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旋翼产生升力

更新日期:2019/1/22来源:上海航宇科普中心

       旋翼产生升力的概念并不新鲜,中国儿童玩竹蜻蜓已经有 2,000 多年了,西方也承认流传到西方的中国竹蜻蜓是直升机最初的启示。多才多艺的达·芬奇在 15 世纪设计了一个垂直的螺杆一样的直升机,不过没有超越纸上谈兵的地步。1796 年,英国人 George Cayley 设计了第一架用发条作动力、能够飞起来的直升机,50 年后的 1842 年,英国人 W.H. Philips 用蒸气机作动力,设计了一架只有 9 公斤重的模型直升机。1878 年,意大利人 Enrico Forlanini 用蒸气机制作了一架只有 3.5 公斤重的模型直升机。1880 年,美国发明家托马斯·爱迪生着手研制用电动机驱动的直升机,但最后放弃了。法国人 Paul Cornu 在 1907 年制成第一架载人的直升机,旋翼转速每分钟 90 转,发动机是一台 24 马力的汽油机。Cornu 用旋翼下的“舵面”控制飞行方向和产生前进的推力,但 Cornu 的直升机的速度和飞行控制能力很可怜。

30 年代德国的 FW61直升机,被纳粹用作宣传纳粹“优越性”的工具 / 德国 FL282 应该是第一架量产型直升机,在二战期间产量达到近 1,000 架,用于德国海军,不过没有对战斗造成什么影响。

这是 FL282 的近容39-40 Sikorsky VS300 直升机是现代直升机的“老母鸡”,奠定了现代直升机最常用的尾桨布局 / 尽管贝尔飞机公司在 37 年才开张,45 年的贝尔 47 是第一种量产的实用型直升机,在朝鲜战场就广泛用于伤员救护、侦察、炮兵指引等,从长津湖突围的美国海军陆战队 1 师如果不是贝尔 47 帮助在峡谷上架轻便桥,就没有今天吹牛的本钱了。

 直升机能够垂直飞起来的基本道理简单,但飞行控制就不简单了。旋翼可以产生升力,但谁来产生前进的推力呢?单独安装另外的推进发动机当然可以,但这样增加重量和总体复杂性,能不能使旋翼同时担当升力和推进作用呢?升力-推进问题解决后,还有转向、俯仰、滚转控制问题。旋翼旋转产生升力的同时,对机身产生反扭力(初中物理:有作用力就一定有反作用力),所以直升机还有一个特有的反扭力控制问题。

没有一定的反扭力措施,直升机就要打转转 / 尾桨是抵消反扭力的最常见的方法直升机抵消反扭力的方案有很多,最常规的是采用尾桨。主旋翼顺时针转,对机身就产生逆时针方向的反扭力,尾桨就必须或推或拉,产生顺时针方向的推力,以抵消主旋翼的反扭力。