20世纪,飞机升降时常因故障而失速,导致多人丧生。西班牙工程师谢巴于是发明了自转旋翼机试图解决这一问题。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”,1925年,谢巴在汉普郡芳白露皇家空军基地首次正式试飞。三年后,1928 年,谢巴亲自驾驶旋翼机用37分钟的时间成功横越英伦海峡。此后,英美一些公司开始制造旋翼机,用于搜索和测量。1936年12月,谢巴搭乘的民航机在伦 敦的克罗依登机场起飞时失速坠毁,他在这次空难中丧生。旋翼机虽然和直升机一样,都是依靠旋翼产生升力,但它不是直升机。旋翼机与直升机的最大区别是,旋翼机的旋翼不与发动机传动系统相连,发动机不是以驱动旋翼为飞机提供升力,而是在旋翼机飞行的过程中,由气流吹动旋翼旋转产生升力。
乍一看,旋翼机和直升机简直一模一样:它们头顶都有一副大直径的旋翼,在飞行中依靠旋翼的旋转产生升力。但是除去这些表面上的一致性,旋翼机和直升机却是两种完全不同的飞机。
旋翼机其实就是一种介于直升机和飞机之间的飞行器,它除去旋翼外,还带有一副螺旋桨以提供前进的动力,一般也装有较小的机翼在飞行中提供部分升力。旋翼机与直升机的最大区别是,旋翼机的旋翼不与发动机传动系统相连,发动机不是以驱动旋翼为飞机提供升力,而是在旋翼机飞行的过程中,由前方气流吹动旋翼旋 转产生升力,象一只风车;而直升机的旋翼与发动机传动系统相连,既能产生升力,又能提供飞行的动力,象一台电风扇。由于旋翼为自转式,传递到机身上的扭矩很小,因此旋翼机无需单旋翼直升机那样的尾桨,但是一般装有尾翼,以控制飞行。
在飞行中,旋翼机同直升机最明显的分别为直升机的旋翼面向前倾斜,而旋翼机的旋翼则是向后倾斜的。
需要说明的是,有的旋翼机在起飞时,旋翼也可通过“离合器”同发动机连系,靠发动机带动旋转而产生举力。这样做才能够缩短起飞滑跑距离,几乎以陡直地向上爬升,但还不能垂直上升,也不能在空中不动(即“悬停”)。等升空后再松开离合器随旋翼在空中自由旋转。
旋翼机飞行时,举力主要由旋翼产生,固定机翼仅提供部分举力。有的旋翼机甚至没有固定机翼,全部举力都靠旋翼产生。
由于旋翼机的旋翼旋转的动力是由飞机前进而获得。万一发动机在空中停车螺旋桨不转了,此时旋翼机据惯性继续维持前飞,并逐渐减低速度和高度,就在这高度下降的同时,也就 有了自下而上的相对气流,旋翼就能可自转提供升力。这样,旋冀机便可凭飞行员的操纵安全地滑翔降路。即使在行员不能操纵,旋翼机失去控制的特殊情况下,也会像降落伞-样的降落,虽然也是粗暴着陆,但不可能会出现类似秤陀落地的情况。
当然,直升机也是具备自转下沿安全着陆能力的。但它的旋冀需要从有动力状态过渡到自转状态,这个过渡要损失一定高度。如果飞行高度不够,那么直升机就可能来不及过渡而触地。旋翼机本身就是在自转状态下飞行的,不有必要进行过渡,所以也就没行这种为安全转换所需的高度约束。
由于旋翼机的旋翼是没有动力的,因此它没有由于动力驱动旋翼系统带来的较大的振动和噪音,也就不会因这种振动和噪音而使旋翼、机体等的使用落命缩短或增加乘员的疲劳。旋翼机动力驱动螺旋桨所造成的影响,显然小得多。
另外,旋翼机还有-个很可贵的特点,就是它的着陆滑跑距离大大地短于起飞沿跑距离,甚至操纵得好可以不滑跑就地着陆,只要-块比旋翼直径大一些的地方就可降落,即使不怎么平也不要紧,甚至可在旅游船顶篷或甲板上降落。
美国的旋翼机飞行训练手册说:“旋翼机的稳定性在所有航空器中最高”。它可自动调节,使机身拥有非常良好的俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性。旋转起来的旋转桨盘恰似个大惯性轮,且旋翼没有周期变距等变化。又由于旋翼视的旋翼安装角比直升机的要大些,所以具备比较好的陀螺效应,稳定性较高。
旋翼机的抗风能力较高,而且在起飞时,它还喜欢有风。对常规的旋翼机来说,风有利于旋翼的起动和加速旋转,可以缩短赵-它滑跑的跃离,当达到足够大的 风速时,一般的旋翼机也可以垂直起飞。一般来说,旋翼机的抗风能力强于同量级的固定翼飞机,而大体与直升机的抗风能力相当,甚至“在湍流和大风中的飞行能 力超出直升机的使用极限”。
旋冀机可分为两类,一类是需要滑跑起飞的,这种最简单,大量的是这一类。另-类是可垂直起飞的,其起飞方法有三种:一种是带动力驱动它的旋翼;第二 种是用预转旋翼并使其达到正常飞行转速的-定倍数,然后突然脱开离合器,同时使旋翼奖叶变距而得到较大的升力跳跃起飞;第三种则是由旋翼翼尖小火箭驱动旋 翼旋转而提供升力来实现垂直起非这种垂直起飞的过程,一般都是由自动程序控制来完成的。
旋翼机的性能价格比是很高的,它有许多宝贵性能,价格却比较便宜,约为同量级直升机的五分之-到十分之一,相当子-辆中等偏上的小汽车的价钱。前面所 提到的那种由小火筋驱动旋翼而垂直起飞,由汽油发动机和螺旋桨使其前-迄的“直升旋翼机”,其每磅有效载荷的价格也只有普通直升机中最便宜的三分之一。
由于旋翼机没有尾梁、没有尾传动系统及减速器自动倾斜器,绝大部分旋翼机也没有主旋翼传动系统、主减速器等,结构相对比较简单,所以不仅价格低,而且故障率也低。此外使用维护简单方便。所需费用也低。
旋翼机的驾驶比直升机容易得多。国外一些旋翼机-运行培训中心,对没有飞过任何机种的新手,一般是通过两天的训练和带飞即可放单飞,而对有过训练的人一天就行了。
旋翼机虽然古老,但它也是一种正在蒸蒸日上的年轻飞行器,其好用、安全、便利的特点,使其在未来的航空器家族中仍将占有一席之地。