旋翼飞行器概述

旋翼飞行器概述
摘要：本文针对旋翼飞行器进行了分类介绍，详细对以旋翼转动为动力来源的直升机、旋翼机的不同原理进行阐述，并比较两种机型的各自特点、优势和潜在的发展方向。

关键词：旋翼飞行器旋翼机直升机旋翼动力
从有翼飞行器谱系图可以看出，旋翼飞行器顾名思义就是装有旋翼主要靠旋冀产生升力作为主要动力来源的飞行器的总称，由于旋翼的构造特点及其动力学特性使得旋翼飞行器均具有固定翼飞行器所不能比拟的特性，如低空飞行，悬停，左右侧飞等。

旋翼飞行器包含：
（1）传统构形直升机（单旋翼、双旋翼）；
（2）复合式直升机（旋翼与固定翼相结合）；
（3）倾转旋翼式直升机；
（4）自转旋翼飞行器（简称旋翼机）；
前 3 种按照旋翼动力来分仍可列入为直升机范畴，所以说旋翼飞行器主要是直升机和旋翼机两个相互平行，独立发展的机种。

由于动力原理不同，两者在构造上也有很大区别：单桨直升机装有减速器及其传动机构，而旋翼机则没有因此构造比较简单；在飞行方式上两
者也明显不同，直升机能垂直起飞和着陆能在空中悬停，旋翼机则不能，它要在地面滑跑一小段距离才能起飞着陆。

现针对其各自特点对这两机种进行阐述。

1 旋翼机
1.1 旋翼机的基本原理
旋翼机是利用飞行时的相对气流吹动旋翼自转产生升力的旋翼飞行器，旋翼机的旋翼不是由发动机驱动的，而是靠迎面气流来吹动其旋转的，就像风车自转那样，所以不存在反作用力矩，也不需要设计尾扭矩平衡机构。

但是怎样才能产生气流来吹动其旋翼旋转呢？办法是在旋翼机前部装一个牵引螺旋桨或者在其后部装一个推进螺旋桨，由发动机带动螺旋桨来驱动旋翼机前进, 这样旋翼机与空气相对运动的结果就会有气流吹动旋翼了。

1.2 旋翼机的优势
第一是安全性能好。

第二是抗风性强。

第三是经济性好。

第四是用途广泛。

2 直升机
2.1 直升机的基本原理
直升机是依靠发动机驱动旋翼产生升力和纵、横向拉力及操纵力矩，能垂直起落的航空器。

直升机装有一副或几副类似于大直径螺旋桨的旋翼，旋翼安装在机体上方近似于垂直的旋翼轴上，由动力装置驱动能在静止空气和相对气流中产生向上的升力。

旋翼还可以在自动倾斜器的操纵下产生各个方向的水平分力。

因此，直升机既能垂直升降、空中悬停，又能向前后左右任一方向飞行。

当发动机在空中停车时，直升机可利用旋翼自转下滑，安全着陆。

由于直升机具有垂直起降能力，不需要专用的机场跑道，能长时间在空中悬停和任意方向飞行，使得它在民用和军用方面获得了广泛的应用。

2.2 直升机的优势
因为直升机具有其他交通运输工具所难于比拟的优点，能实现从花园草坪或楼顶平台垂直起降，快速飞行，并直接到达目的地的门一门服务，以避免机场、航路拥挤和航班延误带来的不便，可最大限度地节省时间。

同时，高速公路拥挤不堪的状况也将成为推动公务直升机销售的一个重要因素。

2.3 直升机的发展方向
民用直升机的发展今后将更重视强调安全、可靠、经济、舒适。

军用直升机的发展方向代表了直升机未来的发展方向，主要从以
下这几个方向发展：
（1）隐身功能：要求具备雷达隐身、红外隐身、目视隐身和声响探测隐身的性能；
（2）旋翼系统：复合材料桨毂和桨叶，同时要求桨叶具有更先进的气动外形；
（3）复合材料：复合材料在整机结构上的广泛采用；
（4）一体化设计：一体化设计技术包括技术集成、系统集成和过程集成。

实现各专业技术的渗透、综合和融合，使总体性能达到最优；
（5）生存能力：要求具备更强的战场生存力，包括抗弹击和耐坠毁要求。

（6）维修性：采用视情维修体制以降低维修时间，提高出勤率和降低费用。

3 结语
在过去70 多年中，许多航空学科的持续发展使得旋翼飞行器在性能、升力、巡航效率和可靠性方面有很大的提高。

旋翼效率的不断改进已使旋翼飞行器的有效载重量大大超过其本身的空重，特别是与旋翼有关的空气动力限制问题。

计算机辅助设计和制造的出现和重量轻的新型复合材料的使用极大地改善了设计条件。

现在的旋翼飞行器已是一种安全、可靠和用途广泛的飞行器，它将继续是人类现代生活中必不可缺的工具，要再提高速度，则受到发动机功率、结构振动和载荷的限制。

旋翼飞行器具有垂直起降、悬停、低速贴地飞行和机动性好的独特优点，起到飞机所无法替代的作用，未来旋翼飞行器的发展主要是提高升力、增大飞行速度和航程以及从振动、噪声、安全可靠上作重大改善，以取得高收益和用户的信赖。

参考文献
[1] 魏丽文. 四旋翼飞行器控制系统设计[ D]. 哈尔滨工业大学，
2 010.
[2] 杨成顺. 一种通用微型飞行控制器设计[D]. 南京航空航天大学，2 0 0 9.。