第 1章飛行原理(lǐ)

第 1.1節垂直飛行概述
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(jù)備垂直起降或短距離滑跑起飛和着陸的飛行器，英文(wén)縮寫為(wèi) V/STOL。這種飛行器的空氣動力學(xué)原理(lǐ)主要側重于在低速前飛時升力的産(chǎn)生，對于任何飛機來說，其實都可(kě)以通過增加機翼面積的方式來實現低速起飛和着陸。但這不是我們要叙述的 “短距離滑跑起飛飛行器 ”，因為(wèi)這樣的話其巡航性能(néng)将受到影響。因此，我們所指的 “短距離滑跑起飛飛行器 ”具(jù)有(yǒu)一些特殊的裝(zhuāng)置以實現低速度時産(chǎn)生升力。“升力 ”是指飛行中(zhōng)為(wèi)保持飛行器在空中(zhōng)飛行所需的垂直向上的力，它也可(kě)能(néng)是常規的垂直向上的力和前飛所需的推進力的合力。
燃氣渦輪發動機的相對重量較小(xiǎo)，它的應用(yòng)使得該種飛行器得到了迅速的發展，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
對于垂直起降和短距離滑跑起飛的飛行器，産(chǎn)生過許多(duō)的設計思想，大多(duō)數的設計都着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前飛速度超過 200節（kts）時，後退槳葉氣流流過旋翼槳葉表面而導緻旋翼失速。
a)自轉旋翼機（AUTOGYRO）
這是世界上最早的可(kě)飛行的旋轉機翼飛行器（Ciera C4—1923年），機上裝(zhuāng)有(yǒu)常規的發動機和螺旋槳用(yòng)于産(chǎn)生前進力以及一個無動力可(kě)以自由轉動的機翼。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産(chǎn)生升力。前飛時槳盤向後傾斜，升力方向向上。這種飛行器的最初設計構想是為(wèi)了在低前飛速度時提供較好的安(ān)全性。
b)直升機（HELICOPTER）
自 1937年第一次試飛成功以來，直升飛機成為(wèi)應用(yòng)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(kě)以垂直起降的飛行器，同時也是最有(yǒu)效的可(kě)懸停的飛機。升力、前進力、操縱完全由旋翼系統來實現，屬于低速飛行器。
c)複合飛機（COMPOUND AIRCRAFT）
複合飛機是直升機和固定翼飛機的綜合體(tǐ)，在前飛狀态時，升力由機翼産(chǎn)生，旋翼卸載，因而可(kě)以産(chǎn)生較大的前飛速度，通常還可(kě)以通過使用(yòng)螺旋槳或發動機噴氣産(chǎn)生更大的前動力。
d)傾斜翼飛機（TILT WING）
傾斜翼飛機是将螺旋槳 /旋翼整體(tǐ)旋轉，旋轉角度可(kě)以達到 90度而機身仍保持水平，使處于螺旋槳 /旋翼氣流尾部的機翼不會發生失速。

1.1.3直升機的種類
a) 雙槳縱列式直升機這種直升機具(jù)有(yǒu)兩個主旋翼軸，分(fēn)别安(ān)裝(zhuāng)在機身的前端和後端，兩個旋翼軸的葉片轉動方向相反，其反扭矩互相抵消。

b) 雙槳橫列式直升機同樣有(yǒu)兩個主旋翼軸，安(ān)裝(zhuāng)在機身兩側，兩旋翼轉動不一定互相齧合，且帶一定角度。

c) 共軸反槳式直升機兩個主旋翼上下安(ān)裝(zhuāng)在同一個主軸上，由一台或兩台發動機驅動。兩個主旋翼轉動方向相反，可(kě)以互相抵消反扭矩，使機身不随旋翼轉動。

d) 單旋翼直升機最多(duō)見的直升機是隻有(yǒu)一個主旋翼軸系統，另外在機身後部與主旋翼不同平面内安(ān)裝(zhuāng)一尾槳系統用(yòng)于平衡因主旋翼轉動引起的反扭矩，同時尾槳還可(kě)以用(yòng)于實現直升機的方向操縱。

1.1.4直升機類型的比較
單旋翼直升機是最常見的直升機，它的主要優點是設計和制造簡單，隻需一套操縱系統和減速傳動系統。但需要安(ān)裝(zhuāng)尾槳來平衡主旋翼産(chǎn)生的反扭矩，且尾槳還要消耗一定的功率（通常懸停時占 8-10%，平飛 3-4%）。另一個缺點是尾槳安(ān)裝(zhuāng)在遠(yuǎn)離飛行員的後部，存在受地面障礙物(wù)影響和容易傷人的危險性。近年來 “涵道尾槳 ”和“NOTAR”裝(zhuāng)置的應用(yòng)大大改善了上述兩個缺點。
共軸反槳式直升機由于兩個主旋翼轉動方向相反，可(kě)以互相平衡反扭矩，另外由于采用(yòng)的是兩個主旋翼從而減小(xiǎo)了主旋翼槳葉尺寸；缺點是結構和操縱變得相當複雜，使重量增加。