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飞翔之梦

2023-07-30王蓓

农村青少年科学探究 2023年4期
关键词:西科斯基旋翼机固定翼

起源于公元前500 年的竹蜻蜓,陪伴了无数孩子的童年,也承载了很多人飞向天空的梦想。

对许多人来说,固定翼飞机并不陌生。旋翼机则不常见。

介于直升机和固定翼飞机的中间产物——“旋翼飞机”,在二十世纪初占据了主流。

这样的飞机实现了一定程度的垂直起降,但它仍需要滑跑。

伊戈尔·伊万诺维奇·西科斯基改进了机尾小旋翼,完美抵消了主翼的扭矩,彻底解决了直升机在空中打转的难题。

1939 年9 月14 日,西科斯基的直升机升空了,它具有良好的操控性和安全性,成为世界上第一架实用的直升机。

应对横向漂移最初级的办法是把主旋翼的旋转轴稍作倾斜,使得主旋翼产生一定的水平分量来抵消尾桨的横向推力。不过这并不能完美解决问题,当飞行工况变化或者有侧风时,仍会发生横向漂移。

当直升机向前飞行时,前行桨叶与气流相向而行,后行桨叶则顺着气流的方向向后运动,如果不对刚性旋翼做出处理,则直升机将发生侧倾甚至倾覆。

除了升力之外,前飞的直升机旋翼叶片也会受到周期性的阻力影响,产生严重的交变应力,使得翼根疲劳断裂。旋翼运动的复杂程度远不止于此,在实际工作中,旋翼的挥舞和摆振也有相互的影响。

有了自动倾斜器,人们便可通过巧妙的设计实现对每个叶片的控制,从而解决桨叶前行时的升力不平衡问题。

当直升机在无风的环境下飞行时,如果从右侧突然吹来了一阵风,前半部分桨盘的升力将由于相对风阻的增加而提高,后半部分则会降低,直升机将会出现抬头。现实中,直升机会发生向右滚转,而非俯仰,这便是陀螺进动效应。

不同类型的旋翼机在设计时有着各种各样的考虑,不过他们的目标都是提高飞行效率、增强飞行稳定性以及降低操控难度。

常见的方案是采用两个主旋翼来规避单旋翼带来的问题。

今天,许多雄心勃勃的公司已研制出令人惊叹的垂直起降飞行器,人们依赖旋翼机自由出行的梦想快要实现了。

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