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2023-11-15
旋翼机的优势与劣势
【摘要】：飞行速度旋翼机自转旋翼桨尖速度较小，因此不容易出现前行桨叶激波失速，前飞速度可以有很大提高，而且无须像直升机那样增加平衡反扭矩的尾桨结构。2）劣势旋翼机的优势确实非常明显，但正如世间的一切，完美仅仅是理想状态，除此之外皆存瑕疵。VTOL能力图4.48 从最初到现在，轮子都是自转旋翼飞行器不可或缺的部分与直升机和多旋翼机型的垂直起降能力相比，旋翼机不具备任何优势。
旋翼机这个机型虽然在无人机中使用较少，但深受民间飞行器爱好者的欢迎。
1）优势
舒适性
从乘坐舒适性而言，直升机存在许多旋转部件，尤其旋翼转速、负荷都很大，造成机身的颠簸很大，而且机舱内噪声也是震耳欲聋，这对于驾驶员和乘坐者都不是什么心旷神怡的享受。而旋翼机由于机身和动力结构方面的简易性，使得其在飞行过程中更加平稳，噪音也小很多。
飞行速度
旋翼机自转旋翼桨尖速度较小，因此不容易出现前行桨叶激波失速，前飞速度可以有很大提高，而且无须像直升机那样增加平衡反扭矩的尾桨结构。如美国Carter公司在NASA项目合作中研发的旋翼机高速型：Cartercopter。最大平飞速度达640km/h（海平面）～960km/h。
图4.46 准备起飞的VPMM-16（图片来源：维基百科）
难易度
图4.47 Igor Bensen的B-8M自转旋翼机，由滑翔机改装而成，早期产品B-7M的模型依然在北卡罗来纳州历史博物馆中展出（图片来源：维基百科）
旋翼机没有复杂的主旋翼铰接结构，自转旋翼结构又非常简单，整机结构也非常简单，操控方式直接，因此对于航空爱好者而言，既容易操作又容易制作。这也正是旋翼机受民间爱好者欢迎的重要原因。
2）劣势
旋翼机的优势确实非常明显，但正如世间的一切，完美仅仅是理想状态，除此之外皆存瑕疵。
定点悬停能力
旋翼机不具备定点悬停能力。直升机或多旋翼机型具备定点悬停是因为主旋翼提供的升力在垂直方向上完全等于整机重力。而旋翼机的自转旋翼无法提供等同于整机重力的升力，需要借助推动装置提供前飞速度以便获得更多升力。因此一切垂直悬停的场合都与旋翼机无缘。
VTOL能力
图4.48 从最初到现在，轮子都是自转旋翼飞行器不可或缺的部分（图片来源：维基百科）
与直升机和多旋翼机型的垂直起降能力相比，旋翼机不具备任何优势。大家可能注意到了，旋翼机底部往往是有些轮子（如果在海上起飞则是气垫）的，这是为了满足旋翼机起降功能必备的部分。
旋翼机一般采用旋翼预转技术，起飞前通过简单的传动装置将旋翼预先驱转，然后通过离合器切断传动链路后起飞。由于旋翼本身不承担整个机身的负载，因此它并不具备定点垂直起降能力。
旋翼机一般采用鹞跃式或超短距起飞。而在其降落时，通过操纵旋翼锥体后倾，需要一块比旋翼直径大一些的地方才可实现点式着陆而非垂直降落，但好在不需要专用机场，这让它可以比较容易地应用在不同作业环境中。
机动性
图4.49 自转旋翼飞行器的飞行高度并不低，但机动性稍差（图片来源：维基百科）
与其他机型如直升机相比，旋翼机的机动性还是比较弱的。直升机的机动性来自于主旋翼升力在各个方向上分量的快速变化，简单来说就是既够力，又够快。而旋翼机的自转旋翼不与动力连接，无法提供快速机动所需要的旋翼力矩。
旋翼机现阶段主要用于载人机设计。小型无人机飞行线速度一般较低，桨尖速度也很低，不存在大型飞行器中涉及的诸多问题。而小型无人机更看重飞行器的稳定性能、VTOL、悬停能力，因此不具备定点悬停与VTOL能力的旋翼机并非当下无人机设计的上佳之选。但随着载人自动飞行器趋势的到来，未来也许会有很多炫酷的自动飞行旋翼机载具出现倒也未可知。
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