序言

直升機(jī)旋翼槳葉的數(shù)量是否會(huì)影響直升機(jī)的性能？

體型越大的直升機(jī)，葉片的數(shù)量越多嗎？

為什么有的直升機(jī)螺旋槳上是四片葉子，而有的卻是兩片葉子呢？

如果你仔細(xì)觀察過直升機(jī)的外形，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)很奇怪的現(xiàn)象，就是它們的螺旋槳槳葉數(shù)量都不同。

就拿NBA傳奇巨星科比-布萊恩特失事的直升機(jī)來說吧，這款是美國西科斯基公司生產(chǎn)的S-76B型直升機(jī)，它是以推動(dòng)主回旋翼及尾回旋翼的四片旋翼運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是說它有四片槳葉。

再比如國產(chǎn)運(yùn)輸直升機(jī)直20，它是中國自主設(shè)計(jì)制造的10噸級(jí)戰(zhàn)術(shù)通用直升機(jī)，最典型的特征就是采用了5片槳葉的設(shè)計(jì)。

那么為什么直升機(jī)們要這么設(shè)計(jì)呢？

直升機(jī)旋翼作用

我來用最簡(jiǎn)單易懂的語言講一下。

首先先搞清楚一件事，就是直升機(jī)為什么能夠飛起來？

原理很簡(jiǎn)單，就是旋翼產(chǎn)生的升力大于起飛重量。而升力的大小，取決于旋翼的轉(zhuǎn)速和旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)所掃過的面積。

其中轉(zhuǎn)速是按雙葉旋翼算的，四葉的話相當(dāng)于轉(zhuǎn)速翻倍，也就是說轉(zhuǎn)速和槳葉數(shù)量是有關(guān)系的。而面積呢，它又跟槳葉的長(zhǎng)度有關(guān)系。

所以呢，總結(jié)一句話就是，旋翼長(zhǎng)度和葉數(shù)對(duì)升力的影響顯而易見。

我來舉兩個(gè)例子吧。

比如在國內(nèi)非常常見的羅賓遜R-22民用直升機(jī)，它采用的是兩旋翼。該機(jī)的最大起飛重量?jī)H有621千克，旋翼旋翼的直徑也只有7.67米。

而當(dāng)今服役中最重、最大的直升機(jī)-俄羅斯米-26重型直升機(jī)，它的旋翼數(shù)量為8片，旋翼直徑達(dá)到了32米，最大起飛重量則達(dá)到了56噸。

所以你看越是重型的直升機(jī)，槳葉越長(zhǎng)越多。

一般來說，旋翼越多，在旋轉(zhuǎn)時(shí)旋翼表面受到的阻力越大，因此就越需要更強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)來保持一定的轉(zhuǎn)速，提供足夠的升力。

同時(shí)，槳葉越多，每一片槳葉上所承受的載重就越小，就越便于通過不同的槳葉角度，來調(diào)整直升機(jī)的細(xì)節(jié)姿態(tài)，從而讓直升機(jī)擁有更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和控制力。

但是槳葉也不能無限增多，因?yàn)闃~是需要控制的，直升機(jī)的升降進(jìn)退轉(zhuǎn)向，都是需要精確操縱槳盤槳葉實(shí)現(xiàn)的，多了控制不住也不行。

而且不同槳葉數(shù)量的旋翼，其鉸接方式也是有不同選擇的。

比如美國在50年代，卡曼公司就研制過雙旋翼交叉式直升機(jī)K-600，也就是通過各自旋翼向不同方向旋轉(zhuǎn)，來平衡旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力矩。

再比如美國的CH-47 支奴干運(yùn)輸直升機(jī)，該機(jī)最大的特點(diǎn)就在于其采用了前后縱列式雙旋翼設(shè)計(jì)。

在飛機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾各裝備1個(gè)螺旋槳，這樣節(jié)省了常規(guī)直升機(jī)所必需的長(zhǎng)長(zhǎng)的尾梁，也省去了尾槳所浪費(fèi)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率，從而可以做到占地面積更小、載荷卻更大。

此外，還需要考慮的一個(gè)問題就是，旋翼數(shù)量越多，產(chǎn)生的噪音會(huì)不會(huì)越高？

我們知道直升機(jī)旋翼的旋轉(zhuǎn)速度越快，旋翼與空氣摩擦的就越劇烈，噪音音頻就越高。而旋翼數(shù)量越多，與空氣的接觸面就越多。

在同等轉(zhuǎn)速下，旋翼越多，帶來的噪聲響度就越高，但可以降低高頻噪音的頻率。

所以，如果放在同樣的功率條件下，旋翼多的直升機(jī)制造的噪音雖然響度高，但轉(zhuǎn)速稍慢頻率低。相對(duì)來說傳播距離較短，而旋翼少但轉(zhuǎn)速稍快的直升機(jī)的旋翼噪音頻率高，傳播的就比較遠(yuǎn)。

感悟

縱觀世界直升機(jī)發(fā)展史：

從1903年美國萊特兄弟發(fā)明的世界上第一架飛機(jī)開始算起，1907年法國人保羅·科爾尼研制出了人類第一架載人直升機(jī)。

這架直升機(jī)僅靠自身動(dòng)力離開地面0.3米，完成了垂直升空，還連續(xù)飛行了20秒鐘，實(shí)現(xiàn)了自由飛行。

航空業(yè)僅過去了100多年，而現(xiàn)在出現(xiàn)了各種各樣的直升機(jī)，比如運(yùn)輸直升機(jī)、反潛直升機(jī)、武裝直升機(jī)、民用直升機(jī)等等。

能讓直升飛機(jī)產(chǎn)生升力的核心部件肯定是旋翼，但同時(shí)，直升機(jī)還有一個(gè)尾部的螺旋槳。

由于旋翼相對(duì)機(jī)身在不停的高速旋轉(zhuǎn)，因此其對(duì)機(jī)身就會(huì)有一個(gè)反扭力，此時(shí)若沒有相應(yīng)措施抵消這個(gè)反扭力，那機(jī)身就會(huì)隨著旋翼原地打轉(zhuǎn)。

當(dāng)然了，直升機(jī)抵消反扭力的方案有很多，最常規(guī)的是采用尾槳。也就是主旋翼順時(shí)針轉(zhuǎn)，對(duì)機(jī)身就產(chǎn)生逆時(shí)針方向的反扭力，尾槳就必須或推或拉，產(chǎn)生順時(shí)針方向的推力，以抵消主旋翼的反扭力。

而在設(shè)計(jì)直升機(jī)的時(shí)候，到底要弄幾個(gè)旋翼，不是拍腦袋決定的，而是建立在大量理論、軟件和硬件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)計(jì)算得出來的。