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香港經濟日報  2020/08/14 16:39

解放軍這飛機再惹熱議 自轉旋翼機是甚麼?有何特長?

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中美台海局勢緊張,美軍軍機頻頻在東海南海「串門」、解放軍在台灣海峽南北兩端同時實戰化訓練,中美互秀肌肉之際,解放軍自轉旋翼機近日再次受到網絡熱議。別以為自轉旋翼機看上去只是簡陋的直升機。自轉旋翼機原理與直升機截然不同,相比直升機也有不少獨特優勢。事實上,自轉旋翼機更是007電影特務占士邦的玩意之一,絕對可登大雅之堂。

 

自轉旋翼機是甚麼?

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自轉旋翼機(autogyro)是一種旋翼飛機,依靠機頂主螺旋槳自動旋轉(autorotation)來飛行。

 

有別於直升機(helicopter)主螺旋槳由引擎高速轉動,自轉旋翼機主螺旋槳本身並不會轉,只是藉着飛機前進時,空氣劃過的力量而轉動。

 

自轉旋翼機的引擎位於機身後部,連接尾部螺旋槳。尾部螺旋槳原理,與一般螺旋槳定翼飛機引擎相同,但作用方向相反,將飛機「推」而不是「拉」向前。

 

自轉旋翼機使用尾部螺旋槳來提供向前作用力,飛機加速時,空氣亦會加速劃過主螺旋槳,使主螺旋槳旋轉起來產生升力,實現飛行。

 

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自轉旋翼機有何優勢?

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自轉旋翼機在這些方面比直升機更佳:

 

• 穩定。直升機「天生」不穩定,控制困難;自轉旋翼機操控與定翼機幾無分別,容易掌握。

 

• 安全。直升機安全系數偏低;自轉旋翼機即使飛行途中引擎故障,亦可按一般程序穩定降落。

 

• 噪音低,體型小。適合民用康樂或觀光飛行、軍事偵察或特種作戰任務。

 

• 製造簡單,造價低廉,適合大量裝備。

 

• 維修保養需求低,飛行成本便宜。

 

自轉旋翼機在這些方面不如直升機,但比定翼機仍是優勢:

 

• 不能垂直起飛,但起飛滑行距離可短至10數米。

 

• 不能半空懸停,但仍可超低速飛行。

 

占士邦也用自轉旋翼機?

 

沒有騙你。1967年一齣007電影《鐵金剛勇破火箭嶺》(You Only Live Twice)之中,辛康納利(Sean Connery)飾演的英國特務占士邦,就是駕駛自轉旋翼機執行任務。

 

那傾轉旋翼機又是甚麼?

 

不要搞亂,傾轉旋翼機(tiltrotor)又是另一種飛機。

 

簡單地說,傾轉旋翼機是直升機,與螺旋槳定翼機的結合。傾轉旋翼機的螺旋槳系統,可以90度旋轉,朝上時能如直升機般垂直起降,飛行期間則可以轉為朝前,飛得比直升機更快更穩定。

 

美軍魚鷹運輸機(V-22 Osprey),就是傾轉旋翼機的最著名例子。

 

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內政部空中勤務總隊 103-09-02

旋翼機

 

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。

 

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,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「懸停或滯空」)。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。

 

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。

 

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

 

 

每日頭條 2015-04-22

M-22旋翼機:價格70萬適合普通飛行愛好者

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義大利Magni Gyro公司生產的M-22旋翼機是一款適合普通飛行愛好者的小型飛機,這款飛機有著與普通直升機相似的外形,同樣是頭頂著一副大直徑的旋翼,而區別就在於旋翼機除了旋翼外還帶有一副提供前進動力的螺旋槳。

 

M-22已經完全投入量產,售價約為70萬人民幣,其後艙設計有大型行李箱,可以為短途旅行運送必需品,增加了日常的實用性。

 

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Magni Gyro M-22旋翼機是目前新興的一款輕型家用飛行器,擁有獨特的便利性和靈活性。M-22旋翼機使用頂部的大型旋翼產生升力,升空後則使用後部的螺旋槳提供前進動力,搭載這種動力系統的M-22最大飛行高度可達13000英尺,最高航速為115mph。

 

老頭插嘴:mph(英里每小時)=1.609344 km/h(公里每小時)

 

 

抖音影片

https://vt.tiktok.com/ZS8jbLy3D/

 

 

旺報 2013/11/12 04:10

阿帕契買貴了 台灣當冤大頭

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台灣軍方以近600億元(新台幣,下同)購買30架美製阿帕契直升機,被媒體直指台灣戰力的最後拼圖已達定位。實踐大學副教授賴岳謙卻表示,台灣每架多花1400萬美元購買,且因條約限制,實際效用不大,成了冤大頭。

 

賴岳謙指出,希臘先前也向美國訂購12架阿帕契直升機,包含所有武器系統、人員訓練跟維修,平均1架5600萬美元,而台灣卻花了7000萬美元,整整比其他國家多出1400萬美元。

 

賴岳謙認為,台灣目前應該強化的是區域防空能力,以戰略防禦性武器為主,而不是戰術攻擊型武器。當初國防部計畫購買作戰半徑較廣的F-35戰機或將F-16戰機升級到F-16C/D戰機,反被推銷作戰半徑只有400公里左右的阿帕契直升機,依照台灣目前的軍備需要,戰術攻擊型的阿帕契直升機應不在優先考慮的範圍內。

 

合約限制 無用武之地

 

此外,向美國購買武器時台美簽定了條約,規定不可以用美製裝備去打美國的盟國。賴岳謙指出,目前釣魚台主權問題是台灣捍衛主權重點,但只要日本跟美國繼續保有盟國的關係,日本即使侵略了釣魚台,台灣也無法出動阿帕契直升機反擊日本。

 

阿帕契直升機雖號稱「坦克殺手」,但賴岳謙認為,如果其他國家要侵犯台灣,也是以飛彈攻擊為主,台灣首該加強防空系統。阿帕契直升機作戰半徑小、又不可攻擊美國的盟國、還比其他國家買得貴,購買這批武器讓台灣成了冤大頭。

 

 

風傳媒 2018-10-07 14:59

阿帕契今年剛成軍,明年花9億天價送回美國維修!可買一台全新直升機

 

111.12.27彙整轉載





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