旋翼機(Autogyro)與直升機(Helicopter)兩者若不仔細看,外型簡直一模一樣:兩者機身在頂部皆有一具大直徑的主旋翼,在飛行中皆依靠主旋翼的旋轉産生升力。但除去這些外型上的一致性,旋翼機與直升機卻是兩種性質上完全不同的航空器。

其實旋翼機是一種介於直升機與飛機(Aircraft)之間的飛行器,除了一具可提供升力的主旋翼外,機身尾端並裝置有一具螺旋槳以提供前進的動力,一般也裝有較小的固定式輔助翼在飛行中提供部分升力。而旋翼機與直升機最大的區別是,旋翼機的主旋翼不與發動機傳動系統相連,發動機不是以驅動主旋翼爲航空器提供升力,而是在旋翼機飛行過程中,由前方氣流吹動主旋翼使之旋轉以産生升力,如同風車一般;而直升機的主旋翼與發動機傳動系統相連,既能産生升力,又能提供飛行的動力,如同一台電風扇。由於主旋翼爲自轉的方式,因此傳遞到機身上的扭矩很小,因此旋翼機不需要單主旋翼直升機般的尾旋翼,以抵抗主旋翼扭力的力矩。不過大部份旋翼機皆裝置有機尾安定面及控制面,以控制飛行姿態。

在飛行時旋翼機與直升機最明顯的分別,在於直升機的主旋翼面向前方傾斜,而旋翼機的主旋翼則是向後方傾斜的。不過需要詳加說明的是,有些廠商生產的旋翼機在起飛時,主旋翼也可透過“離合器”與發動機傳動軸連接,依靠發動機的動力來帶動主旋翼旋轉,因此産生升力。如此可縮短起飛滑行的距離,可以接近50度的大攻角陡直的爬升,但還不能如直昇機般垂直上升,也不能在空中停止不動(即“懸翔”)。須升空至安全高度後方能鬆開離合器讓主旋翼在空中自由旋轉。

因為旋翼機在飛行時,升力主要由主旋翼産生,固定式輔助翼僅提供部分升力。有的旋翼機甚至沒有固定機翼,全部升力皆靠主旋翼産生。

由於旋翼機主旋翼旋轉的動力是由航空器前進的速度而獲得。萬一發動機在空中突然熄火,而負責推進的螺旋槳也不轉動了,此時旋翼機依慣性繼續維持飛行狀態,並逐漸減低速度與高度,就在飛行高度逐漸下降的同時,也就有了自下而上的相對氣流,主旋翼就可自轉繼續提供升力。如此旋翼機便可在飛行員的操縱下,安全的滑翔降落。即使發生在飛行員不能操縱,旋翼機失去控制的特殊意外情形之下,也能如降落傘一樣的降落,雖然會造成航空器有重落地的情形,但不會出現如機身打轉般的落地情形發生。

而直升機也擁有在意外情形下,在主旋翼的慣性自轉下安全降落的能力。但直昇機的主旋翼需要自動力狀態過渡到自轉狀態,在這過渡階段會損失一些高度。若飛行高度不夠,直升機就可能來不及進行過渡階段而導致墜毀。旋翼機本身就是在主旋翼自轉狀態下飛行的,不需要進行過渡,故不須要爲安全轉換所需的緊急狀態下的高度規定。

由於旋翼機的主旋翼是無動力的,故沒有由於發動機的動力驅動旋翼系統帶來的大幅度振動及噪音,也就不會因這種振動及噪音而使主旋翼、機體等零組件使用壽命縮短或增加乘員的疲勞。旋翼機的發動機驅動螺旋槳所造成的噪音影響,顯然小得多。

此外旋翼機還有一個很珍貴的優點,就是落地滑行的距離大幅短於起飛滾行的距離,甚至操縱技巧好就可以不用滑行並即刻降落,而且只需要一塊比主旋翼直徑大些的地方就可降落,即使地面不平坦也可以落地,甚至可在船艦的甲板上降落。

主旋翼的葉片攻角可自動調整,使機身具有良好的俯仰(Pitch)穩定性、滾轉(Roll)穩定性及偏航(Yaw)穩定性。旋轉起來的旋轉轂有如大型慣性轉輪,而且旋翼沒有可周期變更螺距的變化。又由於主旋翼的旋翼安裝角度比直升機的要大些,所以具有較好的陀螺效應,穩定性較高。所以在美國民間的旋翼機飛行訓練手冊有這麼一句話:「旋翼機的穩定性在所有航空器中是最高的」。

而旋翼機抗風的能力較高,而且在起飛時還必須有風的帶動。對常規的旋翼機來說,風有利於主旋翼的起動和加速旋轉,可縮短旋翼機的滑行距離,當達到足夠大的風速時,一般的旋翼機也可垂直升空。一般而言旋翼機的抗風能力是強於同等級的固定翼航空器,而大致上與直升機的抗風能力相當,甚至在亂流與大風中的飛行能力超出直升機的操作極限。

旋翼機可分爲兩種類型,一類是需要滑行起飛的,這種構造比較簡單,目前大量生產的是這一種類型。另一種類型是可以垂直起飛的,其起飛方式有三種:一種是以發動機的動力驅動它的主旋翼;第二種是以預先旋轉主旋翼並使其達到正常飛行轉速的一定倍數,然後突然鬆開離合器,同時使主旋翼槳葉變更螺距以獲得較大的升力而跳躍起飛;第三種則是由主旋翼翼端的小火箭驅主旋翼旋轉而提供升力,來獲得這種垂直起飛的過程,不過一般都是由自動程式控制來完成的。

旋翼機的性能價格比是很高的,並擁有許多寶貴的性能,大約爲同等級直升機的五分之一到十分之一價格,因此可算是相當便宜,相當於一輛克萊斯勒民用版吉普車(JEEP)的價錢。之前面所提到的那種由小火箭驅動主旋翼而垂直起飛,再由汽油發動機和螺旋槳共同驅動使其向前飛行的“直升旋翼機”,其每磅有效負荷的價格也只有普通直升機中最便宜的三分之一。

由於旋翼機並無直昇機的尾衍、機尾旋翼傳動系統及相關的減速齒輪箱,而絕大部分旋翼機也沒有主旋翼的傳動系統、主旋翼減速齒輪箱等,所以結構簡單,不僅價格低廉且故障率也低。此外操作與維護上簡單又方便,所需的相關費用也低。

旋翼機的操縱比直升機容易得多,美國的私人旋翼機飛行訓練中心,對於沒有飛過任何航空器的新進學員,在個人單飛之前,依美國聯邦航空署(Federal Aviation Administration, FAA)的規定最少必須接受約十五小時的雙座教練機飛行訓練,而對於有過飛行訓練的學員僅需約八小時。

旋翼機自1930年代發展至今已有八十餘年,雖然與現代航空器相比有些有些古老,但它也是一種正在蓬勃發展的輕型飛行器,其好用、安全、便利的優點,使其在未來的航空器家族中仍將佔有一席之地。

附件:旋翼機私人執照訓練要求標準
壹、須年滿十七歲以上,通過美國聯邦航空署三級體檢,並具備英文聽、說、寫的能力。
貳、通過旋翼機常識測驗筆試,最低至上七十分。
參、至少有四十小時飛行時數。
肆、至少有二十小時與教練飛行的時數。
伍、至少有十五小時是在旋翼機飛行上。(因為學員可能有其它航空器的飛行時數)
陸、旋翼機的訓練飛行包括:
(一)至少三小時的越野飛行訓練。
(二)至少三小時的夜航訓練,其中包括十個起降。
(三)在考照前六十天內,至少必須有三小時的飛行準備時間。
柒、至少有二十小時的單飛時數,其中十小時必須是旋翼機的飛行。
捌、旋翼機單飛時間包括:
(一)三小時越野飛行,且完成三個航次,每航次至少25英哩(46.3公里)。
(二)至少三個起降必須在有塔台控制的場站實施(以往可於無塔台控制的場站實施,目前法規已修訂)。
玖、通過美國聯邦航空署飛行考試(Check Ride)(當完成筆試及上述術科飛行時數要求後)。

※以上所列為飛行學員初次報考旋翼機私人執照的要求標準,若學員已具備其它種類的航空器飛行資格或執照,那學員所需的旋翼機訓練飛行時數可能更少。
※訓練標準資料來源:美國聯邦航空署(http://www.faa.gov/)
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    liu08222000 發表在 痞客邦 留言(5) 人氣()