逆风飞扬-旋翼机的升力原理

逆风飞扬——旋翼机的升力原理
作者李静波
一、航空界广泛流传了一个八十多年的幼稚谬论，就是不懂装懂、人云亦云，大量杜撰旋翼机的升力原理。

认为旋翼单纯是由阻力差驱动的；并认为旋翼机的螺旋桨和直升机的螺旋桨旋转方向相反。

下面，随便找一个目前流传的原理图，我们分析一下谬论之所在。

二、下面是取自模型中国bbs的旋翼机自旋原理图。

在图中，作者认为风都是从左吹向右方的。

蓝色退行的机翼产生向后和向上的反作用力（旋转力和升力）；红色前行的机翼迎角为负，除了有阻力外，不但不产生升力，还产生向下的压力！从作者的升力周期变化区图可知，此旋翼机必将发生左右倾斜、翻转、坠落。

这又与现实不符。

另外，此图还说明旋翼机的机翼必须以负迎角
安装，我认为这是不必要的。

还有，在此原理图中，蓝色翼稍退行的线速度应小于旋翼机的飞行速度。

这样，一个直径8米的旋翼机，当以30米/秒的速度飞行时，旋翼机的旋转角速度不会超过7.5弧度/秒，以区区2转左右的转速，怎能产生足够的升力呢？
三、最可气的是：人们认为直升机的旋翼是主动的正旋，旋
翼机的旋翼是被动的负旋。

我亲手做了一个竹蜻蜓的实验，负旋只能产生负升力！！！根本无法上天。

本座认为，旋翼机和直升机一样，同样是正旋。

四、鉴于现行的旋翼理论转速低，无法产生足够的升力。

本座根据现实，做了几个合理的假设：1、旋翼机翼稍的转速v远
远大于旋翼机飞行的速度V；2、旋翼机和直升机一样，都是正旋（向下扇空气来产生升力）；3、旋翼机、直升机和固定翼飞机具有同样的升力原理（流体力学）。

下面，我们就以机翼升力的风洞实验数据来推算旋翼机的升力原理。

五、数据参考：已知某飞机模型的翼面积为0.24平方米，风洞风速为20米、秒，空气的密度为1.225千克/立方米，测得在10度迎角下的升力为64.68牛顿，阻力为5.997牛顿。

则升力系数为1.10，阻力系数为0.102，升阻比为10.784。

下表，列出了此翼的升、阻、比。

角度-3 0 2 4 6 8 10 16 17 升系0 0.25 0.42 0.59 0.77 0.94 1.10 1.36 1.34 阻系.022 .026 .032 .042 .059 .079 .102 .179 .186 比0 9.62 13.1 14.0 13.1 11.9 10.8 7.60 7.20 从表中可以看出，机翼的升阻比远大于1。

六、在人们传统的观念中，误认为迎角就是翼面与水平线之间的夹角，这是不可饶恕的错误。

我认为：迎角就是以翼面静止为参考，风吹来的方向与翼面之间的夹角。

下图中迎角的表示方法显然是谬论。

例如，在旋翼机旋翼的旋转下，以旋翼的某一位置（比如翼稍）做参照系，则风速是旋翼机的运动速度V与翼稍的旋转速度v的矢量差。

当旋翼机失去动力也失去水平运动速度垂直坠落时，垂直向上的风与高速旋转的旋翼的速度之差，如果设计在失速范围内，旋翼机就能匀速平稳下降。

六、逆风飞扬。

上图中，大风吹过旋翼机的翼面时，机翼产生垂直于旋翼轴的轴
升力和平行于旋翼面的加速力。

因为旋翼有一个旋转自由度，机翼在加速力的作用下，迎风而上。

这就是逆风飞扬。

在第五节介绍机翼升力的时候，在合适的角度，升阻比一般都大于10，因此，上图中的远远大于阻力，并非我故意加长升力线。

从上图中，我们还可以看出：升力和合力之间夹角的余切值，就是升阻比。

Ctg4（度）=14.30 ；Ctg5（度）=11.43 ；Ctg6（度）=9.51 。

此角大于4度，也就是说，产生逆风飞扬的风翼角必须大于4度。

七、下图是机翼的另一面被风吹跑的原理图。

由于迎角几乎
已达170度左右，仅能产生少量的升力。

八、风速的矢量合成（上）运动是相对的。

随着旋翼的加速旋转，旋翼速度v不断增加，翼面上的传感器已经测出风速的大小和方向都在改变。

其规律遵从矢量合成原理。

合成的结果是：旋翼的线速度越大，机翼的迎角就变的越小，合成力的方向后移，直到与旋翼轴重合后，旋翼失去加速力。

设V=1，机翼运动时的迎风角按4度估算，机翼静止时的迎风角按16度估算。

则V/sin4=v/sin(16-4) ,得v=2.98。

也就是说：旋翼旋转的速度约为风速的3倍！同理，V=sin(180-16)/sin4=3.47.d 当风速（飞行速度）达到20m/s时，旋翼的速度就能达到60m/s;相对风速69.4m/s;升力提高到原来的12倍！
九、风速的矢量合成（下）机翼后行时，旋转的线速度与迎角之间的关系如下图所示。

还按八节的数据估算，此时，旋翼的最大速度为v=sin(180-16-4)/sin4=4.90 ;相对风速为V=sin16/sin4 =3.95 .当风速（飞行速度）达到20m/s时，旋翼的速度就能达到98m/s ！！！其实，60m/s、98m/s的转速仅仅是翼稍加速力为零时的状态，旋翼各段的加速力之和还是正的，旋翼平衡时翼稍的转速应该约在120米以上，估计为风速的6-8倍！！！具体数值还是让实践检验吧。

十、既然直升机和旋翼机都是正旋，那么，在失去动力时，直升机为什么不能像旋翼机一样平稳降落呢？原因是失去动力的直升机，发动机对旋翼产生了巨大的阻力，导致直升机转速迅速下降，失速坠落。

解决此问题的方法是让发动机通过离合器和旋翼相连，让失去动力的直升机迅速分开离合器，让高速运动的旋翼迅速进入自旋状态，抬高迎风角，就可以和旋翼机一样飘落了。

另外，直升机是主动正旋的，旋翼旋转方向和所扇动空气的旋转方向一致，因此，对机身产生了旋转转矩；而旋翼机的旋翼是逆风正旋的，和空气的旋转方向相反，旋转力矩自消。

十一、逆风飞扬，是航空界的重大发现。

在此基础上，我设计出了世界上超级安全的、优点最多的三合体飞机，将直升机、旋翼机、固定翼飞机的所有优点集中到了一起。

这样，我们就拥有了三种起飞方式和三种降落方式。

在空中，我们既可以悬停执行任务，又可以漫步欣赏风光，还可以以经济的效率高速飞奔。

如果在配以智能模式转换程序，将更趋完美，是未来家庭首选的交通工具。

十二、逆风飞扬，难道不是一个简单的物理力学计算题吗？这道题，会做的人何止千千万万，会做题，确实没有什么了不起。

其实，真正了不起的是我的思想、我的灵感和我对问题的捕捉能力，这才是世界上独一无二的。

机遇是为有心人准备的，不管人家是做梦获得的，还是意外发现的。

问题早就存在，为什么你就发现不了呢？
十三、我想造一架旋翼机，虽然是步千万人之后。

我搜遍了互联网，却找不到能让我明白的旋翼机原理。

于是，我横扫航空界之百年污秽，正本清源。

集体的力量虽然是强大的，但个人的能力是不可估量的。

赵括拥有一个40万大军的集体，又如何？诸葛亮一把琴，喝退吓退曹兵十万。

不识韩信，自刎乌江。

当今世界，过于夸大集体，贬低个人（自己）的思想是不可取的。

宇宙物理学家
超光速之父
李静波
2013年7月20日。