就可以完成起飛。
在飛行過程中,旋翼機只可以向前飛行,而且旋翼總是向後傾斜的;直升機則可以向任意方向飛行甚至空中懸停,旋翼的傾斜角度也隨著飛行方向的變化而變化,這也是在飛行中區分兩種飛機最直觀的方式。

4 自轉旋翼機 -優點


旋翼機前飛時的動力來自於飛機後部的螺旋槳,它與旋翼機的發動機相連,旋轉起來向後吹動空氣,從而實現飛機的向前飛行。而且,自轉旋翼機有尾翼,並且需要通過它控制飛行的方向。正因為此,旋翼機的操作十分簡單。據報道,在國外一些旋翼機飛行培訓中心,對沒有飛過任何機種的新手,一般通過兩天的訓練和帶飛即可放單飛,而對經過訓練的人一天就足夠了。
由於「旋翼+螺旋槳」的良好分工,旋翼機的動力系統十分簡單,而且要求不高,一台較大排量的摩托車發動機就足以驅動一架小型旋翼機。也正是由於這個原因,旋翼機的製造成本十分低廉,價格約為同級別直升機的五分之一到十分之一。有媒體報道,在美國一輛中級轎車的錢就可以買一架輕型旋翼機。
最為重要的是,由於旋翼機的旋翼在飛行時只依靠自身慣性旋轉,所以在遭遇發動機空中突然停車時,旋翼機飛行高度下降造成的上升氣流會加速旋翼的旋轉,從而補償飛機損失的升力,旋翼機於是可以在沒有動力的情況下平穩著陸,更高的安全性也是旋翼機的設計初衷。
目前,由於飛行速度、飛行高度有限,旋翼機主要用於搜索、旅遊以及測量等。但在國外,憑藉簡單的構造、較短的滑跑距離、較高的安全性等,旋翼機備受人們的青睞,甚至經常會成為一些飛行愛好者DIY的對象。

5 自轉旋翼機 -在中國的發展


在國外一些工業比較發達的國家,旋翼機技術已經發展得相當成熟,而在中國民用航空領域,旋翼機還沒有廣為人知。雖然偶有飛行愛好者自製旋翼機飛天的報道,但中國至今還未有一家旋翼機製造企業。
近幾年,隨著中國低空空域改革的進一步推進,越來越多的飛機製造商開始瞄準中國私人飛機市場。今年年初,世界頂級旋翼機製造企業美國格萊恩兄弟航空工業公司宣布,其全資子公司格萊恩兄弟國際公司已經與廣州三川航空科技有限公司達成協議,將在中國建立一家合資企業生產輕型旋翼機。
根據雙方簽署的協議,三川格萊恩公司將基於Sparrow Hawk系列旋翼機在中國生產輕型旋翼機並面向全球市場銷售。格萊恩兄弟航空工業公司表示,三川格萊恩將重新在美國和全球市場推出其Sparrow Hawk III Kit旋翼機,並在未來幾年內推出完全由三川格萊恩自主設計的輕型旋翼機。
有業內人士認為,旋翼機構造簡單、價格便宜、容易操控等特點使它非常利於在中國發展,並且極有可能成為中國未來小型通用航空器的發展方向。格萊恩兄弟公司商業開發部副總經理奧爾·瓦達爾認為,隨著中國低空空域的一步步開放,高效、靈活的旋翼機將在中國通用航空市場中佔有明顯優勢。「Sparrow Hawk旋翼機的飛行操作簡單安全,飛機性能優越,起落僅需很短的一段跑道,隨著中國政府當局對私人飛機、飛行員的限制逐漸放開,這種飛機肯定會在中國大受歡迎。」
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