【旋翼机】

旋翼机，是指由无动力驱动的旋翼提供升力，重量比空气大。通过推进装置提供推进力，推进装置包括螺旋桨和喷气发动机。向前气流吹动旋翼产生升力，它不能垂直地起飞或悬停，常常在起飞时又给旋翼以初始动力，使旋翼的升力增加。借助旋翼可以进行近似垂直着陆。旋转的机翼使结构复杂，并且限制了速度的提高。旋转翼飞机制造于1923年，但是由于旋转翼阻力大，飞行速度低于300km/h，所以发展不大，但是推动了直升机的发展。只有很少的旋翼机用于研究和运动。

历史的起源

在20世纪，飞机起飞和降落经常因为故障而失速，造成多人死亡。为了解决这个问题，西班牙工程师Shebabian发明了旋转旋翼机。旋转的翅膀在旋转的过程中激发了气流的旋转，并产生了升力，这样旋转的翅膀在失速时就不会下坠，当时他的发明被媒体称为“风车飞机”，1925年，谢巴在汉普郡芳白露皇家空军基地第一次正式试飞。3年后，谢巴本人在1928年驾驶旋翼机成功地横渡英伦海峡，耗时37分钟。从那以后，英美的一些公司开始生产用于搜索和测量的旋翼机。一九三六年十二月，谢巴乘坐的民航飞机在伦敦克罗依登机场起飞时失速坠毁，死于飞机失事。旋翼尽管像直升飞机一样依赖旋翼产生升力，但它并非直升飞机。

运行方式

旋翼飞行器与直升飞机几乎一模一样：他们头上都有一个大直径的旋翼，飞行时依靠它的旋转来产生升力。但除了这些表面上的一致性之外，旋翼机和直升机是两种截然不同的飞行器。

旋翼飞机实际上是介于直升机和飞机之间的飞行器，除了旋翼之外，还有一对垂直放置的推进器来提供前进的动力，通常还有一个较小的机翼来提供飞行中的部分升力。旋翼与直升机最大的不同之处在于，其旋翼不与引擎驱动的旋翼系统相连接，引擎并不为旋翼机提供升力，而是在其飞行过程中，通过前面的气流来吹动旋翼来产生升力，这就像风车一样，而旋翼系统只在启动时由本身的动力来驱动，称为预旋(prerotate)，起飞后由空气作用力来驱动；而直升机的旋翼则与引擎驱动系统相连接，从而产生升力，同时又提供了飞行的动力，就像电风扇一样。因为旋翼是自转式的，向机身传递的扭矩很小，所以旋翼机不需要尾桨，就像单旋翼直升机一样，但一般都有尾桨来控制飞行。

直升机和旋翼机在飞行中最明显的区别就是，直升机的旋翼面朝前倾斜，旋翼面朝后倾斜。

还需指出的是，有些旋翼机在起飞时，旋翼也可以通过“离合器”与发动机联接，由发动机带动旋转而产生提升。这就缩短了滑行起飞时的距离，使其几乎以陡峭的速度向上爬升，但仍不能垂直上升，或保持空中不动(即“悬停”)。在升空之后，松开离合器，随旋翼在空中自由旋转。

旋转的飞机在飞行中，升力主要来自旋翼，而固定的机翼只提供了部分升力。有些旋翼机甚至没有固定的机翼，所有的升力都是由旋翼产生的。

这种动力是通过旋转机翼向前移动来获取的。若发动机在空中停止转动螺旋桨，此时旋翼机由于惯性继续保持前飞状态，并因重力和空气阻力逐渐降低速度和高度，当此高度下降时，也就有了从下向上的相对气流，旋翼可以自转提供升力。如此，旋冀机便可以在驾驶员的操纵下安全滑翔着陆。即便是在飞行员无法操纵、旋翼机失去控制的特殊情况下，飞机也会像降落伞一样降落，虽然也是粗鲁地着陆，但不会有秤陀落地的情形。

直升飞机还具有自转下沿安全着陆的能力。但是其旋冀需要从动态状态向旋转状态过渡，这种过渡失去了一定的高度。假如飞得不够高，直升机可能来不及过渡到地面。旋翼飞机自身处于自转状态，不需要任何转换，因此也就不会有这种高度的限制来实现安全转换。

空中特征

因为旋翼机的旋翼是没有动力的，所以它不会因为动力驱动的旋翼系统而产生很大的振动和噪声，也不会因为这种振动和噪声而导致旋翼、机体等的寿命缩短或增加乘员的疲劳。旋翼飞机用动力驱动螺旋桨，显然影响很小。

此外，旋翼机有一个值得注意的特点，那就是其滑行距离大大小于起飞时沿飞行距离，甚至操作得当，能够在没有滑行的情况下就地着陆，只要有一块比旋翼直径大一点的区域，即使不够平坦，也不要紧，甚至可以在游艇的顶篷或甲板上着陆。《美国旋翼机训练手册》说：“旋翼机是所有飞机中稳定性最高的”。该机构可以自动调节，使机体具有良好的俯仰、滚转及速度稳定性。旋转桨盘与大惯性轮相似，旋翼无周期变距等变化。也因为旋翼机的旋翼安装角比直升飞机大一些，所以具有更好的陀螺效应，稳定性更高。旋翼飞行器的风阻很大，起飞时也喜欢有风。对于普通的旋翼机而言，风有利于旋翼的启动和加速旋转，可缩短滑行过程中的跳跃距离，当风速达到足够大时，普通的旋翼机也可垂直起飞。

起降方式

一个类别是需要滑行起飞，这个类别比较简单，有很多种。另外一类是可垂直起飞，其起飞方式有三种：一种是带动力的旋翼；二是预转旋翼，并使之达到正常飞行速度的-定倍，然后突然将离合器分离，同时使旋翼桨叶变距，获得较大的升力跳跃；三是利用小型尖端旋翼推动旋翼旋转，提供升力，以实现垂直起飞，这一垂直起飞过程一般由自动程序控制完成，性能较好，但价格相对低廉。

因为没有尾梁，没有尾部传动系统和减速器自动倾斜装置，大多数旋翼机也没有主旋翼传动系统，主减速器等等，所以结构简单，不但价格便宜，而且故障率也低。而且使用和维护简单方便。费用要求也很低。

旋翼飞机虽然年代久远，但却是一种正在蓬勃发展的年轻飞机，它好用、安全、方便，这使得它在未来的飞机家族中仍然占有一席之地。

布置和零件

旋翼飞机最基本的部分是机身，发动机，旋翼系统，推进器，尾翼和起落架。为提高性能，如提高飞行速度等，也可选用机翼等部件。

机体是所有其它部件的连接件，其结构可采用焊接管、金属片、复合材料、单管栓接或混合结构形式，机体最大强度重量比为碳纤维材料或焊接管结构。引擎为前飞提供不依赖于飞行中的旋翼系统的动力，而为地面上的旋翼桨预转提供动力。

随著旋翼机的发展，各种发动机都有了很大的发展。汽车，船舶，航空发动机均可用于为娱乐，运动等用途开发的旋翼机，而需获得适航证书的旋翼机，则须安装经国家主管部门认证的发动机。引擎可为活塞式或涡轮机式。旋翼系统主要为旋翼机提供升力和操纵，常采用全铰接，半刚性跷跷板式。现代旋翼机由于不需要反转矩装置，所以主要采用单旋翼结构。

旋翼机上惯用2或3个桨叶，广泛用于直升机的负扭桨上，对旋翼机来说，没有太大的优势，所以在旋翼机上经常使用无扭转或正扭转桨叶。个别国产小型旋翼机通常采用旋翼系统，它能与桨毂桨叶一起扭动，也可以采用总距操纵来改变旋翼桨叶的俯仰角。若带总距操纵桨叶，并有足够的惯量，则可实现旋翼跳跃。旋翼飞机的螺旋桨可以是拉进式或推进式，即螺旋桨可以安装在机身的头部或尾部。早些时候，旋翼机是由螺旋桨牵引式固定翼飞机改装而来，用旋翼代替固定翼。翼型或固定翼与旋翼组合使用。推进型布局避免了螺旋桨上的方向舵和平尾，具有更好的操纵性能，飞行员也有更好的视野。但在整体设计中应充分考虑推进器的布置方式，因为推进器受机体的影响，其工作效率会降低。

与定翼飞机一样，旋翼机的尾部平面包括垂尾和平尾，提供了俯仰和偏航方向的稳定和操纵。有些旋翼机，尤其是在封闭式驾驶舱中，航向稳定性较差，必须安装垂尾来补偿航向稳定性。因垂尾面积为桨叶面积。因为旋翼桨叶的倾斜边界和着陆俯仰角度限制了旋翼机的垂尾面积，因此很多旋翼机都设计有多片垂直安定面和方向舵。如采用推进式螺旋桨布局，则螺旋桨上的平尾和垂尾利用效率较高，尤其是当旋翼机的起降速度较低时。

举例说明

VZ1型旋翼机

VZ—1型直升旋翼机是由美国希勒公司在上世纪50年代为美国陆军开发的一种旋翼机，绰号“波尼人”。飞机在1957年11月进行了第一次试飞，最后由于技术问题取消了。VZ1型旋翼机配备了一个强大的反转式涵道风扇，安装在一个可以携带飞行员的平台上。驾驶员需要通过摆动身体将平台朝预定的方向倾斜，从而使飞机朝着期望的方向飞行。尽管这类飞行器看上去很有特色，但它的长距离飞行效果却非常糟糕。旋翼机的最大飞行速度仅为每小时26千米，而且操作起来也十分困难。在同一时期，一些单人喷气机也存在同样的问题，但是由此衍生出了一种对未来导弹武器至关重要的技术——小型涡轮喷气发动机。

XC142旋翼机

XC-142是20世纪60年代美国研制的实验型倾转旋翼机，由美国陆军、海军和空军三军联合研发，由于技术原因最终于1967年退役。XC一142型旋翼机能装载32名士兵、4台发动机和5台螺旋桨(4个推进螺旋桨和1个机尾的姿态控制螺旋桨)，完全交叉连接，因此，只要有另外一台发动机运转，5台螺旋桨就能转动，尽管动力可能不足。螺杆式千斤顶用于XC一142旋翼机控制机翼的倾斜，运动平稳，但十分缓慢。美国空军在XC1142旋翼机上执行任务。

一大批试验项目，包括空运、空投、沙漠、陆地、航母、搜救、载具等。XC1142旋翼机最大的缺点是其可靠性差，机翼类似门板，受侧向风影响过大，发动机的差动推力控制不够灵敏。