什么样的旋翼机不适合无人机设计？先看看它是如何飞行的

本篇文章1976字，读完约5分钟

作者:作者是无人机方向模型和算法的博士生。本文来源于智湖无人机城堡。

旋翼机和旋翼机通常不是同一个概念。如果我们看一下汉语词汇的构成，旋翼机和旋翼机的区别应该在名词的后面:一个是“机器”，另一个是“飞机”，但更多的区别是在前面的单词“旋翼”。

“旋翼机”包含许多类型的飞机。一般来说，结构中带有旋翼的飞机包括在这一类中，如直升机、旋翼机、倾斜旋翼机、复合直升机、abc(先进桨叶概念)旋翼机等。

如上图所示，x-50a蜻蜓旋翼/机翼转换旋翼飞机可以完全从直升机模式转换到固定翼模式，其飞行速度接近亚音速。

而“旋翼机”在中国通常被称为“旋翼机”。除非以后另有说明，它们代表相同的概念，即本文主要涉及的飞机类型，而本文将不涉及其他类型的旋翼飞机。

这种“概念混淆”经常给研究者和行业从业者带来很多麻烦。例如，当人们谈论飞机很长一段时间，他们都使用相同的术语，但最后他们发现他们谈论的不是同一件事。

大多数爱好者甚至实践者可能陷入的误解是将旋翼机与直升机混淆。它们在外观上非常相似，例如，上面两张图片中显示了不同的型号。

许多媒体在报道相关事件时经常使用错误的术语。例如，上图是“美国邮差乘直升机降落在华盛顿国会山”新闻中使用的插图，去年在许多主流网络媒体上都可以看到。这架飞机显然是一架旋翼机，而不是直升机。事实上，直升机的驾驶环境和操作难度比旋翼机要残酷得多。

卡塞尔先生将从两者的比较中解释旋翼机的飞行和操作原理。

|结构原理

直升机飞机结构最明显的特征是主旋翼和尾旋翼(或尾导管)。尾桨非常直接地提供飞机的偏航姿态转换力矩。

主转子的机械结构复杂，一般称为“主转子系统”。虽然在过去的两年里，副翼和贝尔-希尔勒被抛弃，采用了电子稳定，但它仍然包括变桨距控制输入(周期变桨距、全桨距控制)、斜盘结构和基本传动装置等。

直升机的主旋翼能够充分提供飞机所需的升力，并通过tpp控制提供俯仰和滚转方向的姿态力矩，因此主旋翼的叶尖速度快，载荷大。

从上图可以看出，旋翼机的结构主要包括

1.自旋转转子

2.推进装置(如螺旋桨推/拉和喷气推力)

3.后舵。

与直升机的主旋翼不同，旋翼机的推进装置提供前向飞行动力，自旋转旋翼在飞行过程中不与动力部分连接(有些旋翼机采用旋翼预旋转技术)，而是通过相对来流自动旋转。自旋转转子向后倾斜以提供升力。方向舵用于控制偏航姿态。

|优势和劣势优势

1.就乘坐舒适性而言，直升机中有许多旋转部件，尤其是旋翼转速和载荷很高，这就造成了机身的紊流和舱内的噪声。旋翼机更稳定，在水平飞行时噪音更小。

2.旋翼机旋转旋翼的叶尖速度较低，因此不容易发生前桨叶的冲击失速，可以大大提高前向飞行速度，并且不需要平衡反扭矩的尾旋翼。

上图为卡特直升机(carter Copter)，这是卡特公司在美国宇航局项目合同中开发的一种高速旋翼机。最大水平飞行速度达到640公里/小时(海平面)和960公里/小时(高度= 13500米)。

3.旋翼机主旋翼没有复杂的铰链结构，自转旋翼结构简单，整机结构也很简单，控制方式直接，易于操作和制造。这也是旋翼机在人群中很常见的一个重要原因。

自卑

旋翼机的优势确实非常明显，但就像世界上的一切一样，完美只属于上帝，其他事物也有缺点。

1.定点悬停能力

旋翼机没有定点悬停能力。原因很简单。直升机具有定点悬停，因为主旋翼提供的升力完全等于整个机器在垂直方向上的重力。然而，旋翼机的自旋转旋翼不能提供与整架飞机的重力相等的升力，它需要借助推动装置提供向前的飞行速度，以便获得更多的来流。因此，所有垂直悬停的场合对他们都不可用。

2.垂直起落能力

与直升机和多旋翼飞机相比，旋翼机没有任何优势。

你可能已经注意到旋翼机的底部经常需要一些轮子(如果它在海上起飞，需要气垫)。

旋翼机一般采用旋翼预旋技术。起飞前，先用简单的传动装置驱动转子，然后在起飞前用离合器切断传动环节。因为旋翼本身不承受整个机身的载荷，所以它不具备定点垂直起降能力。

旋翼机一般采用鹞式跳跃或超短起飞。当它着陆时，它需要一个大于旋翼直径的地方来实现点着陆，而不是垂直着陆，但幸运的是，它不需要一个特殊的机场。

3.机动性

与直升机相比，旋翼机的机动性仍然相对较弱。

直升机的机动性来自于主旋翼升力在各个方向的快速变化，这就是足够的力和足够的速度！然而，自旋转转子不与电源连接，这不能提供快速机动所需的转子扭矩。

旋翼机目前主要用于载人飞机设计。

小型无人机的飞行线速度普遍较低，而叶尖速度也很低，因此大型飞机不存在很多问题。然而，小型无人机更注重飞机的稳定性、垂直起降能力和悬停能力，因此目前没有定点悬停和垂直起降能力的旋翼机不是无人机设计的最佳选择。然而，随着有人驾驶的自动飞机的到来，人们真的不知道未来会有许多很酷的自动旋翼机飞行器。