自轉旋翼機
航空器專題 | ||||||||||||||||||
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| 單純利用空氣浮力（浮升器） | ||||||||||||||||||
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| 空氣浮力和空氣動力混合 | ||||||||||||||||||
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| 單純利用空氣動力 | ||||||||||||||||||
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| 其他 | ||||||||||||||||||
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自轉旋翼機（英語：gyrocopter）又稱自旋翼機（autogyro）或簡稱旋翼機（gyroplane），是旋翼航空器的一種，介於固定翼飛機和直升機之間。自旋翼機大多以螺旋槳提供前進動力，用尾舵控制飛行方向，稍有傾斜的主旋翼並沒有動力裝置驅動，僅依靠前進時的相對氣流吹動旋翼自轉以產生升力。
自旋翼機並不能像直升機那樣垂直起降和懸停，而是必須像固定翼飛機一樣依靠跑道滑跑加速才能起飛，只不過起飛降落所需的距離都很短。但如果採用能夠把引擎切換到旋翼的設計，起落距實際為零的零距離起落（雖然可以原地起落不需跑道的，但仍然要在原地向前上下方傾斜起飛降落）。自旋翼機的結構相對簡單，安全性亦較好，一般用於旅遊或體育活動。[1]
但在傳統上空軍或航空公司等較專業的航空單位較少使用旋翼機，但近年出現了可以把動力從前進的螺旋槳轉向旋翼的新機型，結果也有更多人使用來交通或遊樂，甚至有像警察巡邏等任務或一部分企業內部運輸使用。由於其低廉的成本（相較直升機而言），近年來軍隊也開始重新使用[2]。
歷史
歷史上有正式記載的第一次自旋翼機飛行是於1923年1月9日，該自旋翼機由西班牙胡安·德拉謝爾瓦設計。
飛行原理
自旋翼機通常由發動機驅動的獨立水平螺旋槳產生推進力升空和前進。正常飛行時自旋翼機的旋翼被前進時的相對氣流吹動而自旋，從而產生將機身維持在空中的升力。由於原理上就像是一個橫放的風車，所以最初發明時也被稱為風車飛機。
這種航空器雖然尺寸小，但飛行時通常阻力比較大，速度較慢。不過飛行安全好，不會失速，在飛行時若發動機故障仍可以自旋滑翔降落。這是在旋翼航空器中獨有的安全特性。
由於旋翼在飛行時無動力驅動，自旋翼機無法像直升機一樣垂直上升和懸停，而必須像固定翼飛機一樣不斷向前飛才能產生升力。
雖然現在部分型號的自旋翼機，可以用離合器在起降時供應動力給主旋翼（預旋）使其短暫變成直升機，但還是需要清空前方的障礙物，起飛之後依然靠空氣作用力驅動。
和相似的直升機相比，旋翼機因為主動力向飛行方向，所以速度和油耗優於直升機，價格也較便宜，可以使用平地或航母甲板起降，而且駕駛比直升機容易，其執照很易考取。
缺點是即使採用能切換能力給旋翼垂直起降，仍然不像直升機多功能，例如不能懸停或倒飛，所以無法在極低空中懸吊的方式拯救傷者，如果以機降方式投放空降兵也較直升機危險。更不適合使用較小型的直升機場，如摩天大廈的天台直升機機場或普通可載直升機的軍艦的飛行甲板。
結構
自旋翼機的設計各種各樣，但是大多數設計的基本構成要素是相同的。一架具備基本功能的自旋翼機通常包括：機身，動力裝置，旋翼系統，尾翼和起落架五個部分。另外，還有一些部分是可選的，如機翼。[3]
機身
機身提供其他部件的安裝結構。基本的要求是具有很高的比強度。機身的常見材料是鋁合金管材和複合材料。
動力系統
動力裝置提供自旋翼機向前飛行的推力，在飛行時和旋翼系統獨立無關。
旋翼系統
旋翼系統提供自旋翼機飛行所必須的升力和控制能力。常見的是帶槳轂傾斜控制的蹺蹺板式旋翼,也可以採用全鉸式旋翼。
尾翼
起落架
起落架提供在地面上的移動能力，類似於固定翼飛機的起落架。常見為前三點式（tricycle）的或者是後三點式（conventional）。
機翼
機翼不是自旋翼機必須的組成部分，但是增加機翼可以提供額外的穩定性和升力，提高巡航速度。例如美國新研製的卡特旋翼機由於增加了附加的固定機翼，從而在性能上有較大的改進，可以達到較高的巡航速度和短距起降的能力。
操縱方式
主要的操縱方式是三種：周期變距杆（駕駛杆）、油門和方向舵腳蹬。輔助的操縱手段包括：水平尾翼操縱和旋翼總距操縱。
世界紀錄
| 年 | 飛行員 | 記錄類型 | 記錄 | 機型 | 附註 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1998 | 肯·沃利斯 | 爬升3000公尺的時間 | 7:20[4] | Wallis Type WA-121/Mc (G-BAHH) | |
| 2002 | 肯·沃利斯 | （飛行3公里的）速度 | 207.7km/h[5] | Wallis Type WA-121/Mc (G-BAHH) | 破世界紀錄的飛行員中最年長者 |
| 2015 | Donatella Ricci | 高度 | 8399公尺[6] | Magni M16 – Rotax 914 engine | |
| 2015 | Norman Surplus | 首次橫渡大西洋[7] | 5.3 km/h[7] | Autogyro MT-03
(G-YROX) |
2015-08-11 |
| 2015 | Paul A Salmon | 不著陸飛行距離 | 1653.0公里[8] | Magni M22-Missing Link II (N322MG) | 2015-11-10 |
影視形象
詹姆士·龐德系列電影《雷霆谷》中，詹姆士·龐德駕駛一架名為「Little Nellie」的自轉旋翼機追蹤惡魔黨基地。[9][10]
相關
參考資料
- ^ 謝礎, 賈玉紅, 黃俊, 吳永康. 航空航天技术概论 第2版. 北京航空航天大學出版社. 2008: 7. ISBN 978-7-81124-428-1.
- ^ 袁老師說歷史. 解放军“空中三蹦子”有多厉害？突击利器，名副其实的坦克杀手. 網易. 2023-06-03 [2023-11-11]. （原始內容存檔於2023-11-11）.
- ^ Rotorcraft Flying Handbook. FAA Manual. Aviation Supplies & Academics. 2001. ISBN 1560274042.
- ^ FAI Record ID #5346 – Autogyro, Time to climb to a height of 3000 m. Fédération Aéronautique Internationale (FAI). [2023-11-27]. （原始內容存檔於2013-12-03）.
- ^ FAI Record ID #7601 – Autogyro, Speed over a 3 km course. Fédération Aéronautique Internationale (FAI). [2023-11-27]. （原始內容存檔於2013-12-03）.
- ^ Bianchi, Simone. Donatella Ricci, record di volo con l'"autogiro". 8 November 2015 [2023-11-27]. （原始內容存檔於2016-06-04）.
- ^ 7.0 7.1 Norman Frank Surplus (GBR) (17629). www.fai.org. 2017-10-10 [2021-03-31]. （原始內容存檔於29 November 2020） （英語）.
- ^ "FAI Record ID #17745 – Autogyro, distance without landing 網際網路檔案館的存檔，存檔日期24 November 2015." Fédération Aéronautique Internationale (FAI). Retrieved: 22 November 2015.
- ^ 【誤導】102 歲前波音公司工程師皮特自製直升機影片？英國飛行員 Kenneth Wallis. Yahoo News. 2020年12月29日 [2024年3月17日]. （原始內容存檔於2022年11月28日）.
- ^ 007酷炫科技. 《How It Works 知識大圖解》中文版. No. 91 (希伯崙). 2022年4月: 29.
外部連結
- FAA旋翼機飛行手冊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 旋翼機論壇
- 卡特旋翼機網站 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 西班牙ELA航空公司 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
