close
直升機(Helicopter)的主旋翼在空中快速旋轉時，相對氣流會給主旋翼一個反作用扭力的力矩，若不設法平衡掉這個扭力，直升機就會在空中打轉，不能向前直線飛行，也就無法進行俯仰(Pitch)、滾轉(Roll)、偏航(Yaw)的操縱。以不同的方式來平衡主旋翼的扭力，也因此直升機發展出幾個不同的構型。主要構型包括以下五種：
一、單主旋翼含尾旋翼式直升機
此構型直升機的主要特色就是機身上段裝有一具大直徑的主旋翼，機身後部裝有伸長於主旋翼直徑外的尾椼段，在尾椼段末端的垂直尾翼一側，裝有一具小直徑的尾旋翼。尾旋翼的旋轉面與主旋翼的旋轉面垂直。尾旋翼於旋轉時，所産生的推力或拉力會形成與主旋翼反扭力力矩方向相反的平衡力矩。故直升機就不會一直在空中打轉了，既能正常向前直線飛行，又能進行飛行三軸操控。
單主旋翼含尾旋翼式直升機的發動機透過一套傳動機構驅動主旋翼及尾旋翼。傳動機構通常由主減速齒輪箱、中段減速齒輪箱及機尾減速齒輪箱所組成。單主旋翼含尾旋翼式直升機最大的優點，就是結構簡單並易於操控。此構型的適用範圍較為廣泛，不僅適用於如最大起飛重量約2,000kg的歐洲直昇機(Eurocopter)AS-350松鼠式(Ecureuil)輕型直升機，也同樣適用於最大起飛重量約7,500kg的史考斯基(Sikorsky)S-70（軍用型為H-60）系列中型直升機，並且更適用於最大起飛重量達56,000kg的米爾設計局(MIL OKB)Mi-26重型直升機，值得一提的是Mi-26是目前全球最大的單旋翼構型直升機。
直升機的實用化，最早就是從單主旋翼含尾旋翼構型開始發展的。美國史考斯基飛機公司於1930年代研發的VS-300，既是採用單主旋翼含尾旋翼，且於1939年首次試飛成功，為世界上第一架實用化的直升機。自此型直昇機以後，史考斯基飛機公司在此基礎上發展出一系列龐大的商用S系列族系，並發展出軍用規格的型式，基本上此一系列直升機皆採單主旋翼含尾旋翼構型，航空界將該廠商的產品稱為“直昇機中的勞斯萊斯”，價位雖高但堅固耐用。另一家著名的直昇機廠商為貝爾直昇機(Bell Helicopter)，所生產的直昇機以AH/UH-1系列為主，其中UH-1系列並發展出銷售成績頗佳的商用機型212/412系列。而俄羅斯共和國的米爾設計局，也是以一系列單主旋翼含尾旋翼直升機而著稱於世的，所研發的Mi-26並創下直昇機載重記錄。
這些單主旋翼含尾旋翼不論在軍方或是在民間，使用範圍相當廣泛。如作戰、搜救、消防、採訪等許多用途。而且單主旋翼含尾旋翼構型的直升機數量，至目前為止約占全球直升機總數的70％左右，數量龐大。
而單主旋翼含尾旋翼直升機也並非完美無缺，此構型直昇機也有不少先天性的問題，而問題主要出現在尾旋翼上。因為尾旋翼不産生升力，只産生一定推力或拉力去平衡主旋翼的反扭力力矩並用於改變飛行方向，而浪費掉許多發動機輸出功率。此外尾旋翼在主旋翼和機尾渦流的氣動力不良環境內運轉，其產生的氣動力效率也比較低；並且暴露在外的尾旋翼葉片也不利於飛行安全，於起飛、降落及進行地貌飛行時容易與地面障礙物撞擊，因此造成飛安意外。而尾旋翼損毀所造成的直昇機飛安意外，最有印象的是2000年9月6日在台南麻豆附近進行一次河川搜救演習時，由空中警察隊所屬的一架歐直AS365N2海豚二式(Dauphin II)型警用直昇機支援參演，在進行搜救人員垂降作業時，發生發動機出力不足的狀況。因此而導致尾椼段的導扇式尾旋翼浸入水面而折斷，且因主旋翼的扭力導致機身失控旋轉後翻覆的意外。
航空器設計師爲改善尾旋翼，不斷攪盡腦汁想出讓此構型直昇機在飛行及操控上最安全的方式。在1970年代，法國歐直研發出將尾旋翼槳葉被包覆起來的導扇式尾旋翼，大幅提昇直昇機的飛行安全性。爾後於1980年代，美國麥道直昇機(McDonnell Douglas Helicopter)研發成功以發動機壓縮段的氣流導引至尾椼段末端的向量控制噴嘴，以抵消主旋翼的扭力的無尾旋翼型(NOTAR)直升機。
二、同軸雙旋翼式直升機
同軸雙旋翼式直升機的基本特徵為兩具完全相同尺寸的主旋翼，一上一下安裝在同一根主旋翼軸上，兩個主旋翼間保持一定的間距。兩具主旋翼的旋轉方向相反，因此所產生的的反作用扭力力矩可相互抵消，如此就不須要機尾旋翼作扭力抵消之用。而直升機的飛行三軸操控靠上下兩具主旋翼螺距的差動變化來完成。
此類構型的直升機主要優點是結構緊緻，整體外形及尺寸嬌小。也因無尾旋翼，故不需要於機尾裝置尾椼段，機身長度就可大幅縮短。因為有兩具主旋翼産生升力，每具主旋翼的直徑也可以縮短。機體的零組件就可緊緻的安排在直升機重心處，所以飛行時穩定性佳也利於飛行員操控。與單主旋翼含機尾旋翼直升機相比，其操控效率明顯提昇。此外同軸雙旋翼式直升機的氣動力對稱，其懸翔效率也比較高。同軸雙旋翼式直升機因主旋翼為同心雙軸，故航空界人士稱此構型直昇機為套軸式或共軸式(Co-Axial)。
有優點而相對的也有其先天性缺陷，其主要缺點是主旋翼操縱機構複雜，維修及保養不易。而且兩具主旋翼翼端不能太近，否則會發生撞擊造成飛安意外。
將同軸雙旋翼式構型的直升機發揮到極致的是俄羅斯共和國卡莫夫設計局(Kamov OKB)，卡莫夫設計局自早期的Ka-10單座輕型直昇機開始一系列的研發、生產。在民用直升機方面，其產品有Ka-26、Ka-126、Ka-226等一系列，因為同軸雙旋翼式構型產生的升力相當大，故可擔任重物吊掛任務。在軍用直升機方面表現不凡，Ka-25/27系列為俄國艦載反潛直升機主力機種，近年來研發的戰鬥直升機如Ka-50、Ka-52的強大火力與機動性則更令人矚目。
我國曾於1948年研發出“蜂鳥甲型”與“蜂鳥乙型”同軸雙旋翼式輕型直昇機，試飛結果相當成功，但可惜未能隨空軍第一飛機製造廠遷移而一併保存。
一、單主旋翼含尾旋翼式直升機
此構型直升機的主要特色就是機身上段裝有一具大直徑的主旋翼，機身後部裝有伸長於主旋翼直徑外的尾椼段，在尾椼段末端的垂直尾翼一側，裝有一具小直徑的尾旋翼。尾旋翼的旋轉面與主旋翼的旋轉面垂直。尾旋翼於旋轉時，所産生的推力或拉力會形成與主旋翼反扭力力矩方向相反的平衡力矩。故直升機就不會一直在空中打轉了，既能正常向前直線飛行，又能進行飛行三軸操控。
單主旋翼含尾旋翼式直升機的發動機透過一套傳動機構驅動主旋翼及尾旋翼。傳動機構通常由主減速齒輪箱、中段減速齒輪箱及機尾減速齒輪箱所組成。單主旋翼含尾旋翼式直升機最大的優點，就是結構簡單並易於操控。此構型的適用範圍較為廣泛，不僅適用於如最大起飛重量約2,000kg的歐洲直昇機(Eurocopter)AS-350松鼠式(Ecureuil)輕型直升機，也同樣適用於最大起飛重量約7,500kg的史考斯基(Sikorsky)S-70（軍用型為H-60）系列中型直升機，並且更適用於最大起飛重量達56,000kg的米爾設計局(MIL OKB)Mi-26重型直升機，值得一提的是Mi-26是目前全球最大的單旋翼構型直升機。
直升機的實用化，最早就是從單主旋翼含尾旋翼構型開始發展的。美國史考斯基飛機公司於1930年代研發的VS-300，既是採用單主旋翼含尾旋翼，且於1939年首次試飛成功，為世界上第一架實用化的直升機。自此型直昇機以後，史考斯基飛機公司在此基礎上發展出一系列龐大的商用S系列族系，並發展出軍用規格的型式，基本上此一系列直升機皆採單主旋翼含尾旋翼構型，航空界將該廠商的產品稱為“直昇機中的勞斯萊斯”，價位雖高但堅固耐用。另一家著名的直昇機廠商為貝爾直昇機(Bell Helicopter)，所生產的直昇機以AH/UH-1系列為主，其中UH-1系列並發展出銷售成績頗佳的商用機型212/412系列。而俄羅斯共和國的米爾設計局，也是以一系列單主旋翼含尾旋翼直升機而著稱於世的，所研發的Mi-26並創下直昇機載重記錄。
這些單主旋翼含尾旋翼不論在軍方或是在民間，使用範圍相當廣泛。如作戰、搜救、消防、採訪等許多用途。而且單主旋翼含尾旋翼構型的直升機數量，至目前為止約占全球直升機總數的70％左右，數量龐大。
而單主旋翼含尾旋翼直升機也並非完美無缺，此構型直昇機也有不少先天性的問題，而問題主要出現在尾旋翼上。因為尾旋翼不産生升力，只産生一定推力或拉力去平衡主旋翼的反扭力力矩並用於改變飛行方向，而浪費掉許多發動機輸出功率。此外尾旋翼在主旋翼和機尾渦流的氣動力不良環境內運轉，其產生的氣動力效率也比較低；並且暴露在外的尾旋翼葉片也不利於飛行安全，於起飛、降落及進行地貌飛行時容易與地面障礙物撞擊，因此造成飛安意外。而尾旋翼損毀所造成的直昇機飛安意外，最有印象的是2000年9月6日在台南麻豆附近進行一次河川搜救演習時，由空中警察隊所屬的一架歐直AS365N2海豚二式(Dauphin II)型警用直昇機支援參演，在進行搜救人員垂降作業時，發生發動機出力不足的狀況。因此而導致尾椼段的導扇式尾旋翼浸入水面而折斷，且因主旋翼的扭力導致機身失控旋轉後翻覆的意外。
航空器設計師爲改善尾旋翼，不斷攪盡腦汁想出讓此構型直昇機在飛行及操控上最安全的方式。在1970年代，法國歐直研發出將尾旋翼槳葉被包覆起來的導扇式尾旋翼，大幅提昇直昇機的飛行安全性。爾後於1980年代，美國麥道直昇機(McDonnell Douglas Helicopter)研發成功以發動機壓縮段的氣流導引至尾椼段末端的向量控制噴嘴，以抵消主旋翼的扭力的無尾旋翼型(NOTAR)直升機。
二、同軸雙旋翼式直升機
同軸雙旋翼式直升機的基本特徵為兩具完全相同尺寸的主旋翼，一上一下安裝在同一根主旋翼軸上，兩個主旋翼間保持一定的間距。兩具主旋翼的旋轉方向相反，因此所產生的的反作用扭力力矩可相互抵消，如此就不須要機尾旋翼作扭力抵消之用。而直升機的飛行三軸操控靠上下兩具主旋翼螺距的差動變化來完成。
此類構型的直升機主要優點是結構緊緻，整體外形及尺寸嬌小。也因無尾旋翼，故不需要於機尾裝置尾椼段，機身長度就可大幅縮短。因為有兩具主旋翼産生升力，每具主旋翼的直徑也可以縮短。機體的零組件就可緊緻的安排在直升機重心處，所以飛行時穩定性佳也利於飛行員操控。與單主旋翼含機尾旋翼直升機相比，其操控效率明顯提昇。此外同軸雙旋翼式直升機的氣動力對稱，其懸翔效率也比較高。同軸雙旋翼式直升機因主旋翼為同心雙軸，故航空界人士稱此構型直昇機為套軸式或共軸式(Co-Axial)。
有優點而相對的也有其先天性缺陷，其主要缺點是主旋翼操縱機構複雜，維修及保養不易。而且兩具主旋翼翼端不能太近，否則會發生撞擊造成飛安意外。
將同軸雙旋翼式構型的直升機發揮到極致的是俄羅斯共和國卡莫夫設計局(Kamov OKB)，卡莫夫設計局自早期的Ka-10單座輕型直昇機開始一系列的研發、生產。在民用直升機方面，其產品有Ka-26、Ka-126、Ka-226等一系列，因為同軸雙旋翼式構型產生的升力相當大，故可擔任重物吊掛任務。在軍用直升機方面表現不凡，Ka-25/27系列為俄國艦載反潛直升機主力機種，近年來研發的戰鬥直升機如Ka-50、Ka-52的強大火力與機動性則更令人矚目。
我國曾於1948年研發出“蜂鳥甲型”與“蜂鳥乙型”同軸雙旋翼式輕型直昇機，試飛結果相當成功，但可惜未能隨空軍第一飛機製造廠遷移而一併保存。
全站熱搜
留言列表
