皮特凯恩岛

会飞的ldquo风车rdquo自


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有这样一架飞机,它和直升机一样有着大大的旋翼,却又有着如固定翼飞机一般的尾翼,而且还有着像动力伞一样的螺旋桨……乍一看,你可能会认为这是一架直升机,但其娇小的身材、简单的构造却又和直升机的惯有风格背道而驰。事实上,这个家伙不是直升机,而是一架和前者有着本质区别的飞机——旋翼机。

旋翼机,顾名思义,是一种机翼可以旋转的飞机。和直升机一样,它们同属于旋翼航空器的范畴,头顶上都有的旋翼是大多数人误将旋翼机当成直升机的根本原因。事实上,旋翼机全称是自转旋翼机,是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。如果将直升机比做一台会飞的电风扇的话,那么自转旋翼机更像是一个会飞的风车。

与直升机的区别

虽然自转旋翼机在外形方面与直升机非常相似,但在原理和结构方面,旋翼机和直升机却有着本质的不同,而其中最大的不同就在于两种飞机看似相同的旋翼身上。

直升机的旋翼是直升机的唯一动力源,它既要提供升力,又要提供飞行时所需的动力,并且还要控制飞行的方向。因此,集诸多重任于一身的直升机旋翼以及相应的传动系统异常复杂,技术要求极高。

反观旋翼机,它头顶上大大的旋翼在飞行时是不和发动机传动系统相连的,旋翼的旋转完全依靠飞机前飞时相对气流的吹动和自身惯性的作用,就好像一个大大的风车,而且这个“风车”只为飞机提供飞行时所需的升力。由于自行旋转,旋翼机的旋翼传递给机身的扭矩很小,这样旋翼机也就无需直升机那样的尾桨来进行扭矩平衡。

另外,大多数旋翼机不能像直升机那样进行垂直起降,而必须像固定翼飞机一样经过滑跑才能起飞。但是,旋翼机的旋翼可以在起飞时通过离合器与发动机进行短暂的连接,虽然这不足以产生足够的升力来垂直起飞,但旋翼的主动旋转却可以有效地减少飞机起飞时的滑跑距离,甚至从一座房子的屋顶就可以完成起飞。

在飞行过程中,旋翼机只可以向前飞行,而且旋翼总是向后倾斜的;直升机则可以向任意方向飞行甚至空中悬停,旋翼的倾斜角度也随着飞行方向的变化而变化,这也是在飞行中区分两种飞机最直观的方式。

旋翼机优点多

旋翼机前飞时的动力来自于飞机后部的螺旋桨,它与旋翼机的发动机相连,旋转起来向后吹动空气,从而实现飞机的向前飞行。而且,自转旋翼机有尾翼,并且需要通过它控制飞行的方向。正因为此,旋翼机的操作十分简单。据报道,在国外一些旋翼机飞行培训中心,对没有飞过任何机种的新手,一般通过两天的训练和带飞即可放单飞,而对经过训练的人一天就足够了。

由于“旋翼+螺旋桨”的良好分工,旋翼机的动力系统十分简单,而且要求不高,一台较大排量的摩托车发动机就足以驱动一架小型旋翼机。也正是由于这个原因,旋翼机的制造成本十分低廉,价格约为同级别直升机的五分之一到十分之一。有媒体报道,在美国一辆中级轿车的钱就可以买一架轻型旋翼机。

最为重要的是,由于旋翼机的旋翼在飞行时只依靠自身惯性旋转,所以在遭遇发动机空中突然停车时,旋翼机飞行高度下降造成的上升气流会加速旋翼的旋转,从而补偿飞机损失的升力,旋翼机于是可以在没有动力的情况下平稳着陆,更高的安全性也是旋翼机的设计初衷。

目前,由于飞行速度、飞行高度有限,旋翼机主要用于搜索、旅游以及测量等。但在国外,凭借简单的构造、较短的滑跑距离、较高的安全性等,旋翼机备受人们的青睐,甚至经常会成为一些飞行爱好者DIY的对象。

旋翼机的历史

20世纪,飞机起降时常因故障而失速,导致很多恶性事故。年,西班牙工程师胡安·德拉·谢尔瓦(JuandelaCierva)突破了铰接转子叶片技术,于是发明了自转旋翼机,试图解决这一问题。

旋翼机之父:胡安·德·拉·谢尔瓦

旋翼机发展史

谢尔瓦开发的自转旋翼机虽然类似于直升机,但其转子并没有动力装置。当自转旋翼机通过单独的动力螺旋桨实现升空时,其转子是自动旋转的。旋翼靠飞机运动时激起气流转动,产生升力,使飞机失速时不会下坠,当时他的这个发明被新闻界称之为“风车飞机”。

年1月9日,谢尔瓦的C4型旋翼机在赫塔菲机场上进行了首次试飞。该机成功地爬升到米的高度飞行,随后安全降落在机场上。而在1月20日,C4号旋翼机就迎来了它的第一次挑战:在试飞中,旋翼机的引擎在空中停车。

年1月,谢尔瓦首次在西班牙成功驾驶自转旋翼机(C-4)

如果是一般飞机,很有可能就会因此失速坠落。不过,谢尔瓦的旋翼机本身的设计理念,就是为了杜绝这种悲剧。最终,失去动力的C4型旋翼机完好无损地降落在地面上,谢尔瓦的设计得到了完美的验证。

年,谢尔瓦建立了自己的自转旋翼机公司。年底开始交付皇家空军所属的“陆军直接支援作战学校”使用,共计12架,取名为“旋翼Ⅰ”。有一架C·30和另一架C·19还首次参加了在西班牙内战的实战考验。

C-19自转旋翼机

年9月18日,谢尔瓦亲自驾驶改良后的自转旋翼机飞行了25英里(40公里),以每分钟大约67.72米的速度从英国克罗伊登市(Croydon)出发,穿越英吉利海峡最终抵达巴黎附近的LeBourget机场。之后,谢尔瓦又在欧洲进行了一次全程英里(公里)的休闲飞行之旅,吸引了各地的人们。

年,美国航空业的飞行员阿罗德·皮特凯恩(HaroldPitcairn)与谢尔瓦商谈后成功地收购了其C-8型自转旋翼机,并将这款飞行器带到美国进行测试和评估。

C-8型自转旋翼机

年2月,皮特凯恩又购买了当时还有效的谢尔瓦发明及自转旋翼机的美国专利权,并成立了皮特凯恩-谢尔瓦自转旋翼机公司,授权该公司在美国进行生产。美国另一家航空公司Kellett也在美国生产自旋机。

年2月12日,《底特律新闻》在美国订购首架商用自转旋翼机。年4月8日,飞行员阿梅莉亚·埃尔哈特(AmeliaEarhart)驾驶自转旋翼机爬升到英尺(米)的高度,创造了自旋机飞行高度的世界纪录。

同年4月22日,皮特凯恩获得CollierTroph大奖-“航空业最伟大的成就奖,其(自旋机)价值在去年就已在实际使用中被证实”。当天在颁奖现场,皮特凯恩公司的老兵飞行员吉姆雷(JimRay)驾驶自转旋翼机降落在白宫的草坪上,接过时任总统赫伯特·胡佛(HerbertHoover)颁发的奖项后起飞离开,此举又为自转旋翼机吸引了更多的公众


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