第 1章飛行原理

第 1.1節(jié)垂直飛行概述
1.1.1垂直起降和短距離滑跑起飛飛行器（V/STOL）
垂直起降和短距離滑跑起飛飛行器是指具備垂直起降或短距離滑跑起飛和著陸的飛行器，英文縮寫為 V/STOL。這種飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)原理主要側(cè)重于在低速前飛時(shí)升力的產(chǎn)生，對(duì)于任何飛機(jī)來說，其實(shí)都可以通過增加機(jī)翼面積的方式來實(shí)現(xiàn)低速起飛和著陸。但這不是我們要敘述的 “短距離滑跑起飛飛行器 ”，因?yàn)檫@樣的話其巡航性能將受到影響。因此，我們所指的 “短距離滑跑起飛飛行器 ”具有一些特殊的裝置以實(shí)現(xiàn)低速度時(shí)產(chǎn)生升力。“升力 ”是指飛行中為保持飛行器在空中飛行所需的垂直向上的力，它也可能是常規(guī)的垂直向上的力和前飛所需的推進(jìn)力的合力。
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)重量較小，它的應(yīng)用使得該種飛行器得到了迅速的發(fā)展，其推力重量比也超過了 1。
1.1.2垂直起降和短距離滑跑起飛飛行器的種類
對(duì)于垂直起降和短距離滑跑起飛的飛行器，產(chǎn)生過許多的設(shè)計(jì)思想，大多數(shù)的設(shè)計(jì)都著重突出如何克服飛行器前飛速度的限制。這種限制主要來自于當(dāng)前飛速度超過 200節(jié)（kts）時(shí)，后退槳葉氣流流過旋翼槳葉表面而導(dǎo)致旋翼失速。
a)自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)（AUTOGYRO）
這是世界上最早的可飛行的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼飛行器（Ciera C4—1923年），機(jī)上裝有常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳用于產(chǎn)生前進(jìn)力以及一個(gè)無動(dòng)力可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)翼。它不是一種直接垂直起降的飛行器，它需要一定的前飛速度來產(chǎn)生升力。前飛時(shí)槳盤向后傾斜，升力方向向上。這種飛行器的最初設(shè)計(jì)構(gòu)想是為了在低前飛速度時(shí)提供較好的安全性。
b)直升機(jī)（HELICOPTER）
自 1937年第一次試飛成功以來，直升飛機(jī)成為應(yīng)用最廣泛的垂直起降和短距離滑跑起飛的飛行器，它是第一種可以垂直起降的飛行器，同時(shí)也是最有效的可懸停的飛機(jī)。升力、前進(jìn)力、操縱完全由旋翼系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，屬于低速飛行器。
c)復(fù)合飛機(jī)（COMPOUND AIRCRAFT）
復(fù)合飛機(jī)是直升機(jī)和固定翼飛機(jī)的綜合體，在前飛狀態(tài)時(shí)，升力由機(jī)翼產(chǎn)生，旋翼卸載，因而可以產(chǎn)生較大的前飛速度，通常還可以通過使用螺旋槳或發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣產(chǎn)生更大的前動(dòng)力。
d)傾斜翼飛機(jī)（TILT WING）
傾斜翼飛機(jī)是將螺旋槳 /旋翼整體旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度可以達(dá)到 90度而機(jī)身仍保持水平，使處于螺旋槳 /旋翼氣流尾部的機(jī)翼不會(huì)發(fā)生失速。

1.1.3直升機(jī)的種類
a) 雙槳縱列式直升機(jī)這種直升機(jī)具有兩個(gè)主旋翼軸，分別安裝在機(jī)身的前端和后端，兩個(gè)旋翼軸的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，其反扭矩互相抵消。

b) 雙槳橫列式直升機(jī)同樣有兩個(gè)主旋翼軸，安裝在機(jī)身兩側(cè)，兩旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)不一定互相嚙合，且?guī)б欢ń嵌取?/p>

c) 共軸反槳式直升機(jī)兩個(gè)主旋翼上下安裝在同一個(gè)主軸上，由一臺(tái)或兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)主旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，可以互相抵消反扭矩，使機(jī)身不隨旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)。

d) 單旋翼直升機(jī)最多見的直升機(jī)是只有一個(gè)主旋翼軸系統(tǒng)，另外在機(jī)身后部與主旋翼不同平面內(nèi)安裝一尾槳系統(tǒng)用于平衡因主旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)引起的反扭矩，同時(shí)尾槳還可以用于實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的方向操縱。

1.1.4直升機(jī)類型的比較
單旋翼直升機(jī)是最常見的直升機(jī)，它的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)和制造簡(jiǎn)單，只需一套操縱系統(tǒng)和減速傳動(dòng)系統(tǒng)。但需要安裝尾槳來平衡主旋翼產(chǎn)生的反扭矩，且尾槳還要消耗一定的功率（通常懸停時(shí)占 8-10%，平飛 3-4%）。另一個(gè)缺點(diǎn)是尾槳安裝在遠(yuǎn)離飛行員的后部，存在受地面障礙物影響和容易傷人的危險(xiǎn)性。近年來 “涵道尾槳 ”和“NOTAR”裝置的應(yīng)用大大改善了上述兩個(gè)缺點(diǎn)。
共軸反槳式直升機(jī)由于兩個(gè)主旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，可以互相平衡反扭矩，另外由于采用的是兩個(gè)主旋翼從而減小了主旋翼槳葉尺寸；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和操縱變得相當(dāng)復(fù)雜，使重量增加。